CN111826747A - 一种开清棉异纤的清除方法及其使用的具有异纤探除功能的智能抓棉机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种开清棉异纤的清除方法及一种具有异纤探除功能的智能抓棉机。所述具有异纤探测和清除功能的抓棉机，包括异纤检测装置、两组异纤清除装置、异纤检测处理电控系统，异纤检测装置和异纤清除装置安装于抓棉臂上；异纤检测装置包含检测支架、高精度摄像头、照明灯、拍摄遮光灯罩，高精度摄像头、照明灯和拍摄遮光灯罩安装在检测支架上，所述异纤清除装置为机械手抓取清除结构或风动吸除结构；这种具有异纤探除功能的智能抓棉机能从棉纺生产的初始阶段进行异纤的检测和清除，棉包上可见异纤检出率高达99％以上，极大的提高后续流程的生产效率，降低对人工劳动的需求，降低异纤含量，最终达到提高产品质量的目的。

Description

一种开清棉异纤的清除方法及其使用的具有异纤探除功能的 智能抓棉机

【技术领域】

本发明涉及棉花处理领域的一种纺织机械，尤其涉及一种对异色纤维进行清除的纺织机械。

【背景技术】

异纤即异性纤维，其源于原棉的采摘、收购和加工过程中混入原棉的非棉纤维及非本色棉纤维，如化学纤维、草、叶、毛发、丝、麻、塑料膜、染色线等。

异纤不但在纺织过程中难以清除，而且还会在除杂工序中被拉断或分梳成更短、更细以及更多的纤维状细小疵点。异纤严重影响棉纱和布的质量，导致其染色不匀，影响外观，进而影响棉纺织品和服装的销售。当前，随着纺织技术的发展和消费水平的不断提高，消费者对棉纺织品中异纤的要求越来越高，异纤已经是纺织行业关注的一个焦点。

当前，异纤的清除方法主要有五种：一是人工挑拣、清除异纤；二是在开清棉流程中安装异纤探除装置；三是在梳棉并合工序安装异纤探除装置；四是在络筒机上扩展电子清纱器功能；五是在织物布面检验环节进行布面修复。

(1)手工挑拣异纤一般设置在原棉投放生产前，主要依靠人工目光检测的方法进行异纤的检测，再人工挑除。经过调查，根据原棉含异纤程度的不同或成纱质量要求的不同，每人每天平均能检1-3包原棉，一个平均规模30000锭的棉纺织企业，此项用工需要60人以上，这个清除方法不仅用工多、成本高，而且异纤检测完全受人的因素影响，异纤去除率不稳定；

(2)在开清棉流程中安装异纤清除装置是目前去除异纤的一个较为普遍的方法，异纤机通常安装在开清棉流程中最后一个机台之后，采用光电传感器、超声波原理或光学原理检测异纤，喷出清除物，但是，此时棉花已经被充分的开松，原来棉花中的异纤已经被打碎分割成无数的微小异纤，异纤清除率受到很大限制，实用性差。

(3)在梳棉并合工序安装异纤检测装置，是一种传感器形式的异纤检测装置，安装在梳棉机、并条机的导条架上，通过检测棉条通过透明导管时的亮度变化将色污棉条检出，但是这种方法和第二种方法存在相同的缺点，另外一些微小异纤被包裹在棉条内部，更加降低了异纤清除率。

(4)在络筒机上安装电子清纱器，能够检测和监控每毫米纱线，对微小异纤也能检测、清除，最终可以达到市场对于异纤清除率的要求，但是络筒机的效率会因此大幅降低，切次增加，生产效率甚至会低于50％。

(5)布面挑修是在成品布面上进行异纤的检测和清除，也属人工作业，一种方法是人工对待检布顼逐根剔除，另一种方法是用吹风机热熔异纤，使异纤融化后收缩，布面挑修对工人的视力和技能都有较高的要求，效率也比较低，并且，采用以上两种方法进行异纤清除，都会对布面产生损伤。

综上所述，可以看出，以上不同方法的异纤清除技术对各种异纤的处理方式，都存在一些缺陷，并且，随着原棉生产工序逐渐往后推进，异纤的清除难度也在不断加大，如何更彻底更可靠地清除纺织纤维中的异纤物是纺织行业目前重点攻克的难题。

