專利名稱：紗廠粗紡機(jī)的在線質(zhì)量檢控方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在紡紗廠粗紡機(jī)生產(chǎn)線上的產(chǎn)品質(zhì)量檢控方法。該方法是通過測(cè)定所生產(chǎn)棉紗橫截面的波動(dòng)以及根據(jù)測(cè)試設(shè)備中測(cè)得的信號(hào)來導(dǎo)出產(chǎn)品質(zhì)量參數(shù)檢測(cè)這些參數(shù)相對(duì)于可選極限值的偏差和由質(zhì)量不均勻度形成所述參數(shù)之一。
例如在USTER SLIVERDATA數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中就使用了這種產(chǎn)品質(zhì)量的檢控方法(USTER是Zell weger Uster AG的注冊(cè)商標(biāo))。上述系統(tǒng)在紡紗廠的粗紡機(jī)上被用于監(jiān)測(cè)生產(chǎn)過程和產(chǎn)品質(zhì)量。在產(chǎn)品質(zhì)量檢控范圍內(nèi)，除了監(jiān)測(cè)質(zhì)量不均勻度以外，還監(jiān)測(cè)棉條個(gè)數(shù)以及周期性和實(shí)際上的周期性質(zhì)量波動(dòng)情況。
眾所周知，影響著最終成品質(zhì)量的大多數(shù)缺陷是由棉條個(gè)數(shù)、棉條不均勻度、周期性質(zhì)量分布波動(dòng)和抽紗缺陷造成的。此外，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)知道一些短密區(qū)也能造成質(zhì)量問題。因?yàn)檫@種密區(qū)會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)中的成本劇增，也會(huì)影響最終成品的質(zhì)量和降低所有工藝步驟的效率。
到目前為止監(jiān)測(cè)這些短密區(qū)還只能在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。棉條堆積、機(jī)器另件缺陷、不當(dāng)?shù)木S護(hù)和清洗以及經(jīng)常發(fā)生的機(jī)器設(shè)定錯(cuò)誤都是引起所述短密區(qū)的因素。若考慮到現(xiàn)代的高質(zhì)量抽紗機(jī)僅在一分鐘內(nèi)就能制成50個(gè)線軸或更多的紗線，那么就可知道實(shí)驗(yàn)室監(jiān)控方法是不能解決產(chǎn)品質(zhì)量缺陷的嚴(yán)重問題。這只能用“在線”檢控法才可能解決。
本發(fā)明現(xiàn)在提供的就是在紗廠粗紡機(jī)的生產(chǎn)線上能監(jiān)測(cè)所述短密區(qū)的一種在線檢控方法。
本發(fā)明上述目的是通過下述方法達(dá)到的將測(cè)得的一些信號(hào)同第一個(gè)極限值相比較，求得相對(duì)于被測(cè)棉條期望重量的偏差，所述極限值是作為質(zhì)量分布不均勻度和可選定極限值系數(shù)的乘積而產(chǎn)生。而任何超過上述第一極限值的區(qū)域即被認(rèn)為是一種密區(qū)。
本發(fā)明的這種方法能從某一長(zhǎng)度和某一橫截面的棉條可靠地檢測(cè)那些密區(qū)。上述長(zhǎng)度取決于棉條的傳送速度和儀器的傳感頻率。一個(gè)典型實(shí)施例中的長(zhǎng)度約為4厘米。不過這并不意味著測(cè)不出較短長(zhǎng)度上的密區(qū)，只是不能保證百分之百的檢測(cè)可靠性。根據(jù)質(zhì)量分布不均勻度來確定上述第一個(gè)極限值的優(yōu)點(diǎn)是所述的密區(qū)不是用它們橫截面的絕對(duì)值而是用期望棉條重量的百分比所表示的橫截面增量的相對(duì)值定義的。確切地說，這些密區(qū)在織物上引起的可辨認(rèn)缺陷往往是隱蔽但用此法卻可測(cè)定的。
