棉紡廠原棉異纖清除技術探討

張得旺 姜 佳 韋 星

(陜西長嶺紡織機電科技有限公司，陜西寶雞，721013)

近年來，隨著棉紡企業對自身產品質量把控要求越來越高,以及紡織廠人力資源成本的不斷攀升，越來越多的紡織廠在其前紡車間加裝了各式各樣的棉花異纖清除機，代替人工進行異纖清除[1]。棉花異纖清除機通常使用的是以線陣相機為基礎的圖像采集系統，僅檢測棉花正反兩個表面，對于一些裹夾在棉花中的異纖不能進行檢測。現如今“包漂白”、“包染色”越來越多被織布廠家所提出，這就對前紡車間的異纖控制提出了全新的要求。

1 影響異纖機清除效率的主要原因

異纖機屬于在線檢測棉花異纖的自動化設備，圖像質量、圖像處理識別算法直接影響異纖機的異纖識別效率；由于異纖機均采用異步執行，即檢測異纖與剔除異纖不在同一空間位置，從檢測位置到剔除位置，棉花需要飛行一段距離，因此棉流的平穩性、棉速的穩定性對剔除的準確性有直接影響。所以，異纖機的清除效率=識別效率×剔除準確率[2]。

1.1 圖像質量

圖像質量受限于硬件平臺的限制，主要集中在線陣相機的橫向分辨率[3](橫向像素點)和縱向分辨率(相機行頻)、光照系統的色彩還原性[4]、鏡頭畸變校正[5]、圖像處理卡的數據量等方面。圖像質量是異纖機圖像識別算法開發的前提，優質的圖像可降低算法設計的難度和復雜度；而優質的圖像除受相機、鏡頭性能的影響外，生產線的棉花開松情況也對其有很大影響。

1.2 圖像處理識別算法

異纖機廠家均根據原始采集到的圖像進行了處理，建立了自己的圖像識別算法[6]，算法參數均設置了閾值(參數靈敏度)和和值(滿足條件的點數)。圖像處理算法主要基于顏色和形狀方面的識別。圖像處理識別算法的好壞直接影響到了異纖機的清除效率。但是，圖像質量的好壞直接影響異纖識別靈敏度參數的設置精度。

1.3 棉流、棉速的穩定性

廠家需盡可能保證生產線的棉流處于相對穩定的狀態，盡可能減少橫飄及棉速波動。穩定的棉流有利于提高識別后的剔除準確性。各個異纖機廠家均有類似的棉速監測功能，但僅能適應大的波動周期，對于短時的波動還需要依賴于生產線的調節。

1.4 剔除的準確性

異纖機主要使用高速電磁閥噴氣實現異纖剔除。異纖機在發現異纖以后，等待異纖飛經氣閥剔除位置時，打開相應的高速氣閥將異纖噴出。因此，識別異纖后的空間位置定位以及異纖到達剔除區的時間非常重要，直接影響剔除的準確性，而剔除的準確性影響著最終異纖機的清除效率。

綜合上述建立異纖機清除效率數學模型，并結合紡織廠實際生產線的情況分析：生產線的開松不可能保證所有異纖均暴露在棉流表面，因此異纖識別效率不可能達到100%；另外，隨著產量、氣候的變化，棉流速度一定會有波動，所以異纖機的剔除準確率也不可能為100%；最終導致異纖機清除效率達不到100%。在生產線開松較好、棉速波動范圍不超過±1 m的前提下，經過實際生產收集的長期數據分析表明：異纖機算法識別效率≥90%，剔除的準確率約為85%，異纖機的綜合清除效率可保持在76%左右。

2 異纖清除技術

不同型號的異纖機其檢測原理類似，本文以我們公司的棉花異纖清除機為例進行說明。

2.1 兩種棉花異纖清除機簡介

CS808型棉花異纖清除機是在紡織生產過程中自動清除原棉中混有的異纖、異物的設備。該設備的棉流方向為“下進上出”，相機5臺～6臺，擁有多種檢測技術，可串聯安裝在清棉生產線或清梳聯生產線中，有效檢測地膜、色布條、色棉線、麻繩、棕絲、毛發等異纖。

CS809型棉花異纖清除機是一種自帶均勻給棉裝置(帶開松效果)的棉花異纖清除機，可廣泛應用于軋花廠及棉紡廠。該設備的棉流方向為“上進下出”，相機3臺～4臺，可串聯安裝在清棉生產線或清梳聯生產線中,也可與CS808型棉花異纖清除機串聯使用。同樣擁有多種檢測技術，清除異纖種類與CS808型棉花異纖清除機相同。

