關(guān)鍵詞：棉紡  異性纖維  檢測  清除效率  開(kāi)清棉

    棉花異性纖維是指在棉花中混入的有害非棉纖維性雜物或異色的棉纖維等，通常又稱(chēng)為“三絲”，種類(lèi)繁多，一般在紡織加工過(guò)程中不易排除。這些異性纖維不僅會(huì )降低紡紗的效率，還會(huì )造成布面疵點(diǎn)，降低產(chǎn)品等級，給棉紡企業(yè)造成極大損失。
    人工挑揀異纖不僅工作環(huán)境惡劣，勞動(dòng)強度大，效率低下，而且清除效率隨人員素質(zhì)波動(dòng)，很難保持穩定。為此，國內外開(kāi)發(fā)了多種自動(dòng)清除異纖的設備，陜西長(cháng)嶺紡織機電科技有限公司研制了集機、光、電、氣技術(shù)于一體的CLCS型棉花異纖清除機(以下簡(jiǎn)稱(chēng)CLCS)，該機采用高速光電檢測技術(shù)、模式識別圖像處理技術(shù)和快速高壓噴氣技術(shù)，可在開(kāi)清棉或清梳聯(lián)生產(chǎn)過(guò)程中在線(xiàn)自動(dòng)清除棉花中各類(lèi)異纖。
    1  異纖清除機工作原理
  所有異纖清除設備均采用光電檢測方式識別異纖，利用高壓噴氣技術(shù)分離異纖。經(jīng)充分開(kāi)松的原棉在壓縮空氣的帶動(dòng)下，經(jīng)過(guò)渡轉接管道形成薄棉層，進(jìn)入由透光玻璃構成的扁平檢測通道；兩面的高亮度光源對棉層和異纖均勻照亮；兩邊的高速CCD攝像機對經(jīng)過(guò)的棉花和異纖圖像進(jìn)行掃描，采集它們的光信號，并將圖像信號傳送至采集處理硬件電路。圖像處理系統根據預先設計的模式識別處理算法處理圖像信號，判別是否存在異纖。一旦發(fā)現異纖，即對分割出的區域進(jìn)行定位，將異纖位置信息轉換成相應的控制信號，驅動(dòng)氣動(dòng)裝置在異纖經(jīng)過(guò)清除區域時(shí)，開(kāi)啟對應的快速高壓氣閥，噴射高壓氣體將異纖吹出傳送管道，落人廢棉收集箱中。
    2  清除機的技術(shù)特點(diǎn)及對清除效果的影響
    2.1檢測系統
    目前異纖清除設備對與棉花顏色有差異的異纖檢測所采用的光電傳感器主要有兩種：彩色CCD攝像機和彩色光敏二極管陣列。這兩種器件都能夠很好地檢測出異色異纖、異物。光敏二極管陣列長(cháng)度一般與檢測區寬度相同，二極管個(gè)數—般為100-200只。光學(xué)系統將檢測區圖像成像在CCD器件上，由于感光像元一般在2000以上，分辨率比較高，最高可達到0.3mm。但這個(gè)分辨率對檢測單根發(fā)絲或麻絲纖維仍顯不足，只能在發(fā)絲橫向通過(guò)檢測區時(shí)才能檢測出。多數產(chǎn)品采用的彩色CCD攝像機一般由3條平行排列的CCD組成，每條檢測紅綠藍中的一種顏色，3個(gè)CCD檢測的圖像點(diǎn)在空間相差一定距離。CLCS采用具有棱鏡分光技術(shù)的彩色CCD攝像機采集多光譜圖像，其優(yōu)點(diǎn)在于：(1) 3個(gè)CCD所采集圖像為同一點(diǎn)圖像，不需進(jìn)行空間校正，避免了速度差異引起的空間校正誤差，保證所采集圖像的真實(shí)性(2)分色原理是將三色能量分別投射到3個(gè)CCD上，與使用濾色鏡的彩色攝像機相比，能量損失少，光學(xué)響應曲線(xiàn)一致性好。
    對無(wú)色或白色丙綸絲等的檢測，主要采用紫外線(xiàn)和超聲波兩種技術(shù)。超聲波利用棉花和丙綸絲對超聲波的吸收、反射特性的差異進(jìn)行檢測，由于異纖尺寸較小，加上飛行速度為每秒十幾米，檢測效果不很理想。紫外線(xiàn)檢測利用白色丙綸絲或滌綸材料等具有熒光效應的特性進(jìn)行檢測。當丙綸絲等材料添加增白劑后，增白劑的熒光效應會(huì )使這些物質(zhì)在紫外線(xiàn)照射下發(fā)出熒光，通過(guò)檢測熒光來(lái)檢測白色異纖。這種技術(shù)對沒(méi)有添加增白劑的異纖無(wú)法檢測。另外，由于熒光亮度很小，當環(huán)境或背景光線(xiàn)很亮時(shí)，很難區分出熒光，只有在較暗的環(huán)境下，紫外線(xiàn)照射的熒光異纖與棉花的差異才會(huì )明顯，有利于檢測。
    2.2  采集處理系統
    異纖清除機檢測的棉花通常是在壓縮空氣帶動(dòng)下飛過(guò)檢測區，棉花的速度一般為8～16m／s，多數約12m／s，如此高的速度要求圖像的采集頻率必須足夠高才能不丟失異纖，一般采樣頻率為3 kHz，即縱向每4mm采樣一次(棉速12 m／s)。CLCS工作頻率6kHz，對每2mm的圖像采集一次，檢測精度提高了一倍，數據量也增加一倍，為此，采用4個(gè)高速DSP并行處理，強大的數據處理能力可確保90％以上的檢測效率。