【发明内容】

本发明目的是提供一种开清棉异纤的清除方法及其使用的具有异纤探除功能的智能抓棉机。

本发明采取的技术方案如下：

一种开清棉异纤的清除方法，其特征是：使用具有异纤探测和清除功能的抓棉机，在纺织纤维经过抓棉机时就由增设的异纤探测清除装置测得其中的异纤物的所处位置并将之清除。

抓棉机是开清棉的第一道工序，抓棉机从棉包或化纤包中抓取棉块或纤维束，通过气流输送给下道机器，通过抓棉机能对棉块或纤维束进行开松和混合。在抓棉机上增设异纤探测和清除装置，能从棉块或纤维束的源头进行异纤的清除，这种异纤清除工序设计方案是合理的。

在开清棉异纤的清除方法中所使用的具有异纤探测和清除功能的抓棉机，包括抓棉机身主体、抓棉臂、两组异纤检测装置、两组异纤清除装置、异纤检测处理电控系统、异纤机构安装框架和异纤收集袋，异纤检测装置、异纤清除装置、异纤处理安装框架和异纤收集袋均安装在抓棉臂上；异纤检测装置包含检测支架、高精度摄像头、照明灯和拍摄遮光灯罩，高精度摄像头、照明灯和拍摄遮光灯罩安装在检测支架上，检测支架安装在异纤处理安装框架上；

所述异纤清除装置为机械手抓取清除结构或风动吸除结构；

所述机械手抓取清除结构如图2-图8所示，包括机械手、直线模组和伺服电机，机械手安装在直线模组的滑块上，伺服电机安装在直线模组端部，通过控制直线模组内部的丝杆传动，由直线模组中的滑块带动机械手实现直线移动。

更进一步，所述机械手包含机械手指、机械手支架、机械手开合气缸、机械手升降气缸、机械手指安装盘、固定销轴和移动销轴，所述机械手指的根部通过移动销轴连接在机械手指安装盘上，机械手指带动移动销轴在机械手指安装盘的滑槽内滑动，机械手指的关节通过固定销轴连接在机械手支架上，机械手指可以绕固定销轴旋转，机械手开合气缸固定在机械手支架上，气缸杆与机械手指安装盘固定，通过气缸杆的伸缩动作可以实现机械手指的开合；实现对目标异纤物的抓取动作；

机械手升降气缸固定在直线模组的滑块上，机械手随直线模组上的滑块移动实现沿抓棉臂的纵向直线移动；所述机械手支架固定在机械手升降气缸的气缸滑块上，通过气缸滑块带动机械手指的上下移动，这样使机械手就能精准地移动到异纤物在抓棉臂的纵向所处的位置，并将机械手的机械手指对准异纤物；

所述异纤检测电控系统包含图像分析及控制单元和PLC控制单元，由异纤检测装置对棉花异纤进行成像，所生成的图片录入到图像分析及控制单元，图像分析及控制单元主要由低功耗工控机一体化集成，对异纤检测装置实时采集的图像进行AI计算并分析识别出异纤，计算出异纤的坐标，由PLC控制单元对异纤坐标进行读取，读取后，对异纤清除装置发送抓取命令，异纤清除装置进行异纤的抓取和收集。

在抓棉机工作过程中，异纤检测装置对棉包上表层进行实时拍摄成像，异纤检测处理电控系统根据成像数据判断有无异纤，并确定异纤所处的位置，接下来由异纤检测处理电控系统向异纤清除装置发送执行信号，最终由异纤清除装置收集异纤，放入异纤收集袋。

