CN208270435U - 一种纤维在线监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种纤维在线监测装置，包括光源，依次连接的光信号接收器、信号处理模块和报警装置；光源和光信号接收器位于待测区域被测纤维运行方向的两侧；光信号接收器用于接收透过被测纤维的光源形成的光信号；所述信号处理模块用于对光信号接收器接收的光信号进行成像；报警装置用于当光信号的投影与报警装置预设的投影图像一致时报警。本实用新型通过光感装置检测纤维运行状态免去了与纤维表面的直接接触，能够检测丝束的运行状态、及时提醒操作人员进行处理；还可以通过分析被测纤维前后状态的变化，在排除纤维本身状态变化以及其他外界环境因素影响外，检测设备及工艺的稳定性。
Description
技术领域
本发明属于纤维生产的过程控制技术，具体涉及一种纤维在线监测装置。
背景技术
在当前的纤维生产过程中，由于温度波动、工况以及工艺条件突变等原因容易引起断丝。在发生断丝时，由于没有特定的检测技术，因此工人需要进行巡回检查才能发现断丝，而且一般情况下，肉眼通常不容易看到拉丝过程中的丝束微小的状态变化(断丝前的带幅变窄现象)而没有察觉导致断丝的发生。
纤维生产企业多数采用人工巡检的方式来对生产运行状态进行巡查。但由于生产线整体较长，工艺流程较多，通常一条长约100-150米的生产线需要同时有3-4个操作工人进行现场巡检，人工成本相对较高。在纤维生产过程中遇到断丝时缺少有效进行监测并且提醒操作工的相关技术，巡检过程中巡检人员负责区域内出现问题，需要在短时间内进行判断和应急处理，这对于巡检人员的要求极高，毕竟肉眼观察相对粗糙，且故障点恰好落在巡检人员所处位置的机率相对较小。出现断丝后，如果没有及时发现问题并及时处理将影响生产效率，严重时还会引起设备的堵塞而导致其无法正常工作。在这种情况下则需要更换设备，不仅引起企业成本的上升而且导致员工劳动强度加大，工作效率低下，不利于生产作业的连续开展。
目前已有化纤企业采用力学方式，通过施加张力来检测张力的变化以此反应生产过程的异常，但施加额外张力对纤维本身性能会造成影响，不适宜用来制备性能要求较高的纤维。
发明内容
为了克服上述技术的缺陷，本发明提供了一种纤维在线监测装置。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种纤维在线监测装置，包括：光源，依次连接的光信号接收器、信号处理模块和报警装置；所述光源和光信号接收器位于待测区域被测纤维运行方向的两侧；所述光信号接收器用于接收透过被测纤维的光源形成的光信号；所述信号处理模块用于对所述光信号接收器接收的光信号进行投影成像；所述报警装置用于当光信号的投影成像与报警装置预设的投影图像一致时报警。
优选的，所述光源和光信号接收器位于待测区域被测纤维运行方向的两侧，包括：所述光源的中心正对被测纤维丝束轴线，并且所述光源与所述光信号接收器的连线与被测纤维运行方向垂直。
优选的，所述光源与光信号接收器设置于牵伸工艺段。
优选的，所述信号处理模块包括：依次连接的接收节点和图形处理模块；所述接收节点用于接收光信号；所述图形处理模块用于将所述接收节点接收的光信号以投影的方式显示。所述投影包括：没有被丝束挡住光信号的亮区和被丝束阻挡的暗区；通过亮区和暗区面积的变化来分析被测纤维的变化。
优选的，所述报警装置包括预设的报警声音；所述报警声音与预先设置的被测纤维的投影图像一一对应。
优选的所述光源发出的光为不与自然光互相干扰的平行光。
优选的，光源和光信号接收器均设有悬臂和带有行走机构的支架；所述悬臂设置在所述支架上并与光源和光信号接收器连接。
优选的，所述图形处理模块具有图形连续存储的功能，用于分析被测纤维显示的投影的前后变化。
优选的，所述光信号接收器通过具有信号屏蔽功能的信号线缆传输光信号，并依靠布线工具与信号处理模块相连。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