因此在某些情況下，熟練的檢測(cè)人員可預(yù)先對(duì)這種密區(qū)進(jìn)行目測(cè)。但目前的情況就不可能了。這不僅是因?yàn)樯a(chǎn)速度增大了，而且還因?yàn)樯a(chǎn)棉條的機(jī)器，例如抽紗機(jī)、梳棉機(jī)和精梳機(jī)目前大多數(shù)都由外機(jī)殼全部罩住，因此根本不可能再用目測(cè)方法監(jiān)測(cè)棉條了。另一方面，隨著生產(chǎn)速度的增大，短密區(qū)的數(shù)量也有隨之增多的趨勢(shì)。這是由于這些密區(qū)主要由機(jī)器另件和抽吸系統(tǒng)的缺陷以及需要進(jìn)行維修的機(jī)器部件無法控制的磨損引起的。而上述缺陷和磨損是隨生產(chǎn)速度的增大而變得嚴(yán)重。
本發(fā)明還涉及使用上述監(jiān)測(cè)方法的設(shè)備，該設(shè)備具有一個(gè)用于監(jiān)測(cè)棉條橫截面的探測(cè)器以及一個(gè)用來處理探測(cè)器信號(hào)的評(píng)價(jià)部件。該評(píng)價(jià)部件具有第一通道以確定所述的質(zhì)量分布不均勻度。
本發(fā)明所述的設(shè)備的特點(diǎn)在于，其評(píng)價(jià)部件還有第二通道用以分析以超出第一個(gè)可調(diào)極限值的超出數(shù)表示的探測(cè)器信號(hào)，該極限值與棉條橫截面的增大及也由在第一通道內(nèi)測(cè)定的質(zhì)量分布不均勻度所確定的尺寸相對(duì)應(yīng)。
下面通過附圖所示實(shí)例更詳細(xì)地解釋本發(fā)明典型的實(shí)施例。附圖中

圖1示出紡織廠粗紡機(jī)的在線質(zhì)量檢控系統(tǒng)的原理圖。而圖2所示的是信號(hào)處理過程的方框圖。
圖1示出了在紡紗廠的粗紡機(jī)上所使用的檢控生產(chǎn)過程及產(chǎn)品質(zhì)量的USTERSLIVERDATA數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。測(cè)量部件1是在每一傳送中用于記錄被監(jiān)測(cè)纖維棉條2的橫截面波動(dòng)。該裝置是安裝在被監(jiān)測(cè)的生產(chǎn)纖維棉條的機(jī)器上，也就是說例如安裝在梳棉機(jī)、抽紗機(jī)或精梳機(jī)上。由于所述的測(cè)量部件1不屬于本發(fā)明的主題，因此本文不用詳細(xì)討論。有關(guān)棉條橫截面波動(dòng)的特別有利的測(cè)量部件，可詳閱美國US-A-4864853專利。
所述的測(cè)量信號(hào)是從測(cè)量部件1通過一個(gè)稱為機(jī)器站3連接到處理機(jī)4。在由具體多達(dá)16臺(tái)測(cè)量部件1所組成的一組設(shè)備各設(shè)置一臺(tái)處理機(jī)4。除了從所述的測(cè)量部件1輸入測(cè)量信號(hào)外，所述的機(jī)器站3還處理從一個(gè)生產(chǎn)線探測(cè)器(圖中未示出)通過線路5饋進(jìn)的輸入信號(hào)。所述探測(cè)器記錄有關(guān)速度、運(yùn)行情況和停機(jī)次數(shù)。所記錄的是監(jiān)測(cè)與生產(chǎn)速度成正比的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)數(shù)，如傳送筒或壓延機(jī)的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速。
