CN115201225A - 一种精梳条条干检测优化方法及系统 - Google Patents

一种精梳条条干检测优化方法及系统 Download PDF

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CN115201225A CN202210827119.0A CN202210827119A CN115201225A CN 115201225 A CN115201225 A CN 115201225A CN 202210827119 A CN202210827119 A CN 202210827119A CN 115201225 A CN115201225 A CN 115201225A
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李新荣
师帅星
王浩
刘金儒
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Abstract

本发明公开了一种精梳条条干检测优化方法及系统，属于纺纱生产领域，其步骤为：在精梳机运行良好的前提下，首先设定条干质量阈值，然后通过检测装置采集若干工艺周期的条干质量数据，与条干质量阈值进行对比，若条干质量未达标，对数据进行分析处理，得到牵伸罗拉的运动规律，通过调整中罗拉运动规律，非实时优化条干质量，重复运行上述优化流程，直至达到条干质量阈值要求，条干优化完成。本发明在不影响精梳机正常开车的前提下对牵伸机构的传动进行调控，检测装置对温湿度、光照强度以及车身振动不敏感，安装方便，精度可靠，且经该优化方式处理后的条干，能够有效消除搭接波、降低牵伸波，避免延时时间和匀整死区对条干质量优化的不利影响。

Description

一种精梳条条干检测优化方法及系统
技术领域
本发明属于纺纱生产领域，尤其涉及一种精梳条条干检测优化方法及系统。
背景技术
须条条干质量是决定纺成纱线品质的决定因素，纺织品的成型质量更是与条干质量密切相关。传统的在线优化须条条干的方式是通过在并条机上加装自调匀整系统，利用开环、闭环或者混合环的形式对条干质量进行优化。但是在精梳机等一些纺纱设备上，由于牵伸区与检测装置之间距离较远，装载自调匀整系统时会因延迟时间过长出现匀整效果大幅度下降甚至影响条干质量等问题。
为避免实时调整方式延迟时间对条干质量优化带来的问题，提出一种先总结条干质量变化规律，非实时优化条干质量的须条条干优化方法是非常必要的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种非实时优化方式的精梳条条干检测优化方法及系统。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种精梳条条干检测优化方法，包括如下步骤：
S101，在精梳机良好运行的状态下，优化系统开始运行；
S102，设定条干质量优化目标阈值；
S103，由检测装置采集若干工艺周期的条干质量数据；
S104，得到的数据与条干质量优化目标阈值进行对比；
S105，对数据分析处理，得到牵伸罗拉的运动规律；
S106，调整中罗拉运动规律，非实时优化条干质量；
S107，提供条干质量检测报告；
S108，条干优化完成。
在步骤S103中，由于检测装置可检测到模拟量数据，须将模拟量转换成条干质量相关参数，所述检测装置为微波检测传感器，微波检测传感器的微波谐振腔的谐振频率会随精梳条均匀度变化而变化，其均匀度大小以介电常数变化为基础，微波检测传感器对条干质量进行检测时，依据谐振频率与介电常数的函数模型为基准进行检测，精梳条条干介电常数由三部分组成，包括空气、棉纤维和水，其大小根据公式(1)精梳条条干的介电常数确定：
Figure BDA0003744406000000021
其中，ε、εD、εW、εA分别为精梳条条干、棉纤维、水和空气的介电常数大小，而vD、vW、vA分别为棉纤维、水和空气占精梳条条干的体积百分比，α为经验参数；
由于空气对于精梳条条干介电常数影响非常小，忽略不计，这里将精梳条条干的含水率表示为公式(2)精梳条条干含水率：
Figure BDA0003744406000000022
