CN114935802B - 一种光缆生产中光缆外护套气抛光组件、系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光缆生产中光缆外护套气抛光系统，包括第一级气吹组件和第二级气吹组件，第一级气吹组件用于喷出气体清理光缆挤塑机机头的杂质，第二级气吹组件包括第一冷却水槽、图像获取单元、第二冷却水槽和环形气刀组件，图像获取单元用于获取从第一冷却水槽出来的光缆外护套的外表面的图像并传送给图像处理模块，图像处理模块用于判断光缆外护套的外表面是否有杂质形成的瑕疵，然后传递信号给环形气刀组件，若判断有瑕疵，则经过设定时间后环形气刀组件启动吹气，让光缆外护套的外表面保持平整。本发明能够根据外护套表面的图像特征自动有效处理光缆生产中表面零星分布的杂质，让光缆外护套的外表面保持平整，减少气刀的使用。
Description
技术领域
本发明属于光缆生产设备领域，更具体地，涉及一种光缆生产中光缆外护套气抛光组件、系统及方法。
背景技术
目前处于环保及成本方面的考虑，再生聚乙烯护套料得到广泛的应用。再生聚乙烯护套料，是将广泛来源的光缆护套回收后再生得到的，不可避免引入一些杂质，此类杂质熔点比聚乙烯高，随护套料温度变化析出、沉积或者团聚。
再生聚乙烯护套料的应用于光缆生产过程中杂质析出，会引起一系列的问题。一方面，挤塑机机头的出口处温度降低，析出的杂质不可避免积累在此处；另一方面，挤出的护套中，由于杂质析出以及护套料收缩成型过程，致使光缆外护套表面凸凹不平或形成颗粒物从而产生瑕疵，影响光缆外护套的正常使用。
对于积累在挤塑机机头出口处的杂质，中国专利文件CN211683378U提供了一种气气吹装置，通过多个喷气喷头对挤塑机机头进行吹扫，可轻松去除积累的杂质。而对于护套中析出的杂质，不同于挤出机头出的杂质呈较大体积的集中分布，而是零星的分布在护套表面。喷气风刀较难以去除杂质，持续使用气压过大流速过快的喷气风刀，甚至有可能在外护套表面造成气坑、缺陷、或者影响缆直径。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种光缆生产中光缆外护套气抛光组件、系统及方法，其通过在两个水槽之间设置图像获取单元，用以得到光缆外护套外表面的图像，再判断光缆表面是否有杂质形成的瑕疵，然后传递信号给环形气刀组件启动吹气来去除瑕疵，从而适应外护套表面杂质产生的缺陷零星分布，不适合持续气扫的问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种光缆生产中光缆外护套气抛光组件，包括沿光缆外护套移动方向依次布置的第一冷却水槽、图像获取单元、第二冷却水槽和环形气刀组件，所述第一冷却水槽用于对从光缆挤塑机机头挤出的光缆外护套进行第一级水冷，所述图像获取单元用于获取从第一冷却水槽出来的光缆外护套的外表面的图像并传送给图像处理模块，所述图像处理模块用于判断光缆外护套的外表面是否有杂质形成的瑕疵，然后传递信号给环形气刀组件，若判断有瑕疵，则经过设定时间后环形气刀组件启动吹气。
优选地，所述一种光缆生产中光缆外护套气抛光组件，其所述第一冷却水槽将光缆外护套冷却至60℃-70℃，所述第二冷却水槽将光缆外护套冷却至室温。
优选地，所述一种光缆生产中光缆外护套气抛光组件，其从第一冷却水槽出来的光缆外护套的硬度为50Shore D～55Shore D，从第二冷却水槽出来的光缆外护套的硬度为58Shore D～65Shore D。
优选地，所述一种光缆生产中光缆外护套气抛光组件，其所述环形气刀组件具有电控压力阀门，用于调节吹出气体的气压，所述环形气刀组件吹出的气体的气压为0.1MPa～0.2MPa。
优选地，所述一种光缆生产中光缆外护套气抛光组件，其所述环形气刀组件产生的气流在光缆侧向角度30°-59.3°范围内。
优选地，所述一种光缆生产中光缆外护套气抛光组件，其所述环形气刀组件产生的气流在光缆横截面内倾角范围45°-60°。