來自生產(chǎn)線探測(cè)器的信號(hào)也同樣經(jīng)過機(jī)器站3輸入所述的處理機(jī)4，以便用從各傳送路線所測(cè)得測(cè)量值來計(jì)算產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)情況的數(shù)據(jù)并將該數(shù)據(jù)和輸入的極限值相比較，若上述數(shù)據(jù)超過了極限值，處理機(jī)啟動(dòng)適宜的機(jī)器站3于是機(jī)器站3會(huì)啟動(dòng)相應(yīng)動(dòng)作。該動(dòng)作或是在超限程度仍可接受不太嚴(yán)重的情況下，啟動(dòng)警示燈6;或是在超限嚴(yán)重情況下，通過線路7發(fā)出使機(jī)器停機(jī)的信號(hào)。
如圖所示，每個(gè)機(jī)器站3有停機(jī)接線8和一個(gè)稱為數(shù)字機(jī)終端9的連接。前者通過機(jī)器信號(hào)自動(dòng)記錄停機(jī)的原因;后者是輸入和輸出站，借此可輸入各種代碼和檢索資料。
所述處理機(jī)4和一個(gè)中央單元10相連。該中央單元的主要功能是周期性地詢問處理機(jī)，處理和儲(chǔ)存測(cè)得的值和機(jī)器信號(hào)，控制與用戶的對(duì)話和向更高級(jí)系統(tǒng)輸出數(shù)據(jù)。連到該中央單元10的視頻和/或打印機(jī)終端(圖中未示)作為人機(jī)對(duì)話站。
由處理機(jī)4所計(jì)算的所述質(zhì)量控制數(shù)據(jù)為以下幾種質(zhì)量分布不均勻度(棉條個(gè)數(shù)的變化系數(shù))以CV%表示;
指示周期性和非周期性抽紗缺陷的質(zhì)量分布波動(dòng)圖譜;
平均棉條個(gè)數(shù)相對(duì)于期望值(重量)的偏差，以A%表示。
因此所述系統(tǒng)可用作一種報(bào)警系統(tǒng)，對(duì)于上述每個(gè)質(zhì)量參數(shù)都輸入了各自的報(bào)警極限，當(dāng)這些極限被超出時(shí)，對(duì)應(yīng)于各自傳送線的警示燈6(圖1)開始閃爍。除了上述報(bào)警極限外，還輸入大于1的停機(jī)系數(shù)，用于確定與“報(bào)警極限和停機(jī)系數(shù)的乘積偏離多少時(shí)，機(jī)器就停機(jī)。
波動(dòng)系數(shù)取整個(gè)譜圖分析長(zhǎng)度上的平均值。為此每個(gè)傳送線的譜圖由處理機(jī)4連續(xù)測(cè)定。這個(gè)值被周期性地更新，其更新周期取決于這些機(jī)器的連續(xù)性，例如其范圍在15分鐘到幾個(gè)小時(shí)之間。
眾所周知，周期性和實(shí)際上的周期性缺陷，即所謂的抽紗波都可在譜圖上識(shí)別。前者用一些煙囪狀圖形表示;而后者用一些山坡圖形表示。為便于分析譜圖，后者再被分成若干試驗(yàn)區(qū)域。對(duì)每一區(qū)域利用濾波器和報(bào)警極限確定從波形圖或煙囪狀圖形的什么缺陷幅值開始報(bào)警的。而監(jiān)測(cè)主要是基于對(duì)所述試驗(yàn)區(qū)或試驗(yàn)窗口中的值同圍繞所述試驗(yàn)窗口的所謂基礎(chǔ)窗口得到的值進(jìn)行比較。當(dāng)所述試驗(yàn)窗口的值與那些基礎(chǔ)窗口值之比值大于報(bào)警極限值時(shí)，就發(fā)出警報(bào)。
由中央單元10所計(jì)算的生產(chǎn)數(shù)據(jù)串也被加到這些由處理機(jī)4所計(jì)算的質(zhì)量數(shù)據(jù)中。所述的生產(chǎn)數(shù)據(jù)例如是落紗筒個(gè)數(shù)或容器或交換次數(shù)、實(shí)際效率、生產(chǎn)量、在100%效率下每小時(shí)的理論上的可能產(chǎn)量、每一落紗筒或容器交換的時(shí)間、機(jī)器的停車次數(shù)、總的停車時(shí)間和測(cè)得的傳送速度。