所述风动吸除结构，如图11、图12所示，包含吸风机，吸风管、异纤吸嘴、气动阀门，异纤吸嘴和气动阀门串联后与吸风管相通，吸风机处于常开状态。

异纤检测处理电控系统运算出异纤位置，异纤对应位置的气动阀门打开，异性纤维被异纤吸嘴吸入吸风管，最终吸入异纤收集袋。

需要特别说明的是，由于往复抓棉机工作的特殊性，异纤检测装置和异纤清除装置均设置为两组。

两组异纤检测装置和异纤清除装置分别安装在抓棉臂的两侧，抓棉机在往复运动时，两组异纤检测装置和异纤清除装置间歇工作，当抓棉机向A方向移动时，第一组异纤检测装置和异纤清除装置处于工作状态，当抓棉机向B方向移动时，第二组异纤检测装置和异纤清除装置处于工作状态。同理，当抓棉臂随转塔旋转180°后，抓棉机向A方向移动时，第二组异纤检测装置和异纤清除装置处于工作状态，抓棉机向B方向移动时，第一组异纤检测装置和异纤清除装置处于工作状态。

这种具有异纤探除功能的智能抓棉机能从棉纺生产的初始阶段进行异纤的检测和清除，棉包上可见异纤检出率高达99％以上，极大的提高后续流程的生产效率，降低对人工劳动的需求，降低异纤含量，最终达到提高产品质量的目的。

【附图说明】

图1为本发明的总体结构示意图；

图2为图1拆除左侧探测装置后的结构示意图；

图3为图1的俯视图；即抓棉机往复运动的示意图；

图4为异纤检测装置的结构示意图；

图5为异纤检测装置的立体示意图；

图6为异纤清除装置的立体示意图；

图7为机械手的立体结构示意图；

图8为机械手开合气缸带动机械手指实现抓取和放开的工作原理示意图；

图9为机械手指处于抓取状态的结构示意图。

图10为异纤检测电控系统工作原理图；

图11为异纤清除装置为风动吸除结构的示意图；

图12为吸风管、异纤吸嘴和气动阀门之间安装结构示意图；

图中，1-抓棉机身主体；2-抓棉臂；3-异纤检测装置；4-异纤清除装置；

5-异纤检测处理电控系统；6-异纤机构安装框架；7-异纤收集袋；31-检测支架；32-高精度摄像头；33-照明灯；34-拍摄遮光灯罩；41-机械手；42-直线模组；43-伺服电机；44-吸风机；45-吸风管；46-异纤吸嘴；47-气动阀门；411-机械手指；412-机械手支架；413-机械手开合气缸；414-机械手升降气缸；415-机械手指安装盘；416-固定销轴；417-移动销轴；418-气缸滑块；51-图像分析及控制单元；52-PLC控制单元。

【具体实施方式】

下面就结合说明书附图对本发明进行详细说明。

实施例1：一种具有异纤探测和清除功能的抓棉机，如图1-图10所示，包括抓棉机身主体1、抓棉臂2、两组异纤检测装置3、两组异纤清除装置4、异纤检测处理电控系统5、异纤机构安装框架6和异纤收集袋7，异纤检测装置3、异纤清除装置4、异纤处理安装框架6和异纤收集袋7均安装于抓棉臂2上；异纤检测装置3包含检测支架31、高精度摄像头32、照明灯33和拍摄遮光灯罩34，高精度摄像头32、照明灯33和拍摄遮光灯罩34安装在检测支架31上，检测支架31安装在异纤处理安装框架6上；所述异纤清除装置4为机械手抓取清除结构，所述机械手抓取清除结构包括机械手41、直线模组42、伺服电机43，机械手41安装在直线模组42的滑块上，伺服电机43安装在直线模组42端部，通过控制直线模组42内部的丝杆传动，由直线模组42中的滑块带动机械手41实现直线移动，所述机械手41包含机械手指411、机械手支架412、机械手开合气缸413、机械手升降气缸414、机械手指安装盘415、固定销轴416、移动销轴417，所述机械手指411的根部通过移动销轴417连接在机械手指安装盘415上，机械手指411带动移动销轴417在机械手指安装盘415的滑槽内滑动，机械手指411的关节通过固定销轴416连接在机械手支架412上，机械手指411可以绕固定销轴416旋转，机械手开合气缸413固定在机械手支架412上，气缸杆与机械手指安装盘415固定，通过气缸杆的伸缩动作可以实现机械手指411的开合；实现对目标异纤物的抓取动作；机械手升降气缸414固定在直线模组42的滑块上，机械手41随直线模组42上的滑块移动实现沿抓棉臂2的纵向直线移动；所述机械手支架412固定在机械手升降气缸414的气缸滑块418上，通过气缸滑块418带动机械手指411的上下移动，这样使机械手41就能精准地移动到异纤物在抓棉臂2的纵向所处的位置，并将机械手41的机械手指411对准异纤物；