优选地，所述一种光缆生产中光缆外护套气抛光组件，其所述环形气刀组件具有加热电阻丝，控制喷气温度在110℃-150℃。
优选地，所述一种光缆生产中光缆外护套气抛光组件，其所述图像获取单元对光缆外护套进行360°拍摄，所述图像获取单元优选为工业摄像头。
按照本发明的另一个方面，提供了一种光缆生产中光缆外护套多级气抛光系统，其包括沿光缆外护套移动方向依次布置的第一级气吹组件和第二级气吹组件；所述第一级气吹组件用于喷出气体清理光缆挤塑机机头的出口的杂质，其中：
第二气吹组件为本发明提供的一种光缆生产中光缆外护套气抛光组件。
按照本发明的另一方面，提供了一种光缆生产中光缆外护套气抛光方法，其包括以下步骤：
获取光缆护套表面图像，进行图像分析判断图像区域是否存在瑕疵；
当判断图像区域存在瑕疵时，在下游预设位置使光缆表面受到气流整形抛光；所述气流在光缆侧向角度30°-59.3°范围，在光缆横截面内倾角范围45°-60°，气流喷出速度70-100m/s，喷气温度在110℃-150℃范围；
优选，光缆护套表面图像的获取频率为10Hz-100Hz，所述光缆外护套的生产线速度不超过200m/min。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
本发明能够根据外护套表面的图像特征自动有效处理光缆生产中表面零星分布的杂质，让光缆外护套的外表面保持平整，减少气刀的使用，适用于柔性化生产线，对提高产品外观质量和提高生产效率、降低生产成本有较大实际价值。
优选方案，采用两级气吹组件来气吹光缆外护套外表面的杂质，第一级气吹组件可清理光缆挤塑机机头的杂质，来使从光缆挤塑机机头刚挤出的光缆外护套尽量少沾上杂质，然后光缆外护套进入第一冷却水槽中进行冷却成型，并且在第一冷却水槽和第二冷却水槽之间设置了图像获取单元，在第二冷却水槽之后设置了环形气刀组件，图像获取单元可对从第一冷却水槽中出来的光缆外护套进行拍照并上传信息给图像处理模块进行分析，而光缆外护套还要经过图像获取单元后面的第二冷却水槽，在光缆外护套被拍照的部分经过第二冷却水槽的这段时间内，图像处理模块可以对光缆外护套的外表面的图像进行分析处理，以决定是否要启动环形气刀组件对光缆外护套外表面进行气抛光来处理凸凹不平的瑕疵，让光缆外护套的外表面变平整因此，本发明巧妙地利用了光缆外护套生产线的生产节拍，让图像获取单元、图像处理模块和环形气刀组件适应光缆外护套的移动速度，它们联动起来，有助于提高光缆外护套的表面质量和生产效率。
本发明提供过的光缆外护套气抛光方法，通过图像信号触发气流整形抛光，针对零星分布的瑕疵能有效的节省气抛光操作，避免过度使用气抛光对光缆外护套直径及外形的影响。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的环形气刀组件在光缆轴向剖面内产生的气流方向示意图；
图3为本发明实施例提供的环形气刀组件在光缆横截面内产生的气流方向示意图；
图4为本发明实施例提供的环形气刀对中在光缆横截面内产生的气流方向示意图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-第一级气吹组件；2-第二级气吹组件；21-第一冷却水槽；22-图像获取单元；23-第二冷却水槽；24-环形气刀组件；3-光缆挤塑机机头，4为光缆横截面。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
光缆外护套表面会有零星杂质无法避免，持续使用气刀会造成能源浪费，本发明提供一种光缆生产中光缆外护套气抛光系统，采用图像判断环形气刀组件的触发条件，参照图1，沿光缆外护套移动方向依次布置的第一级气吹组件1和第二级气吹组件2，所述第一级气吹组件1用于喷出气体清理光缆挤塑机机头3的出口的杂质，其中：