    2.3  剔除系統
    清除機都采用高壓氣體快速清除異纖，氣閥個(gè)數一般為16只，均勻分布在通道寬度范圍內。CLCS選用美國快速氣動(dòng)電磁閥，利用先導閥能夠在8ms內完全將氣閥打開(kāi)，按設定時(shí)間噴出0．6 MPa的高壓氣流將異纖吹人廢棉箱。廢棉箱設計有氣流泄放回路，使高壓氣流迅速釋放，避免氣流回旋將噴出的異纖卷回輸棉通道。抽廢棉系統間歇工作，在廢棉積累到一定量時(shí)開(kāi)啟風(fēng)機、通道閥門(mén)和補風(fēng)閥門(mén)，將廢棉抽出。補風(fēng)閥門(mén)的特殊控制方式使抽廢棉對正常的輸棉影響很小。
    棉花流速的不均勻和波動(dòng)對氣動(dòng)清除效率有很大影響，尤其是老式開(kāi)清機給棉不均勻，給棉量的多少直接影響棉流的速度，造成棉流忽快忽慢，在較大的范圍內變化。為了適應這種變化，異纖清除機的噴氣時(shí)間會(huì )增加，帶出的好纖維量也增加。因此，有的產(chǎn)品增加開(kāi)棉機來(lái)進(jìn)一步開(kāi)松棉花，并穩定棉花的速度，這樣可減少帶出的棉花量，提高清除效果。
    3 使用情況分析
    根據CLCS在開(kāi)清棉和清梳聯(lián)生產(chǎn)線(xiàn)的現場(chǎng)使用經(jīng)驗，我們體會(huì )到，在原棉生產(chǎn)階段，清除異纖的效果除了對清除機本身的技術(shù)水平有很高要求外，還與使用現場(chǎng)的眾多因素有關(guān)系，在棉花充分開(kāi)松的條件下，清除效率能夠達到85％以上。
    3.1  安裝位置
    清除機在開(kāi)清棉或清梳聯(lián)生產(chǎn)線(xiàn)中的安裝位置對使用效果有很大影響。實(shí)驗證明，原棉中的異纖在經(jīng)過(guò)開(kāi)清直到梳棉前，都不會(huì )被打碎，只有經(jīng)過(guò)梳棉機處理后，才被分解成細小的纖維，大量擴散。隨著(zhù)開(kāi)清生產(chǎn)流程由前到后，原棉的開(kāi)松度愈來(lái)愈高，棉塊也越小，異纖、雜物越容易暴露在表面，即使夾在中間，由于棉層較薄，透射光也可讓有色的異纖暴露，使異纖的識別率大大提高。因此，機器最好安裝在精細開(kāi)棉機或最后一臺清棉機之后，此時(shí)，識別效率高，噴除異纖所帶的好纖維量少，效果最佳。據資料介紹，有的產(chǎn)品安裝在抓棉機后，由于棉塊過(guò)大，造成清除效率大幅下降，不足40％，嚴重影響使用效果。
    3.2  產(chǎn)量和流速
    生產(chǎn)線(xiàn)的產(chǎn)量、棉流流速和棉流的均勻性對異纖清除機的效果也有影響。生產(chǎn)線(xiàn)的產(chǎn)量決定了輸棉管道的過(guò)棉量，產(chǎn)量大則經(jīng)過(guò)檢測區的棉層厚，夾帶在中間的異纖不容易被檢測出來(lái)。流速高則在同樣的檢測頻率下，相同面積的采樣率減少，造成分辨率下降，對細小異纖的識別率下降。經(jīng)過(guò)異纖清除機的棉花流量是否均勻也會(huì )影響檢測效果，尤其對于老式開(kāi)清機，后道工序用棉波動(dòng)性較大，棉流不均勻，中間存在間歇期，給棉時(shí)棉量很大，超出平均產(chǎn)量，這也會(huì )降低機器的檢出效果。
    3.3  機器維護、保養
    由于清除機采用光電檢測，檢測區和光路的透光、反光性能直接影響檢測效果。原棉中含有的大量灰塵和糖分，加上生產(chǎn)車(chē)間濕度較大，使過(guò)花通道的玻璃很容易被污染，積累的灰塵使玻璃透光性降低，嚴重影響檢測系統采集的圖像質(zhì)量，圖像清晰度變差，識別率下降。為了保證機器的使用效果，必須定期清潔透光玻璃以及光路中的各種部件。
    4 結  語(yǔ)
    異纖清除機的清除效率由多種因素決定。同樣的設備，參數設置和使用環(huán)境不同，效果也會(huì )存在差異。由于棉花中的棉籽殼、秸稈、葉屑等雜物的影響，異纖判識時(shí)會(huì )考慮面積因素，導致前紡中清除的絕大部分是有一定面積的異纖，對于其中的細絲狀或單纖維的異纖，還需結合后道工序在成紗等環(huán)節進(jìn)行清除。
    在開(kāi)清棉或清梳聯(lián)階段使用異纖清除機清除異纖可有效提高異纖的清除效率，大大降低了異纖的擴散。