2.2 單機安裝方案

清梳聯生產線：設備安裝在廠家生產線精細開棉機后，CS808型/CS809型棉花異纖清除機正對精細開棉機出棉口，CS808型/CS809型棉花入口中心線與精細開棉機出棉口中心線重合，用管道連接兩臺機器。CS808型棉花異纖清除機棉流為“下進上出”，與廠家精細開棉機連接為長方形扁平管道。CS809型棉花異纖清除機棉流為“上進下出”，與廠家精細開棉機連接為圓管道。

清棉生產線：設備安裝在廠家生產線最后一個開棉機后，開棉機的出口經長方形扁平管道聯入CS808型的開松機構棉箱口，自下向上經過CS808型棉花異纖清除機檢測通道，通過后級方變圓管道送入成卷機上的凝棉器內。在安裝空間能夠滿足要求的情況下，清梳聯生產線由于開松狀況好，建議安裝CS808型棉花異纖清除機；如果老式清棉生產線開松不好或中軸線安裝空間不夠，需要補充開松或在其他位置安裝時，建議安裝CS809型棉花異纖清除機；安裝位置對檢測效果影響很大，其它安裝方式可能降低清除效果。

2.3 “一線兩機”安裝方案

對于異纖要求高且安裝場地滿足要求的廠家，可采用“一線兩機”的方案，即將兩臺不同型號的異纖機串聯使用，進一步提高異纖清除效果。紡織廠前級開棉機開松好的棉花第一次經過一臺CS808型棉花異纖清除機(棉流下進上出)后，已經清除了棉花中的大部分異纖，但仍有一些裹夾或未被發現的異纖漏過，在后級再串聯一臺CS809型棉花異纖清除機(棉流上進下出)，通過CS809型棉花異纖清除機的棉箱充分混和后，重新開松，可進一步提高對異纖的清除效果，做到查漏補缺。如果采用“一線兩機”串聯安裝，總的異纖清除效率=首臺異纖機清除效率+(1-首臺異纖機清除效率)×后級串聯的異纖機清除效率=76%+(1-76%)×76%≈94%，比單機安裝方案的清除效率有明顯提高。

圖1為我公司“一線兩機”串聯示意圖。串聯的兩臺異纖機中間必須有一臺“接力”輸棉風機，風機最好可變頻，調整抽力大小，保證棉流穩定。棉流的穩定直接影響到異纖機的最終清除效果。

圖1 “一線兩機”串聯示意圖

2.4 “一線兩機”串聯管道泄風調節

“一線兩機”串聯安裝完畢后，需根據現場情況調節泄風，以保證棉流在管道中的通暢，盡可能減少橫飄。后級CS809型棉花異纖清除機開棉機棉箱前裝有一節梯形管道，可通過調整梯形管道與濾塵連接管道處的插板調節泄風。開棉機棉箱上端圓形泄風管道與濾塵管道處也有一調節插板，可以調節開棉機棉箱的泄風大小。調節原則：可將棉速測量值作為參考值，調整泄風插板的大小。CS808型棉花異纖清除機棉流正常穩定在6 m/s～8 m/s，如果棉速過低，需將CS809型前級梯形管道及開棉機棉箱處的兩個調節插板調大，增強補風。調節時需觀察梯形管道網眼通道及開棉機棉箱的金屬網眼板有無黏花情況，要基本保證在不黏花的情況達到順暢過棉。調節的同時需兼顧CS809型棉花異纖清除機開棉機棉箱里的堆棉情況，要求棉箱堆棉至少到棉箱有機玻璃觀察窗的三分之一，最高不能超過棉箱的有機玻璃觀察窗的三分之二，棉箱堆棉可通過調節開棉機羅拉電機頻率實現。

3 結語

使用異纖清除機代替人工清除異纖是技術發展的必然趨勢。“一線兩機”串聯安裝是目前解決紡織廠異纖困擾的一種比較有效的手段，可大大降低棉花中的異纖含量，提高后道工序的紗線質量，與絡筒工序帶有異纖清除功能的電子清紗器同時使用時，基本可以滿足用戶“包漂白”、“包布疵”的要求。“一線兩機”串聯安裝的方式被越來越多的紡織廠用戶所接受和認可，是未來推廣的一個主要方向。