所述第二级气吹组件2包括沿光缆外护套移动方向依次布置的第一冷却水槽21、图像获取单元22、第二冷却水槽23和环形气刀组件24，所述图像获取单元22和所述环形气刀组件24布置在所述第一冷却水槽21的下游和第二冷却水槽23的下游，所述第一冷却水槽21用于对从光缆挤塑机机头3挤出的光缆外护套进行第一级水冷，所述图像获取单元22用于获取从第一冷却水槽21出来的光缆外护套的外表面的图像并传送给图像处理模块，所述图像处理模块用于判断光缆外护套的外表面是否有杂质形成的瑕疵(譬如杂质形成的凸凹不平的部位或颗粒物)，然后传递信号给环形气刀组件24，若判断有瑕疵，则经过设定时间后环形气刀组件24启动吹气，以对从第二冷却水槽23出来的光缆外护套进行气抛光，从而让光缆外护套的外表面保持平整。
第二级气吹组件的环形气刀组件作用对象是即将定型的光缆外护套，环形气刀组件气压设置过高则可能会在缆表面吹出坑洼、缺陷，如果气压设置偏低则无法影响杂质，达到其抛光的效果。
本发明首先将图像获取单元设置在所述第一冷却水槽21的下游，经过第一冷却水槽的冷却，光缆外护套的温度控制在杂质熔点以下，这样由于光缆护套表面的由于杂质导致的瑕疵会充分呈现，可通过图像学方法方便的检查出来。若没有经过充分冷却，光缆外护套表面温度较高，杂质仍然处于熔融状态，有可能在进行表面抛光处理之后，产生次生的外护套表面瑕疵，导致处理不完全，成品光缆外护套表面仍存在瑕疵。图像获取单元设置在第一冷却水槽21的下游，控制第一冷却水槽的冷却能力，充分的暴露光缆外护套表面由于杂质析出导致的瑕疵。
进一步的，目前图像处理的速度需要时间，无法在图像获取单元获取图像的同时采用气刀抛光，故结合多级水槽的设置，将图像获取单元设置在第二级冷水槽之前，环形气刀组件设置在第二冷却水槽之后，巧妙的利用第二级冷水槽的距离，完成图像处理触发环形气刀组件进行个气抛光处理时延，不增加额外的生产线长度。同时，经过第二冷却水槽的充分冷却后，光缆外护套的硬度提升，能较好的对抗其抛光使用的高压气流，避免由于高压气流作用导致的光缆外护套直径或者形状变化，导致产品不合格或者批次一致性差。
具体而言，所述第一冷却水槽将光缆外护套冷却至60℃-70℃，所述第二冷却水槽将光缆外护套冷却至聚乙烯熔点以下，能保证杂质产生的瑕疵充分暴露的同时，保证足够的环形气刀组件响应时间。优选，光缆护套表面图像的获取频率为10Hz-100Hz，所述光缆外护套的生产线速度不超过200m/min。
进一步，从第二冷却水槽23出来的光缆外护套的硬度为58Shore D～65Shore D，所述环形气刀组件24吹出的气体的气压为0.1MPa～0.2MPa，这样光缆外护套能承受环形气刀组件24的气压，光缆外护套的上述硬度让外护套既可承受环形气刀组件24的气压，有瑕疵的地方的材料能被环形气刀组件24加压，又不会被吹出小坑、缺陷，而且由于环形气刀组件是360°环绕光缆外护套吹气，可以将光缆外护套压平整，粗糙度降低。
环形气刀组件，是气抛光的关键装置，在光缆外护套经过环形气刀组件24时，由于光缆外护套是移动的，因此环形气刀组件24喷出的气体对光缆外护套不仅有沿光缆外护套的径向的压的作用，而且气压压着光缆外护套，在光缆外护套移动过程中对光缆外护套还有沿光缆外护套轴向的拉扯张力的作用，这样可以让光缆外护套外的材料进行一定的移位，让鼓起来的部位的材料发生转移，使得材料分布均匀，且气压产生的剥离力会把附着在光缆外护套表面的杂质清理干净，从而使得光缆外护套表面更加光滑圆整，达到气抛光的目的。
优选的方案：所述环形气刀组件产生的气流作用在光缆上，风压
杂质垂直轴向的受力为FN＝Wp×S×sinθ，杂质平行于轴向的受力为FT＝Wp×S×cosθ，其中S为杂质受气刀作用截面积，θ为环形气刀组件产生的气流与光缆轴向剖面倾角，杂质能够被气刀吹动，则(FN+m杂质g)×μ≤FT，μ为光缆的摩擦系数。同时，气吹作用点距离最好不要超过出风口与光缆表面垂直距离的两倍，以免风速损失过大，则根据实际使用经验及上述公式可以得出，环形气刀组件产生的气流在光缆轴向剖面倾角范围为30°-59.3°。优选地，环形气刀出气方向与生产线上光缆运动方向相向，如图2所示。