所述异纤检测电控系统5包含图像分析及控制单元51和PLC控制单元52，由异纤检测装置3对棉花异纤进行成像，所生成的图片录入到图像分析及控制单元51，图像分析及控制单元51主要由低功耗工控机一体化集成，对异纤检测装置3实时采集的图像进行AI计算并分析识别出异纤，计算出异纤的坐标，由PLC控制单元52对异纤坐标进行读取，读取后，对异纤清除装置4发送抓取命令，异纤清除装置4进行异纤的抓取和收集。

在抓棉机工作过程中，异纤检测装置3对棉包上表层进行实时拍摄成像，异纤检测处理电控系统5根据成像数据判断有无异纤，并确定异纤所处的位置，接下来由异纤检测处理电控系统5向异纤清除装置4发送执行信号，最终由异纤清除装置4收集异纤，放入异纤收集袋7。

实施例2：与实施例1不同之处在于异纤清除装置4的结构，在本例中，异纤清除装置4为风动吸除结构，如图11、图12所示，它包含吸风机44，吸风管45、异纤吸嘴46、气动阀门47和异纤收集袋48，异纤吸嘴46和气动阀门47串联后与吸风管45相通，吸风机44处于常开状态。

异纤检测处理电控系统5运算出异纤位置，异纤对应位置的气动阀门47打开，异性纤维被异纤吸嘴46吸入吸风管45，最终吸入异纤收集袋7。

需要特别说明的是，由于往复抓棉机工作的特殊性，异纤检测装置3和异纤清除装置4均设置为两组。

两组异纤检测装置3和异纤清除装置4分别安装在抓棉臂2的两侧，抓棉机在往复运动时，两组异纤检测装置3和异纤清除装置4间歇工作，当抓棉机向A方向移动时，第一组异纤检测装置3和异纤清除装置4处于工作状态，当抓棉机向B方向移动时，第二组异纤检测装置3和异纤清除装置4处于工作状态。同理，当抓棉臂随转塔旋转180°后，抓棉机向A方向移动时，第二组异纤检测装置3和异纤清除装置4处于工作状态，抓棉机向B方向移动时，第一组异纤检测装置3和异纤清除装置4处于工作状态。

这种具有异纤探除功能的智能抓棉机能从棉纺生产的初始阶段进行异纤的检测和清除，棉包上可见异纤检出率高达99％以上，极大的提高后续流程的生产效率，降低对人工劳动的需求，降低异纤含量，最终达到提高产品质量的目的。

本发明的实施方式很多，异纤检测装置3和异纤清除装置4的结构还有许多等功能代换的结构方案，凡在本发明技术方案教导下的所有等功能方案均属本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种开清棉异纤的清除方法，其特征是：使用具有异纤探测和清除功能的抓棉机，在纺织纤维经过抓棉机时就由增设的异纤探测清除装置测得其中的异纤物的所处位置并将之清除。

2.权利要求1中所述具有异纤探除功能的智能抓棉机，其特征是：包括抓棉机身主体(1)、抓棉臂(2)、两组异纤检测装置(3)、两组异纤清除装置(4)、异纤检测处理电控系统(5)、异纤机构安装框架(6)和异纤收集袋(7)，异纤检测装置(3)、异纤清除装置(4)、异纤处理安装框架(6)和异纤收集袋(7)均安装在抓棉臂(2)上；异纤检测装置(3)包含检测支架(31)、高精度摄像头(32)、照明灯(33)和拍摄遮光灯罩(34)，高精度摄像头(32)、照明灯(33)和拍摄遮光灯罩(34)安装在检测支架(31)上，检测支架(31)安装在异纤处理安装框架(6)上；所述异纤清除装置(4)为机械手抓取清除结构或风动吸除结构；所述异纤检测电控系统(5)包含图像分析及控制单元(51)和PLC控制单元(52)，由异纤检测装置(3)对棉花异纤进行成像，所生成的图片录入到图像分析及控制单元(51)，图像分析及控制单元(51)主要由低功耗工控机一体化集成，对异纤检测装置(3)实时采集的图像进行AI计算并分析识别出异纤，计算出异纤的坐标，由PLC控制单元(52)对异纤坐标进行读取，读取后，对异纤清除装置(4)发送抓取命令，异纤清除装置(4)进行异纤的抓取和收集。