根據(jù)圖2機(jī)器站3以三個(gè)通道處理著由測(cè)量部件1測(cè)得的信號(hào)MS。其中在第一通道K1中，確定較小波動(dòng)的棉條個(gè)數(shù)的波動(dòng)系數(shù)CV%;在第二通道K2中確定棉條個(gè)數(shù)相對(duì)于所需數(shù)值的偏差A(yù)%;而在第三通道K3中則監(jiān)測(cè)著短密區(qū)DS的情況。根據(jù)前述USTER SLIVERDATA(數(shù)據(jù)處理)系統(tǒng)的配置情況和在所述處理機(jī)4及機(jī)器站3分別對(duì)波動(dòng)系數(shù)及棉條個(gè)數(shù)偏差所進(jìn)行的雙重計(jì)算，不是本發(fā)明的主要內(nèi)容。此外，通過將處理機(jī)4的功能合并入機(jī)器站3內(nèi)便可免去這種雙重計(jì)算。
在第一通道K1中測(cè)試著在100米長(zhǎng)的棉條范圍內(nèi)截取約4厘米長(zhǎng)的棉條個(gè)數(shù)的波動(dòng)情況;和第一通道K1相反，第二通道K2是一個(gè)測(cè)長(zhǎng)距通道，進(jìn)行棉條個(gè)數(shù)相對(duì)于期望值偏差的測(cè)定，當(dāng)被處理的對(duì)象或材料以及棉條個(gè)數(shù)變化時(shí)，測(cè)量部件1(圖1)可對(duì)所述期望值進(jìn)行校準(zhǔn)。棉條個(gè)數(shù)相對(duì)于期望值的偏差被累計(jì)。因此棉條的波動(dòng)情況自始至終被計(jì)算并儲(chǔ)存在通道K2中。
在第三通道K3中，對(duì)纖維棉條2(圖1)的短密區(qū)DS即在一定尺寸的橫截面所發(fā)生的非周期性增量進(jìn)行監(jiān)測(cè)。大量產(chǎn)生的密區(qū)，是由棉條堆積，機(jī)器另件缺陷、不當(dāng)?shù)木S護(hù)和清洗以及錯(cuò)誤的機(jī)器調(diào)定等因素所致。這些因素會(huì)影響生產(chǎn)，導(dǎo)致成本提高甚至影響最終成品的質(zhì)量和所有工藝步驟的效率。
到目前為止只能在實(shí)驗(yàn)室中也就是說離線地監(jiān)測(cè)短密區(qū)，但實(shí)際上這是低效的。這是因?yàn)槊繉用迼l分級(jí)中只監(jiān)測(cè)產(chǎn)品的0.02%，因此靠實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測(cè)不是個(gè)好辦法。此外，在現(xiàn)代高性能抽紗機(jī)上，每分鐘就能從所生產(chǎn)的棉條中制造出50線軸或更多的紗線。
為記錄密區(qū)DS，首先將密區(qū)定義為橫截面相對(duì)于期望值的增加率(specific increase)，如在橫截面上至少40%的增量，而相對(duì)于期望的棉條重量偏差的極限值是固定的。即系數(shù)K和通道K1中平均算得的不均勻度CV%的乘積為固定不變。其中K系數(shù)本身取決于棉條的每100米極限值允許超出多少。因此K值越大，允許超出值越小。
在這方面，期望的棉條重量不是一個(gè)靜態(tài)量而是一個(gè)動(dòng)態(tài)量。在工作狀態(tài)下，可計(jì)算在每種情況下最近100米的棉條重量平均值從而確定系統(tǒng)的工作點(diǎn)。若該工作點(diǎn)亦即上述平均值偏離了期望的棉條重量，則就要修正所述極限值。
為了使用戶能盡可能方便地使用該系統(tǒng)，可設(shè)定多個(gè)，例如8個(gè)可供選擇的記錄方案，而用戶便可在這些記錄方案中選定他認(rèn)為最合適的一種。因此用戶無須輸入多位數(shù)值，而只須輸入有關(guān)的記錄方案例如利用一數(shù)字或字母即可。
下列表1給出了如何能確定記錄方案的一個(gè)例子表1