同样按照上述原理，在光缆横截面范围呈30°-60°倾角，以达到良好的吹气效果。同时环形气刀组件产生的气流在光缆横截面方向旋转对称，以达到光缆横截面方向气压平衡，减少剧烈抖动，如图3所示。
优选方案，所述环形气刀组件，包括偶数个环形气刀，所述偶数个环形气刀在光缆轴向剖面内具有相同的倾角；所述偶数个环形气刀组成若干对环形气刀对，环形气刀对中的一对环形气刀在光缆横截面内具有相反的倾角，以抵消在光缆缆身产生的光缆转动力矩。
进一步的，所述环形气刀组件具有加热电阻丝，控制喷气温度在110℃～150℃，使光缆外护套聚乙烯等材料表面0.05mm处于微熔融状态，使得外护套的材料局部流动性更好，便于杂质的去除与抛光，气抛光处理效果更加理想。
进一步，所述环形气刀组件24吹出气体的气压可调，可通过环形气刀组件24连接的调节阀来控制气压。
进一步，所述图像获取单元22优选采用工业摄像头，所述图像获取单元22对光缆外护套进行360°拍摄，图像获取单元22可包含多组工业摄像头，环形排列来对外护套的一整周进行360°拍摄，防止漏拍。
进一步，所述第一冷却水槽21滑动安装在一滑轨上，所述滑轨的长度方向、所述第一冷却水槽21的长度方向均与所述光缆外护套的移动方向一致。第一冷却水槽21可调整位置，作用是可针对不同光缆类型采取不同的冷却条件。
进一步，所述图像获取单元22的拍摄频率为10Hz-100Hz，所述光缆外护套的移动速度不超过200m/min图像获取单元22拍摄频率可根据生产速度调节，图像获取单元22的拍摄频率与光缆外护套的移动速度相呼应，预留时间给图像处理单元来分析处理图像。
本实施例是优选的是一种多级气吹系统，在挤塑机机头的光缆外护套冷却前以及在经过冷却水槽后的逐渐冷却过程中进行气吹清理杂质。第一级气吹装置的具体结构可参见CN2019224546256、“一种自动清除光缆挤塑机机头3杂质的装置”，第一级气吹装置设计装在挤塑机机头，采用可调式架体，架体在X/Y/Z轴方向架体均可360°旋转及平移。架体上连接有喷气式喷头，其喷头由多个喷嘴组成。喷嘴的喷气时间根据护套料的种类、生产速度、光缆类型的不同会设置不同喷气持续时间和喷气间隔，也会根据不同生产工况设置喷头方向、角度。喷气气体根据不同的生产工艺需求会使用但不仅限于压缩空气、氮气、氦气，通过喷射气体达到第一级气吹的目的。
本发明提供的光缆生产中光缆外护套气抛光方法，包括以下步骤：
获取光缆护套表面图像，进行图像分析判断图像区域是否存在瑕疵；本发明的图像处理单元采用聚类算法，可以把彩色图像像素包含的信息映射到高维特征空间，在高维特征空间中聚类使得分割结果更加合理。模糊理论对于图像的不确定性又有很好的描述能力，因此本发明采用模糊C均值聚类算法分割光缆表面瑕疵，模糊C均值聚类算法稳定性高，对噪声的敏感度低，对光缆表面瑕疵具有理想的分割效果。
当判断图像区域存在瑕疵时，在下游预设位置使光缆表面受到气流整形抛光；所述气流在光缆轴向剖面倾角范围为30°-59.3°，在光缆横截面范围呈30°-60°倾角，喷气速度为70m/s-100m/s，喷气温度在110℃-150℃；
第二级气吹装置可以通过图像识别方式自动控制进行或根据不同的护套料生产经验设置气吹参数。本实施例中采用自动控制，具体通过在第一冷却水槽21与第二冷却水槽23之间设置图像获取单元22，用以得到光缆外护套外表面图像，通过图像处理单元图像算法判断光缆表面是否有瑕疵，然后传递信号给环形风刀，启动吹气。图像获取单元22所拍摄的图像通过图像处理单元算法处理，如果判断光缆外护套的外表面有瑕疵(譬如杂质产生的凸起)，则在预设时延后启动环形气刀组件24喷气抛光；
为保证图像处理时延，环形气刀组件24设置在图像获取单元22后方的牵引轮箱体内，以保证环形风刀能够及时气吹抛光光缆外护套外表面。优选，光缆护套表面图像的获取频率为10Hz-100Hz，所述光缆外护套的生产线速度不超过200m/min。第二级气吹装置采用环形气刀组件24喷气抛光，气压更大，能够更好处理瑕疵，并且由于此时光缆外护套外表面已经在第二冷却水槽23中冷却定型，更大压力的气吹不会对缆表面造成损伤，能更好地抛光光缆表面。如果根据经验设置环形气刀组件24的气吹时间，一般国产MDPE在90挤塑机生产线上需每次气吹持续时间为3s，气吹间隔设为28s较为经济且能够很好地气抛光。