其中，mW和mD分别表示水和棉纤维的质量，根据密度与体积、质量的关系，以及公式(1)和公式(2)推出介电常数同密度的函数关系，即公式(3)介电常数与密度之间的关系模型：
Figure BDA0003744406000000031
其中，ρ、ρD、ρW分别为精梳条条干、棉纤维和谁的密度，介电常数同谐振频率之间同谐振腔等效电路成确定关系，其关系模型为公式(4)微波谐振腔谐振频率与精梳条条干介电常数之间的关系模型：
Figure BDA0003744406000000032
其中，L、C0、C1、C2均为确定常数，结合上述关系式即可得到精梳条密度同谐振频率之间的数学模型，根据精梳条条干密度的变化获得条干CV值和线密度等参数变化。
在步骤S105中，所述数据的分析处理包括对模拟量数据进行曲线拟合等数据处理流程，所述条干质量模拟量数据的曲线拟合，是利用Mat协数学软件中的函数polyfit求解最小二乘曲线拟合，得到条干质量模拟量数据的CV值随时间变化的连续性变化曲线，根据曲线周期变化规律调整牵伸罗拉运动规律。
上述牵伸罗拉的运动规律包括前区牵伸比、后区牵伸比变化规律总牵伸比变化规律，因前区牵涉比和总牵伸比涉及到的运动部件太多，不易改变，即前罗拉运动和后罗拉运动规律调整涉及到的运动部件太多，因此选择调整中罗拉运动规律以优化条干质量，并且需在优化条干质量阈值的标准下，设定牵伸区牵伸比的变化规律。
因精梳机一般以一定钳次运行，所生产出的条干上均附带呈一定周期规律变化的周期波，根据数据中体现出的周期波，调整牵伸罗拉运动规律消除周期波以达到优化条干质量的目的，最后获得一个工艺周期的牵伸罗拉的运动规律。
在步骤S106中，所述对中罗拉运动规律的调整是指在原有的中罗拉运动规律的基础上通过伺服电机控制叠加一个优化转速规律，以迎合数据分析处理后获得的牵伸罗拉运动规律，实现对条干质量的优化，未对中罗拉转速进行调节时，中罗拉运动按照原本运动规律正常开车。
通过在后罗拉运动位置安装一个速度传感器检测后罗拉转速V1，根据后区牵伸比F1要求可以获得原本中罗拉的运行规律：W＝F1*V1，未对条干质量进行优化的初始开车时间按照此规律有伺服电机控制正常运行，在对条干质量进行优化时，根据获得的牵伸罗拉运动规律，对中罗拉设定一个优化转速运动规律M，通过伺服电机控制中罗拉运动，其运动规律为：W＝F1*V1+M。
对中罗拉运动规律进行伺服调节，将获得的中罗拉运动规律传递给伺服电机，伺服电机直接传动中罗拉转动以优化条干质量。
需要重复运行优化流程以达到条干质量优化阈值要求，所述重复运行优化流程以达到条干质量阈值要求为目的对优化次数进行设定，以控制条干质量数据稳定。
本发明还提供了一种精梳条条干检测优化系统，包括检测系统，检测系统安装在精梳机上，包括依次设置的条干运输装置、后罗拉、伺服控制系统、前罗拉、须条、检测装置、圈条装置和棉条筒，伺服控制系统包括中罗拉和伺服电机，中罗拉由伺服电机进行驱动，速度传感器和检测装置分别与中央处理器相连，所述中央处理器控制伺服电机。
优选地，检测装置为微波检测装置，包括微波信号发射元件、条干通道、微波谐振腔、微波信号接受元件、微波信号生成器和微波信号解调器，条干通道位于微波检测装置中心位置，条干穿过条干通道设置，该条干通道两侧对称设置有微波信号生成器和微波信号解调器，微波信号生成器与微波信号发射元件相连，微波信号解调器与微波信号接受元件相连，微波信号发射元件和微波信号接受元件分别位于微波谐振腔内。
在本发明中，中罗拉运动规律是关键，在刚开车时，检测装置刚开始检测条干质量，中罗拉运动根据后区牵伸比及由速度传感器检测到的后罗拉转速决定，即按照原本精梳机牵伸机构的运行规律进行，当检测装置检测到的条干质量未达到条干质量优化目标阈值时，根据质量数据得到牵伸罗拉运动规律，便在中罗拉转动规律上叠加一个优化运动规律，两者共同决定中罗拉运动规律，实现对条干质量的优化。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明通过调整中罗拉转速，进行精梳条非实时条干优化(非实时优化方式指在先检测条干质量数据，在掌握条干质量运动规律后，再通过调整中罗拉运动规律以优化条干质量的方式)，重复运行优化流程，直至达到条干质量优化目标阈值要求，条干优化完成。使用该方式优化条干不影响精梳机条干质量未达标时机器的正常运行，便于后期改造升级，还可在优化时有效消除搭接波、降低牵伸波、降低延迟时间和匀整死区等因素对优化条干质量的不利影响。