3.根据权利要求2所述具有异纤探除功能的智能抓棉机，其特征是：所述异纤清除装置(4)为机械手抓取清除结构，所述机械手抓取清除结构包括机械手(41)、直线模组(42)和伺服电机(43)，机械手(41)安装在直线模组(42)的滑块上，伺服电机(43)安装在直线模组(42)端部，通过控制直线模组(42)内部的丝杆传动，由直线模组(42)中的滑块带动机械手(41)实现直线移动。

4.根据权利要求3所述具有异纤探除功能的智能抓棉机，其特征是：所述机械手(41)包含机械手指(411)、机械手支架(412)、机械手开合气缸(413)、机械手升降气缸(414)、机械手指安装盘(415)、固定销轴(416)和移动销轴(417)，所述机械手指(411)的根部通过移动销轴(417)连接在机械手指安装盘(415)上，机械手指(411)带同移动销轴(417)在机械手指安装盘(415)的滑槽内滑动，机械手指(411)的关节通过固定销轴(416)连接在机械手支架(412)上，机械手指(411)可以绕固定销轴(416)旋转，机械手开合气缸(413)固定在机械手支架(412)上，气缸杆与机械手指安装盘(415)固定，通过气缸杆的伸缩动作可以实现机械手指(411)的开合；实现对目标异纤物的抓取动作；机械手升降气缸(414)固定在直线模组(42)的滑块上，机械手(41)随直线模组(42)上的滑块移动实现沿抓棉臂(2)的纵向直线移动；所述机械手支架(412)固定在机械手升降气缸(414)的气缸滑块(418)上，通过气缸滑块(418)带动机械手指(411)的上下移动，机械手(41)在异纤检测处理电控系统(5)的控制下能精准地移动到异纤物在抓棉臂(2)的纵向所处的位置，并将机械手(41)的机械手指(411)对准异纤物；在抓棉机工作过程中，异纤检测装置(3)对棉包上表层进行实时拍摄成像，异纤检测处理电控系统(5)根据成像数据判断有无异纤，并确定异纤所处的位置，接下来由异纤检测处理电控系统(5)向异纤清除装置(4)发送执行信号，最终由异纤清除装置(4)收集异纤，放入异纤收集袋(7)。

5.根据权利要求2所述具有异纤探除功能的智能抓棉机，其特征是：所述异纤清除装置(4)为风动吸除结构，包含吸风机(44)、吸风管(45)、异纤吸嘴(46)和气动阀门(47)，异纤吸嘴(46)和气动阀门(47)串联后与吸风管(45)相通，吸风机(44)处于常开状态，异纤检测处理电控系统(5)运算出异纤位置，异纤对应位置的气动阀门(47)打开，异性纤维被异纤吸嘴(46)吸入吸风管(45)，最终吸入异纤收集袋(7)。

6.根据权利要求2所述具有异纤探除功能的智能抓棉机，其特征是：在抓棉臂(2)的两侧均设置异纤检测装置(3)和异纤清除装置(4)，抓棉机在往复运动时，两组异纤检测装置(3)和异纤清除装置(4)间歇工作，当抓棉机向A方向移动时，第一组异纤检测装置(3)和异纤清除装置(4)处于工作状态，当抓棉机向B方向移动时，第二组异纤检测装置(3)和异纤清除装置(4)处于工作状态，同理，当抓棉臂随转塔旋转180°后，抓棉机向A方向移动时，第二组异纤检测装置(3)和异纤清除装置(4)处于工作状态，抓棉机向B方向移动时，第一组异纤检测装置(3)和异纤清除装置(4)处于工作状态。

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