本发明的第二级气吹组件2可根据图像识别方式辨别光缆表面的杂质是否有瑕疵，再通过图像算法判断是否启动环形气刀组件24。同时可柔性调节环形气刀组件24的气压大小，由于此时光缆外护套经过两个冷却水槽的冷却，已基本冷却定型，环形气刀组件24可采用较高压力的空气让光缆外护套的外表面变平整，适合不同工艺条件下光缆表面抛光，高效、安全且可提高生产效率。图像识别可设置阈值，在杂质堆积到一定程度时自动开启环形气刀组件24实现气抛光。本发明能够自动处理光缆生产中表面瑕疵，适用于柔性化生产线，对提高光缆产品外观质量，提高生产效率有较大实际价值。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种光缆生产中光缆外护套气抛光组件，其特征在于，包括沿光缆外护套移动方向依次布置的第一冷却水槽、图像获取单元、第二冷却水槽和环形气刀组件，所述第一冷却水槽用于对从光缆挤塑机机头挤出的光缆外护套进行第一级水冷，所述图像获取单元用于获取从第一冷却水槽出来的光缆外护套的外表面的图像并传送给图像处理模块，所述图像处理模块用于判断光缆外护套的外表面是否有杂质形成的瑕疵，然后传递信号给环形气刀组件，若判断有瑕疵，则经过设定时间后环形气刀组件启动吹气。
2.根据权利要求1所述的一种光缆生产中光缆外护套气抛光组件，其特征在于，所述第一冷却水槽将光缆外护套冷却至60℃-70℃，所述第二冷却水槽将光缆外护套冷却至室温。
3.根据权利要求1所述的一种光缆生产中光缆外护套气抛光组件，其特征在于，从第一冷却水槽出来的光缆外护套的硬度为50Shore D~55Shore D，从第二冷却水槽出来的光缆外护套的硬度为58Shore D~65Shore D。
4.根据权利要求1所述的一种光缆生产中光缆外护套气抛光组件，其特征在于，所述环形气刀组件具有电控压力阀门，用于调节吹出气体的气压，所述环形气刀组件吹出的气体的气压为0.1 MPa ~0.2MPa。
5.根据权利要求1所述的一种光缆生产中光缆外护套气抛光组件，其特征在于，所述环形气刀组件产生的气流在光缆侧向角度30°-59.3°范围内。
6.根据权利要求1所述的一种光缆生产中光缆外护套气抛光组件，其特征在于，所述环形气刀组件产生的气流在光缆横截面内倾角范围45°-60°。
7.根据权利要求1所述的一种光缆生产中光缆外护套气抛光组件，其特征在于，所述环形气刀组件具有加热电阻丝，控制喷气温度在110℃-150℃。
8.根据权利要求1所述的一种光缆生产中光缆外护套气抛光组件，其特征在于，所述图像获取单元对光缆外护套进行360°拍摄，所述图像获取单元为工业摄像头。
9.一种光缆生产中光缆外护套多级气抛光系统，其特征在于，包括沿光缆外护套移动方向依次布置的第一级气吹组件和第二级气吹组件；所述第一级气吹组件用于喷出气体清理光缆挤塑机机头的出口的杂质，其中：
第二气吹组件为权利要求1至8任意一项所述的一种光缆生产中光缆外护套气抛光组件。
10.一种光缆生产中光缆外护套气抛光方法，应用权利要求1至8中任意一项所述的一种光缆生产中光缆外护套气抛光组件，其特征在于，包括以下步骤：
获取光缆外护套表面图像，进行图像分析判断图像区域是否存在瑕疵；
当判断图像区域存在瑕疵时，在下游预设位置使光缆表面受到气流整形抛光；所述气流在光缆侧向角度30°-59.3°范围，在光缆横截面内倾角范围45°-60°，气流喷出速度70-100m/s，喷气温度在110℃-150℃。
11.根据权利要求10所述的光缆生产中光缆外护套气抛光方法，其特征在于，光缆外护套表面图像的获取频率为10Hz -100Hz，所述光缆外护套的生产线速度不超过200m/min。
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