(2)本发明的检测装置采取非接触式微波检测，对空气温湿度、光照强度以及车身振动等因素均不敏感，且检测精度较高，足以满足精梳条干的在线高速检测，且安装比较方便，可选取不对精梳机机车运行产生影响的位置进行安装。
附图说明
下面通过参考附图并结合实例具体地描述本发明，本发明的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本发明的解释说明，而不构成对本发明的任何意义上的限制，在附图中：
图1是本发明的步骤流程图；
图2是本发明的结构示意图；
图3是本发明微波检测装置的结构示意图。
图中：
1-中央处理器；2-须条运输装置；3-速度传感器；4-后罗拉；5-伺服驱动系统；5-1-伺服电机；5-2-中罗拉；6-前罗拉；7-须条；8-检测装置；9-圈条装置；10-棉条筒；I-微波信号发射元件；II-条干通道；III-微波谐振腔；IV-微波信号接受元件；V-微波信号生成器；VI-条干；VII-微波信号解调器。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。
如图1所示，一种精梳条条干检测优化方法，包括如下步骤：
S101，在精梳机良好运行的状态下，优化系统开始运行，运行良好指设备中各部件无损坏现象，须条条干质量不会因设备部件损坏产生机械波或者产生的机械波很少并不会对后期数据分析产生较大影响；
S102，设定条干质量优化目标阈值；
条干质量优化目标阈值可根据用户要求设定，例如将条干质量在现有条干基础上达到20％～30％的优化效果，或根据纺纱条干质量应达到的要求进行设定。在此，不以确定数值为限对阈值大小进行设定。
S103，由检测装置采集若干工艺周期的条干质量数据；
检测装置，可安装在精梳机须条成品出口位置，能够对条干质量数据进行检测的同时能够提供条干质量数据检测报告，即步骤S107。
也可将检测装置安装在牵伸区后须条可见出口处，安装位置以便在不影响机器本身工作前提下进行。具体位置可根据纺纱设备各部件组装情况进行安排。
由于检测装置可检测到模拟量数据，须将模拟量转换成条干质量相关参数。如图3所示，检测装置为微波检测传感器，微波检测传感器的微波谐振腔的谐振频率会随精梳条均匀度变化而变化，其均匀度大小以介电常数变化为基础。微波检测传感器对条干质量进行检测时，依据谐振频率与介电常数的函数模型为基准进行检测。在本实施例中，精梳条条干介电常数由三部分组成，包括空气、棉纤维和水，其大小根据公式(1)精梳条条干的介电常数确定：
Figure BDA0003744406000000081
其中，ε、εD、εW、εA分别为精梳条条干、棉纤维、水和空气的介电常数大小，而vD、vW、vA分别为棉纤维、水和空气占精梳条条干的体积百分比，α为经验参数，这里可取0.5。
由于空气对于精梳条条干介电常数影响非常小，忽略不计，这里将精梳条条干的含水率表示为公式(2)精梳条条干含水率：
Figure BDA0003744406000000082
其中，mW和mD分别表示水和棉纤维的质量，根据密度与体积、质量的关系，以及公式(1)和公式(2)推出介电常数同密度的函数关系，即公式(3)介电常数与密度之间的关系模型：
Figure BDA0003744406000000083
其中，ρ、ρD、ρW分别为精梳条条干、棉纤维和谁的密度，介电常数同谐振频率之间同谐振腔等效电路成确定关系，在本实施例中，其关系模型为公式(4)微波谐振腔谐振频率与精梳条条干介电常数之间的关系模型：
Figure BDA0003744406000000084
其中，L、C0、C1、C2均为确定常数，结合上述关系式即可得到精梳条密度同谐振频率之间的数学模型，根据精梳条条干密度的变化获得条干CV值和线密度等参数变化。
S104，S103得到的数据与条干质量优化目标阈值进行对比；
因总有少部分数据会在设定阈值范围外，因此，应设定一个误差范围，允许一定的数值落在误差范围外，防止为了消除不影响成纱质量的数据而造成太多次的优化运行次数，并应该根据上述情况对数据是否达到阈值要求进行下边步骤。
S105，对数据分析处理，得到牵伸罗拉的运动规律；