表1的第一列總共給出8種記錄方案EV;第二列是對(duì)100米長(zhǎng)度上棉條的超出數(shù)的相應(yīng)極限值GN;第三列是相對(duì)于期望的棉條重量(或100米棉條重量的平均值)偏差的極限值GA;最后第四列表示機(jī)器只停一次或由于標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)的不均勻度波動(dòng)而發(fā)出報(bào)警所對(duì)應(yīng)多少千米的棉條長(zhǎng)度。
在方案1到3中，每一超出數(shù)都要停機(jī)，所對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)非均勻度波動(dòng)的可能發(fā)生停機(jī)的棉條長(zhǎng)度在100千米到10000千米之間。在其余的方案中，對(duì)應(yīng)于超出數(shù)的GN值采用2、5、10、20或50，在這種情況下，正態(tài)統(tǒng)計(jì)不均勻度波動(dòng)長(zhǎng)度為每10000千米棉條可能停機(jī)一次。
下面給出確定密區(qū)DS極限值的一個(gè)例子假設(shè)選定記錄方案EV＝3;期望的棉條重量Nm＝0.28，對(duì)應(yīng)于3.57克/米;CV%＝3。
所述極限值的計(jì)算為GA＝5.8×CV%＝5.8×3%＝17.4%所述絕對(duì)極限值等于期望的棉條重量加上所述的極限值GA，即3.57+0.62＝4.19克/米(和期望的棉條重量差不多)。
在目前的情況下，密區(qū)DS的極限值總計(jì)為4.19克/米。若這一極限值在100米棉條長(zhǎng)度上被超出一次，則機(jī)器就要停機(jī);若只超出極限值百分之幾，則系統(tǒng)只發(fā)報(bào)警而不停機(jī)。
系統(tǒng)的工作條件如下纖維棉條2每秒鐘被測(cè)420次，并對(duì)在4厘米長(zhǎng)的棉條上測(cè)得的值取平均值。這樣，在每4厘米的棉條長(zhǎng)度上，以在近期可予見的最大傳送速度1000米/分鐘傳送，則至少可測(cè)得一個(gè)數(shù)據(jù);若以較低的速度傳送，則可測(cè)得更多的數(shù)據(jù)。這就意味著在4厘米長(zhǎng)度上若存在密區(qū)必能100%地被記錄下來。統(tǒng)計(jì)分析表明既使在只有1厘米長(zhǎng)度上也仍會(huì)有40%的被記錄概率。
若所選定的記錄方案EV太靈敏，則可將現(xiàn)有的極限值放寬附加輸入百分?jǐn)?shù)。例如若選定方案3，CV等于3.1%而極限值GA總計(jì)18%，若輸入6%，則給定新的極限值為24%。方案EV的設(shè)定顯示和輸入以及附加百分點(diǎn)的輸入，都可通過數(shù)字機(jī)終端9(見圖1)進(jìn)行。
權(quán)利要求
1.用于紡紗廠粗紡機(jī)的一種在線質(zhì)量檢控方法，該方法是通過記錄所生產(chǎn)棉條的橫截面變動(dòng)和根據(jù)所得到的測(cè)量信號(hào)導(dǎo)出一些質(zhì)量參數(shù)、這些質(zhì)量參數(shù)相對(duì)于所選定極限值的偏差和所述質(zhì)量參數(shù)之一的質(zhì)量分布不均勻度，該方法的特征是所述測(cè)量信號(hào)都要和相對(duì)于被監(jiān)測(cè)棉條(2)期望重量的偏差的第一極限值相比較，所述極限值作為質(zhì)量分布不均勻度(CN%)和可選擇極限值系數(shù)的乘積而產(chǎn)生；所述第一極限值的每個(gè)超出數(shù)(exceeding)即被定義為密區(qū)(DS)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于可以確定在一定長(zhǎng)度上如100米的棉條重量的平均值;以及一旦所述工作點(diǎn)偏離所述期望重量時(shí)，所述平均值就構(gòu)成所述期望重量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于對(duì)由測(cè)量信號