(1)采用本发明提供的技术方案，通过光源，依次连接的光信号接收器、信号处理模块和报警装置，可以分析被测纤维的状态变化，并通过报警装置进行报警，及时提醒操作人员进行处理，能够代替人工巡检，填补了人工巡检由于来回走动造成的检测盲区，监测效率高，反馈速率快，缩短了故障处理时间，节约了人工成本，降低了材料损耗。
(2)本发明通过光感装置检测纤维运行状态免去了与纤维表面的直接接触，避免了常温状态下纤维因为外加张力产生的过牵伸现象，减少了因为纤维与张力装置的接触而产生的毛丝等质量问题，保证了纤维质量，更好的实现了对丝束运行状况的在线监控。
(3)本发明除了能够检测丝束的运行状态、及时提醒操作人员进行处理外，还能够通过图像分析模块的图形存储分析功能检测出丝束状态的变化，在排除纤维本身状态变化以及其他外界环境因素影响，可借此检测设备及工艺的稳定性。
(4)本发明的技术方案结构简单，能够广泛应用于小试验线以及大规模生产线上，操作简单、实用性强、成本低。
附图说明
图1是本发明装置系统组成主视图；
图2是本发明装置系统组成俯视图。
其中，1是驱动辊；2是被测纤维；3是光信号接收器；4是光源；5是信号处理模块；6是报警装置；7是支架；8是悬臂。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1和图2所示，本实施例提供一种纤维在线监测装置，包括：光源4，依次连接的光信号接收器3、信号处理模块5和报警装置6；光源4和光信号接收器3位于待测区域被测纤维2运行方向的两侧；光信号接收器3用于接收透过被测纤维的光源形成的光信号；信号处理模块5用于对光信号接收器3接收的光信号进行投影成像；报警装置6用于当光信号的投影图像与报警装置预设的投影图像一致时报警。
光源4和光信号接收器3均设有悬臂8和带有行走机构的支架7，悬臂8设置在支架7上并与光源4和光信号接收器3连接，光源4固定于纤维运行方向的正上方，并且发出的光为平行光不与自然光互相干扰，通过调节悬臂8使光源4的中心正对被测纤维丝束轴线，光信号接收器固定于纤维运行方向的正下方，光源4与光信号接收器3的连线与被测纤维运行方向垂直，在不接触纤维表面的前提下，两者尽量靠近纤维。光源亮度颜色可根据个人喜好调节，同时光源大小可通过大小可变孔装置调节，用来与丝束带幅的宽度进行匹配。光源4与光信号接收器3优选设置于牵伸工艺段，因为该段工艺纤维最容易产生毛丝毛团以及发生断丝现象；也可根据需要设置于干燥阶段和定型阶段。
光信号接收器通过具有信号屏蔽功能的信号线缆传输光信号，并依靠布线工具与信号处理模块5相连。信号处理模块5包括依次连接的接收节点和图形处理模块。接收节点用于接收光信号；图形处理模块用于将所述接收节点接收的光信号以投影的方式显示，其中投影包括没有被纤维挡住光信号的亮区和被纤维阻挡的暗区；通过亮区和暗区面积的变化来分析被测纤维的变化。信号处理模块5还具有图形连续存储的功能，用于分析被测纤维显示的投影的前后变化，在排除纤维本身状态变化以及其他外界环境因素影响外，检测设备的稳定性。报警装置6包括预设的报警声音，报警声音与预先设置的被测纤维的投影图像一一对应。警报装置6与信号处理模块模5块两者通过预先设定好的对应关系来报警，反馈丝束状态。外界因素对装置的监测存在干扰，因此在判断丝束状态时需考察警报声的持续时间。若某种警报声只是瞬间性的，随后恢复正常，则可定义为干扰；而若警报声是持续的且未发生间断则表明丝束状态出现问题，即便是长时间的干扰造成持续警报也需要操作人员及时回到现场确认干扰的来源并进行消除。
本装置用来检测不透光纤维的运行状态，除了纤维丝束也可为任意以纺丝成型工艺为主的纺织品(纤维纱本身不透光)生产上，包括市场主流的芳纶、涤纶、晴纶、尼龙等。
实施例2
通过试验进一步说明本发明纤维在线监测的使用效果