数据的分析处理包括对模拟量数据进行曲线拟合等数据处理流程，条干质量模拟量数据的曲线拟合，是利用Mat协数学软件中的函数polyfit求解最小二乘曲线拟合，得到条干质量模拟量数据的CV值随时间变化的连续性变化曲线，根据曲线周期变化规律调整牵伸罗拉运动规律。
上述牵伸罗拉的运动规律包括前区牵伸比、后区牵伸比变化规律总牵伸比变化规律，因前区牵涉比和总牵伸比涉及到的运动部件太多，不易改变，即前罗拉运动和后罗拉运动规律调整涉及到的运动部件太多，因此选择调整中罗拉运动规律以优化条干质量，并且需在优化条干质量阈值的标准下，设定牵伸区牵伸比的变化规律。
因精梳机一般以一定钳次运行，所生产出的条干上均附带呈一定周期规律变化的周期波，根据数据中体现出的周期波，调整牵伸罗拉运动规律消除周期波以达到优化条干质量的目的，最后获得一个工艺周期的牵伸罗拉的运动规律。工艺周期的时间可以是以1分钟为限定时间，具体周期时间根据数据中体现出的周期波对应时间对牵伸罗拉运动规律周期进行设定。
S106，调整中罗拉运动规律，非实时优化条干质量。
对中罗拉运动规律的调整是指在原有的中罗拉运动规律的基础上通过伺服电机控制叠加一个优化转速规律，以迎合数据分析处理后获得的牵伸罗拉运动规律，实现对条干质量的优化，未对中罗拉转速进行调节时，中罗拉运动按照原本运动规律正常开车。
通过在后罗拉运动位置安装一个速度传感器检测后罗拉转速V1，根据后区牵伸比F1要求可以获得原本中罗拉的运行规律：W＝F1*V1，未对条干质量进行优化的初始开车时间按照此规律有伺服电机控制正常运行，在对条干质量进行优化时，根据获得的牵伸罗拉运动规律，对中罗拉设定一个优化转速运动规律M，通过伺服电机控制中罗拉运动，其运动规律为：W＝F1*V1+M。
对中罗拉运动规律进行伺服调节，将获得的中罗拉运动规律传递给伺服电机，伺服电机直接传动中罗拉转动以优化条干质量。
需要重复运行优化流程以达到条干质量优化阈值要求，重复运行优化流程以达到条干质量阈值要求为目的对优化次数进行设定，以控制条干质量数据稳定。
S107，提供条干质量检测报告；
条干质量检测报告中可以显示条干均匀度、条干线密度、纱线断裂强力等多种参数，用户可根据需求进行选择并提取。
S108，条干优化完成。
如图2所示，将本发明的检测系统安装在精梳机上进行阐述，包括依次设置的条干运输装置2、后罗拉4、伺服控制系统5、前罗拉6、须条7、检测装置8、圈条装置9和棉条筒10，伺服控制系统5包括中罗拉5-2和伺服电机5-1，中罗拉5-2由伺服电机5-1进行驱动，速度传感器3和检测装置8分别与中央处理器1相连，中央处理器1控制伺服电机5-1。
检测装置8为微波检测装置，包括微波信号发射元件I、条干通道II、微波谐振腔III、微波信号接受元件IV、微波信号生成器V和微波信号解调器VII，条干通道II位于微波检测装置中心位置，条干VI穿过条干通道II设置，该条干通道II两侧对称设置有微波信号生成器V和微波信号解调器VII，微波信号生成器V与微波信号发射元件I相连，微波信号解调器VII与微波信号接受元件IV相连，微波信号发射元件I和微波信号接受元件IV分别位于微波谐振腔III内。
在本发明中，中罗拉运动规律是关键，在刚开车时，检测装置8刚开始检测条干质量，中罗拉运动根据后区牵伸比及由速度传感器检测到的后罗拉转速决定，即按照原本精梳机牵伸机构的运行规律进行，当检测装置8检测到的条干质量未达到条干质量优化目标阈值时，根据质量数据得到牵伸罗拉运动规律，便在中罗拉转动规律上叠加一个优化运动规律，两者共同决定中罗拉运动规律，实现对条干质量的优化。
优选地，检测装置8安装在精梳机条干成品出口处，能够对条干质量进行数据采集，并能提供条干在线质量报告，质量报告可为客户提供条干均匀CV值等参数指标。条干质量优化阈值可以根据客户要求进行合理设定。
优选地，中央处理器包括具有人机操作界面的数字控制器例如DDC数字控制器或者嵌入式工业控制器或者工控机或者PLC可编程控制器。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (9)

1.一种精梳条条干检测优化方法，其特征在于：包括如下步骤：
S101，在精梳机良好运行的状态下，优化系统开始运行；
S102，设定条干质量优化目标阈值；
S103，由检测装置采集若干工艺周期的条干质量数据；
S104，得到的数据与条干质量优化目标阈值进行对比；