(hào)求出的第一極限值的超出數(shù)和單位長(zhǎng)度棉條所允許的數(shù)值的第二極限值進(jìn)行比較，若第二極限被超出，則系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警和/或機(jī)器停機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于如此選定所述的極限值系數(shù)，以致根據(jù)第二極限值，由正態(tài)統(tǒng)計(jì)的不均勻度所引起的報(bào)警和/或停機(jī)的概率分別為每十萬米、百萬米或千萬米的棉條(2)一次報(bào)警或停機(jī)一次。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于用于所述極限值系數(shù)、第一極限值和第二極限值的各種數(shù)值被組合為成對(duì)的值，這些值形成記錄密區(qū)(DS)的記錄方案，這些記錄方案是可識(shí)別的;所述極限值是通過輸入有關(guān)的記錄方案而輸入到機(jī)器的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于輸入機(jī)器的極限值通過輸入附加的百分點(diǎn)而可被加寬。
7.實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的設(shè)備，該設(shè)備具有一個(gè)用來監(jiān)測(cè)棉條橫截面的探測(cè)器和一個(gè)處理該探測(cè)器信號(hào)的評(píng)價(jià)部件，該部件具有用來測(cè)定質(zhì)量分布不均勻度的第一通道，上述設(shè)備的特征在于該部件具有一個(gè)第二通道(K2)，以便用第一可調(diào)極限值的超出數(shù)來分析探測(cè)器信號(hào)，該極限值對(duì)應(yīng)于棉條(2)橫截面的增量，而其尺寸也是由第一通道(K1)中確定的質(zhì)量分布不均勻度所確定。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于用于記錄第一極限值超出數(shù)的數(shù)值并用于將該數(shù)值和作為單位棉條長(zhǎng)度超出數(shù)的允許數(shù)值第二極限值相比較的裝置和用于當(dāng)?shù)诙O限被超出時(shí)能發(fā)出報(bào)警(6)和/或使機(jī)器(7)停機(jī)的裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于所述極限值能以表格值形式輸入到機(jī)器中，該表格包含有多個(gè)成對(duì)的相關(guān)值。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于輸入到機(jī)器中的第一極限值可通過輸入附加的數(shù)單獨(dú)被加寬。
全文摘要
借助探測(cè)器(1)記錄所生產(chǎn)的棉條(2)的橫截面波動(dòng)。用所測(cè)得的數(shù)據(jù)來導(dǎo)出若干產(chǎn)品質(zhì)量參數(shù)，其中的一個(gè)參數(shù)是由質(zhì)量分布不均勻度形成的。這些測(cè)量信號(hào)和作為被測(cè)棉條(2)期望重量偏差的第一個(gè)極限值進(jìn)行比較。該極限值是質(zhì)量分布不均勻度和可選擇極限值系數(shù)的乘積。任何超過第一極限值的超出數(shù)都被認(rèn)為是出現(xiàn)的密區(qū)。
文檔編號(hào)D01G23/06GK1092121SQ9410083
公開日1994年9月14日 申請(qǐng)日期1994年1月13日 優(yōu)先權(quán)日1993年1月13日
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