丙烯腈、衣康酸为共聚单体，二甲基亚砜为溶剂，偶氮二异丁腈为引发剂，在55℃条件下进行自由基聚合，聚合得丙烯腈-衣康酸二元共聚物，共聚单体比例为99:1。经12h脱单脱泡即可进行纺丝，控制甬道温度为40℃-50℃，调节计量泵转速，控制喷丝孔处聚合物溶液流动速率为1-2m/s，纺丝细流经过喷丝板喷出，进入组成为DMSO和H20的三级凝固浴中凝固成型，其中一级凝固浴DMSO浓度为75％，温度为60℃；二级凝固浴DMSO浓度为45％，温度为25℃；三级凝固浴DMSO浓度为15％，温度为25℃。一级凝固浴凝固时间为6s，二级凝固浴凝固时间为4s，三级凝固浴凝固时间为4s。凝固浴循环量分别均为20L/h。
凝固出来的纤维进入水洗装置中，通过50-90℃的阶梯温度梯度的水洗槽清洗纤维表面附着的溶剂，再通过热水牵伸、上油、干燥、蒸汽牵伸、松弛最终上卷。热水牵伸通常为2-5倍，干燥温度为100-140℃，蒸汽牵伸为2-5倍。经过干燥后的纤维最终通过收丝机收丝成卷。
待整个制备流程稳定后，按照具体实施方式中设备安装方法将设备安装到热水牵伸及蒸汽牵伸两段，调整光源亮斑直径与此时纤维丝束等宽为止，调整效果可通过带宽在图像成型模块中的光影图像来监测。通过改变牵伸来改变纤维的运行状态，比较警报装置发出的警报与事先设置好的警报形式以此来验证设备的可行性。
设计断丝警报为警笛声，带幅变窄警报为蜂鸣声。
表1：不同实验条件的设计参数
表2：不同实验参数下报警装置的工作状况
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员应当理解，参照上述实施例可以对本发明的具体实施方式进行修改或者同等替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者同等替换均在申请待批的权利要求保护范围之内。
Claims (9)
1.一种纤维在线监测装置，其特征在于，所述装置包括：光源，依次连接的光信号接收器、信号处理模块和报警装置；
所述光源和光信号接收器位于待测区域被测纤维运行方向的两侧；
所述光信号接收器：用于接收透过被测纤维的光源形成的光信号；
所述信号处理模块用于：对所述光信号接收器接收的光信号进行投影成像；
所述报警装置用于：当光信号的投影图像与报警装置预设的投影图像一致时报警。
2.根据权利要求1所述的在线监测装置，其特征在于，所述光源和光信号接收器位于待测区域被测纤维运行方向的两侧，包括：
所述光源的中心正对被测纤维丝束轴线，并且所述光源与所述光信号接收器的连线与被测纤维运行方向垂直。
3.根据权利要求1所述的在线监测装置，其特征在于，还包括：所述光源与光信号接收器设置于牵伸工艺段。
4.根据权利要求1所述的在线监测装置，其特征在于，所述信号处理模块包括：依次连接的接收节点和图形处理模块；
所述接收节点用于：接收光信号；
所述图形处理模块用于：将所述光信号以投影的方式显示，其中，所述投影包括：没有被丝束挡住光信号的亮区和被丝束阻挡的暗区；通过亮区和暗区面积的变化来分析被测纤维的变化。
5.根据权利要求1所述的在线监测装置，其特征在于，所述报警装置包括预设的报警声音；所述报警声音与预先设置的被测纤维的投影图像一一对应。
6.根据权利要求1所述的在线监测装置，其特征在于，所述光源发出的光为不与自然光互相干扰的平行光。
7.根据权利要求1所述的在线监测装置，其特征在于，所述光源和光信号接收器均设有悬臂和带有行走机构的支架；所述悬臂设置在所述支架上并与光源和光信号接收器连接。
8.根据权利要求4所述的在线监测装置，其特征在于，所述图形处理模块具有图形连续存储的功能，用于分析被测纤维显示的投影图像的前后变化。
9.根据权利要求1所述的在线监测装置，所述光信号接收器通过具有信号屏蔽功能的信号线缆传输光信号，并依靠布线工具与信号处理模块相连。
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