S105，对数据分析处理，得到牵伸罗拉的运动规律；
S106，调整中罗拉运动规律，非实时优化条干质量。
2.根据权利要求1所述的精梳条条干检测优化方法，其特征在于：还包括S107，提供条干质量检测报告。
3.根据权利要求1所述的精梳条条干检测优化方法，其特征在于：在步骤S103中，所述检测装置为微波检测传感器，微波检测传感器的微波谐振腔的谐振频率会随精梳条均匀度变化而变化，其均匀度大小以介电常数变化为基础，微波检测传感器对条干质量进行检测时，依据谐振频率与介电常数的函数模型为基准进行检测，精梳条条干介电常数由三部分组成，包括空气、棉纤维和水，其大小根据公式(1)精梳条条干的介电常数确定：
Figure FDA0003744405990000011
其中，ε、εD、εW、εA分别为精梳条条干、棉纤维、水和空气的介电常数大小，而vD、vW、vA分别为棉纤维、水和空气占精梳条条干的体积百分比，α为经验参数；
由于空气对于精梳条条干介电常数影响非常小，忽略不计，这里将精梳条条干的含水率表示为公式(2)精梳条条干含水率：
Figure FDA0003744405990000012
其中，mW和mD分别表示水和棉纤维的质量，根据密度与体积、质量的关系，以及公式(1)和公式(2)推出介电常数同密度的函数关系，即公式(3)介电常数与密度之间的关系模型：
Figure FDA0003744405990000021
其中，ρ、ρD、ρW分别为精梳条条干、棉纤维和谁的密度，介电常数同谐振频率之间同谐振腔等效电路成确定关系，其关系模型为公式(4)微波谐振腔谐振频率与精梳条条干介电常数之间的关系模型：
Figure FDA0003744405990000022
其中，L、C0、C1、C2均为确定常数，结合上述公式即可得到精梳条密度同谐振频率之间的数学模型，根据精梳条条干密度的变化获得条干CV值和线密度参数变化。
4.根据权利要求3所述的精梳条条干检测优化方法，其特征在于：在步骤S105中，所述数据分析处理包括对模拟量数据进行曲线拟合的数据处理流程，所述条干质量模拟量数据的曲线拟合，是利用Mat协数学软件中的函数polyfit求解最小二乘曲线拟合，得到条干质量模拟量数据的CV值随时间变化的连续性变化曲线，根据曲线周期变化规律调整牵伸罗拉运动规律。
5.根据权利要求4所述的精梳条条干检测优化方法，其特征在于：采用调整中罗拉运动规律以优化条干质量，并且需在优化条干质量阈值的标准下，设定牵伸区牵伸比的变化规律。
6.根据权利要求5所述的精梳条条干检测优化方法，其特征在于：在步骤S106中，对中罗拉运动规律的调整是指在原有的中罗拉运动规律的基础上通过伺服电机控制叠加一个优化转速规律，以迎合数据分析处理后获得的牵伸罗拉运动规律，实现对条干质量的优化，未对中罗拉转速进行调节时，中罗拉运动按照原本运动规律正常开车。
7.根据权利要求6所述的精梳条条干检测优化方法，其特征在于：通过在后罗拉运动位置安装一个速度传感器检测后罗拉转速V1，根据后区牵伸比F1要求可以获得原本中罗拉的运行规律：W＝F1*V1，未对条干质量进行优化的初始开车时间按照此规律有伺服电机控制正常运行，在对条干质量进行优化时，根据获得的牵伸罗拉运动规律，对中罗拉设定一个优化转速运动规律M，通过伺服电机控制中罗拉运动，其运动规律为：W＝F1*V1+M。
8.一种精梳条条干检测优化系统，其特征在于：包括检测系统，所述检测系统安装在精梳机上，包括依次设置的条干运输装置、后罗拉、伺服控制系统、前罗拉、须条、检测装置、圈条装置和棉条筒，伺服控制系统包括中罗拉和伺服电机，中罗拉由伺服电机进行驱动，速度传感器和检测装置分别与中央处理器相连，所述中央处理器控制伺服电机。
9.根据权利要求8所述的精梳条条干检测优化系统，其特征在于：所述检测装置为微波检测装置，包括微波信号发射元件、条干通道、微波谐振腔、微波信号接受元件、微波信号生成器和微波信号解调器，所述条干通道位于微波检测装置中心位置，条干穿过条干通道设置，该条干通道两侧对称设置有微波信号生成器和微波信号解调器，所述微波信号生成器与微波信号发射元件相连，所述微波信号解调器与微波信号接受元件相连，所述微波信号发射元件和微波信号接受元件分别位于微波谐振腔内。
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