CCD測(cè)寬調(diào)速系統(tǒng)在輪胎擠出生產(chǎn)線中的應(yīng)用

趙金龍，王孟臣，鄭 偉

（樺林佳通輪胎有限公司，黑龍江 牡丹江 157032）

擠出是膠料通過(guò)擠出生產(chǎn)線連續(xù)制成各種不同形狀半成品的工藝過(guò)程。擠出工藝的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)操作過(guò)程的連續(xù)性和具有制造任何斷面條形制品的可能性。擠出工藝廣泛用于制造胎面、內(nèi)胎、膠管以及各種復(fù)雜斷面的半成品膠料[1]。

擠出是子午線輪胎生產(chǎn)中非常重要的工序，擠出部件的穩(wěn)定性直接關(guān)系到成品輪胎外觀、高速性能和耐久性能等[2]。在擠出生產(chǎn)線上安裝電荷耦合器件（CCD）測(cè)寬調(diào)速系統(tǒng)，可以減少部件質(zhì)量差異，實(shí)現(xiàn)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化和操作統(tǒng)一化，提高擠出工藝的穩(wěn)定性，提升擠出加工能力[3]。

1 工作原理

CCD測(cè)寬調(diào)速系統(tǒng)由CCD鏡頭、LED感應(yīng)燈、寬度實(shí)時(shí)監(jiān)控顯示屏和在線測(cè)寬主機(jī)組成。測(cè)量時(shí)，被測(cè)物從背光燈管上方通過(guò)，被測(cè)物遮擋部分背光，鏡頭可以測(cè)量出被遮擋部分占用像元的數(shù)量。由于鏡頭測(cè)量范圍已知，而CCD鏡頭的像元數(shù)量也已知，因此可計(jì)算出被測(cè)物的寬度。CCD測(cè)寬調(diào)速系統(tǒng)的測(cè)量原理如圖1所示。

圖1 CCD測(cè)寬調(diào)速系統(tǒng)的測(cè)量原理示意

2 界面參數(shù)

CCD測(cè)寬調(diào)速系統(tǒng)一般安裝在距擠出機(jī)機(jī)頭3 m處的聯(lián)動(dòng)線上，可以在線監(jiān)測(cè)擠出部件的總寬度。CCD測(cè)寬調(diào)速系統(tǒng)主界面如圖2所示。

圖2 CCD測(cè)寬調(diào)速系統(tǒng)主界面

CCD測(cè)寬調(diào)速系統(tǒng)主界面主要參數(shù)意義如下。

（1）當(dāng)前規(guī)格：顯示當(dāng)前測(cè)量的半成品規(guī)格。

（2）班組：顯示當(dāng)前生產(chǎn)班組，存于歷史數(shù)據(jù)中。

（3）開(kāi)始/停止按鈕：?jiǎn)螕糸_(kāi)始按鈕，開(kāi)始測(cè)量并記錄數(shù)據(jù)；單擊停止按鈕，停止測(cè)量和記錄數(shù)據(jù)。

（4）系統(tǒng)狀態(tài)：顯示是否在生產(chǎn)。

（5）控制模式：顯示速度調(diào)節(jié)模式，狀態(tài)分為手動(dòng)和自動(dòng)。

（6）控制狀態(tài)：顯示是否在調(diào)節(jié)速度。

（7）聯(lián)動(dòng)速度：顯示聯(lián)動(dòng)線的速度。

（8）實(shí)測(cè)寬度：顯示半成品實(shí)時(shí)測(cè)量寬度。

（9）設(shè)定寬度：顯示半成品目標(biāo)寬度，通過(guò)微調(diào)按鈕設(shè)定。

（10）米秤：顯示米秤質(zhì)量。

（11）生產(chǎn)長(zhǎng)度：顯示已生產(chǎn)的半成品長(zhǎng)度。

（12）時(shí)間范圍：顯示測(cè)量的時(shí)間范圍。

（13）報(bào)警記錄：顯示各種系統(tǒng)報(bào)警信息。

CCD測(cè)寬調(diào)速系統(tǒng)測(cè)量控制界面如圖3所示。

圖3 CCD測(cè)寬調(diào)速系統(tǒng)測(cè)量控制界面

CCD測(cè)寬調(diào)速系統(tǒng)測(cè)量控制參數(shù)意義如下。

（1）濾波系數(shù)：范圍為1～20，數(shù)值越大測(cè)量控制反應(yīng)越慢，數(shù)值越穩(wěn)定，測(cè)量控制靈敏度越差。

（2）物料長(zhǎng)度：檢測(cè)物料寬度的間隔長(zhǎng)度，每調(diào)節(jié)1次，在此長(zhǎng)度后再次檢測(cè)寬度；此參數(shù)影響調(diào)節(jié)頻率，數(shù)值越小，調(diào)節(jié)頻率越大。

（3）調(diào)節(jié)系數(shù)：每次調(diào)節(jié)的幅度，數(shù)值越大，調(diào)節(jié)幅度越大。

（4）調(diào)節(jié)范圍：當(dāng)寬度偏差在調(diào)節(jié)范圍內(nèi)時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)功能有效，調(diào)節(jié)范圍必須大于調(diào)節(jié)閾值。

（5）調(diào)節(jié)閾值：當(dāng)寬度偏差在調(diào)節(jié)閾值內(nèi)時(shí)不必調(diào)節(jié)該值，調(diào)節(jié)閾值必須小于調(diào)節(jié)范圍。

3 測(cè)量控制參數(shù)調(diào)整

將CCD測(cè)寬調(diào)速系統(tǒng)的測(cè)量控制參數(shù)均設(shè)置成默認(rèn)值，對(duì)擠出胎面寬度進(jìn)行在線測(cè)量，結(jié)果如圖4所示。從圖4可以看出，在默認(rèn)測(cè)量控制參數(shù)狀態(tài)下，測(cè)量的胎面寬度部分超出上限，說(shuō)明物料長(zhǎng)度偏大，調(diào)節(jié)系數(shù)偏小，應(yīng)調(diào)整測(cè)量控制參數(shù)。

圖4 默認(rèn)測(cè)量控制參數(shù)狀態(tài)下CCD測(cè)寬調(diào)速系統(tǒng)測(cè)量的胎面寬度

CCD測(cè)寬調(diào)速系統(tǒng)調(diào)整前后的測(cè)量控制參數(shù)見(jiàn)表1。從表1可以看出，與默認(rèn)值相比，調(diào)整后濾波系數(shù)、調(diào)節(jié)范圍和調(diào)節(jié)閾值略大，物料長(zhǎng)度減小，調(diào)節(jié)系數(shù)增大。

表1 CCD測(cè)寬調(diào)速系統(tǒng)調(diào)整前后的測(cè)量控制參數(shù)

調(diào)整測(cè)量控制參數(shù)后CCD測(cè)寬調(diào)速系統(tǒng)測(cè)量的胎面寬度如圖5所示。從圖5可以看出，調(diào)整測(cè)量控制參數(shù)后，測(cè)量的胎面寬度均未超出上限和下限，在中值附近平穩(wěn)波動(dòng)，說(shuō)明調(diào)整后的測(cè)量控制參數(shù)合理。

圖5 調(diào)整測(cè)量控制參數(shù)后CCD測(cè)寬調(diào)速系統(tǒng)測(cè)量的胎面寬度

4 對(duì)胎面質(zhì)量的影響

為進(jìn)一步考察CCD測(cè)寬調(diào)速系統(tǒng)的作用，在采用和不采用CCD測(cè)寬調(diào)速系統(tǒng)的情況下，分3個(gè)階段考察我公司同一班次生產(chǎn)的TT01胎面質(zhì)量。每個(gè)階段生產(chǎn)一批胎面，第1和第3階段未采用CCD測(cè)寬調(diào)速系統(tǒng)，第2階段采用CCD測(cè)寬調(diào)速系統(tǒng)。為減少操作誤差對(duì)測(cè)量的影響，每個(gè)階段生產(chǎn)的前幾條胎面不納入統(tǒng)計(jì)。CCD測(cè)寬調(diào)速系統(tǒng)對(duì)胎面質(zhì)量的影響如圖6所示。

圖6 CCD測(cè)寬調(diào)速系統(tǒng)對(duì)胎面質(zhì)量的影響

從圖6可以看出：第1階段（未采用CCD測(cè)寬調(diào)速系統(tǒng)）的胎面質(zhì)量在中值和下限之間波動(dòng)，第2階段（采用CCD測(cè)寬調(diào)速系統(tǒng)）的胎面質(zhì)量在中值附近平穩(wěn)波動(dòng)，第3階段（未采用CCD測(cè)寬調(diào)速系統(tǒng)）的胎面質(zhì)量在中值附近波動(dòng)較大；3個(gè)階段的胎面質(zhì)量都未超出上限和下限。

3個(gè)階段的生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)如表2所示。

表2 3個(gè)階段的生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)

從表2可以看出：與未采用CCD測(cè)寬調(diào)速系統(tǒng)的第1和第3階段相比，采用CCD測(cè)寬調(diào)速系統(tǒng)的第2階段生產(chǎn)的胎面平均質(zhì)量更接近規(guī)定質(zhì)量，偏倚系數(shù)小，過(guò)程能力指數(shù)大，但變差略有增大。

5 結(jié)語(yǔ)

CCD測(cè)寬調(diào)速系統(tǒng)與擠出機(jī)聯(lián)機(jī)可以自動(dòng)設(shè)定擠出螺桿參數(shù)，通過(guò)調(diào)整擠出聯(lián)動(dòng)線速度，實(shí)現(xiàn)擠出系統(tǒng)自動(dòng)化控制。在確保不斷膠的情況下，CCD測(cè)寬調(diào)速系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整擠出速度和半成品寬度，并控制測(cè)量范圍、測(cè)量精度、報(bào)警控制和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等，減小了半成品質(zhì)量差異，提高了擠出工藝的穩(wěn)定性和加工能力，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。

需要注意的是，調(diào)整測(cè)量控制參數(shù)后，CCD測(cè)寬調(diào)速系統(tǒng)能有效降低過(guò)程偏倚，但在過(guò)程穩(wěn)定情況下變差略大。擠出聯(lián)動(dòng)生產(chǎn)線各段速度的穩(wěn)定性會(huì)直接影響半成品的收縮率，如部件存在異常拉伸，必須增大部件設(shè)定寬度，此時(shí)CCD測(cè)寬調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置規(guī)律就不再完全適用。此外，CCD測(cè)寬調(diào)速系統(tǒng)易受膠煙、叉車尾氣和灰塵的影響，使測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)錯(cuò)誤或偏差，需定期用酒精清理攝像頭和LED感應(yīng)燈管。