異物檢測裝置在輪胎裁斷工序中的應(yīng)用

薛靜波，張文濤，李 靜

（風(fēng)神輪胎股份有限公司，河南 焦作 454003）

隨著輪胎行業(yè)的競爭越來越激烈，減小內(nèi)部損耗是保持企業(yè)盈利的一個重要手段[1-5]。目前輪胎企業(yè)內(nèi)部造成成品輪胎缺陷、等級降低的情況主要如下:鋼絲簾布（以下簡稱簾布）上夾帶的雜物被帶入輪胎；簾布質(zhì)量存在缺陷，尤其是寬度不合格和出角等缺陷[6]。

據(jù)統(tǒng)計，我公司由于簾布漏銅、夾帶雜物和聚乙烯膜缺陷，每月產(chǎn)生輪胎廢品達(dá)40～50條，折算成品輪胎損耗費用達(dá)3萬元。每月因為簾布寬度不合格、出角造成的報廢膠料質(zhì)量高達(dá)900 kg，折算損耗費用達(dá)2萬元。僅成品輪胎和過程損耗兩項，每年損失高達(dá)60萬元，嚴(yán)重制約公司的生產(chǎn)運營。

本工作通過在全鋼載重子午線輪胎裁斷工序加裝異物檢測裝置，可以有效改善輪胎企業(yè)生產(chǎn)成本過高的問題。

1 異物檢測裝置簡介

異物檢測裝置（見圖1）主要由個人電腦工控機(jī)、電荷耦合元件（CCD）彩色相機(jī)（含工業(yè)鏡頭，以下簡稱彩色相機(jī)）、發(fā)光二極管（LED）光源、輔助控制器、聲光報警燈、編碼器、電氣柜和配套專用軟件等組成。

圖1 異物檢測裝置示意

異物檢測原理如下:通過檢測裝置上高精度、高速度、進(jìn)口工業(yè)120萬像素的彩色相機(jī)進(jìn)行拍照，由于簾布顏色為黑色，對于其表面出現(xiàn)的其他顏色物體，通過彩色相機(jī)進(jìn)行面陣和線陣的方式高速抓拍，并與黑色對比分析，可以實現(xiàn)顏色、劃痕、漏銅和雜質(zhì)等異常現(xiàn)象的快速識別、判定、報警和停機(jī)；同時以白色底紋為背景顏色，彩色相機(jī)對簾布寬度和出角高速拍照并傳到控制器進(jìn)行模擬計算，通過電腦設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)和公差進(jìn)行比對，可實現(xiàn)不合格簾布的識別、判定、報警和停機(jī)。

2 異物檢測裝置在輪胎裁斷工序中的應(yīng)用

2.1 安裝位置

（1）異物檢測裝置的異物檢測模塊位于簾布導(dǎo)開上料工位與裁切工位之間（見圖2和3），便于異物檢測裝置報警后對簾布雜物進(jìn)行快速識別和處理，防止問題簾布流到下道工序。

（2）異物檢測裝置的寬度和出角檢測模塊位于簾布接頭縫合與膠片覆貼工位之間（見圖2和4），位于帶束層儲料坑之后，在帶束層進(jìn)行膠片包邊前進(jìn)行檢測。

圖2 異物檢測裝置的安裝位置

圖3 異物檢測模塊

圖4 寬度和出角檢測模塊

（3）異物檢測主機(jī)操作柜（見圖5）位于簾布接頭縫合器驅(qū)動側(cè)（見圖2），主要便于工人操作和不合格報警后快速識別和控制。

圖5 異物檢測主機(jī)操作柜

2.2 功能應(yīng)用

（1）異物檢測界面分為7個區(qū)域（見圖6）:功能按鈕、圖像顯示、標(biāo)準(zhǔn)信息顯示、測量結(jié)果顯示、測量結(jié)果列表顯示、硬件狀態(tài)顯示和導(dǎo)出結(jié)果按鈕，其中簾布表面缺陷數(shù)據(jù)和簾布尺寸測量數(shù)據(jù)分為兩個獨立的模塊，可以直接查看其檢測結(jié)果。

圖6 異物檢測界面

（2）功能按鈕區(qū)域主要包括系統(tǒng)設(shè)置、參數(shù)設(shè)置、配方管理、系統(tǒng)復(fù)位、歷史記錄、報警器啟動、規(guī)格班次選擇和啟動停止等功能。

系統(tǒng)設(shè)置主要對其密碼權(quán)限、命令串口設(shè)置和報警項進(jìn)行設(shè)定。

參數(shù)設(shè)置（界面見圖7）主要對檢測物料的標(biāo)準(zhǔn)尺寸、簾布表面雜物的大小、相機(jī)分辨率、報警時間、報警延時、編碼器分辨率等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，但是除了鋼絲寬度與長度、簾布表面雜物大小由不同的生產(chǎn)檢測標(biāo)準(zhǔn)決定外，其他參數(shù)基本上都在最初設(shè)備調(diào)試時已定好，一般不需要再更改。

京津冀高校師資培訓(xùn)中心間具有同源性，都是依托政府教育主管部門，掛靠在地方高校，相同的工作職能和相似的工作內(nèi)容，是三地間高校師資培訓(xùn)一體化的基礎(chǔ)。在京津冀教育協(xié)同發(fā)展的背景下，應(yīng)有大局意識，用協(xié)同創(chuàng)新的視角，建立一體化發(fā)展的機(jī)制，可先在以下三個方面實現(xiàn)突破。

圖7 參數(shù)設(shè)置界面

點擊配方管理（界面見圖8），輸入密碼，按照提示可進(jìn)行添加、修改、刪除操作，完成后點擊退出即可。

圖8 配方管理界面

當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，點擊系統(tǒng)復(fù)位，系統(tǒng)會直接出現(xiàn)，且處于連接狀態(tài)，直至系統(tǒng)再次復(fù)位運行。

點擊異物檢測界面上的歷史記錄查詢按鈕，彈出歷史查詢條件輸入對話框如圖9所示。歷史查詢條件分為規(guī)格、時間、規(guī)格與時間3類。選擇相應(yīng)的查詢條件，點擊檢索按鈕，歷史記錄將顯示在數(shù)據(jù)記錄區(qū)域中，之后參考數(shù)據(jù)記錄區(qū)域功能進(jìn)行操作。刪除記錄按不同的條件進(jìn)行，指定條件后，點擊刪除記錄按鈕即可刪除歷史記錄。

圖9 歷史記錄查詢對話框

觸動報警啟動器可啟動或關(guān)閉報警器，在檢測到缺陷時，如果報警器是開啟的，則發(fā)出報警。

規(guī)格班次選擇按鈕如圖10所示，根據(jù)不同班次進(jìn)行選擇，可保證物料檢測的可追溯性。

圖10 部分按鈕及圖像顯示區(qū)域

點擊設(shè)備的啟動或停止按鈕，可保證設(shè)備處于運行或停止?fàn)顟B(tài)。

3 效果驗證

通過在全鋼載重子午線輪胎裁斷工序加裝異物檢測裝置，對于簾布表面漏銅和雜物（見圖11和12）的攔截、簾布寬度不合格和出角（見圖13）的缺陷改善顯著。

圖11 簾布表面漏銅圖像

圖12 簾布表面雜物檢測界面

圖13 簾布寬度不合格和出角缺陷檢測界面

對加裝異物檢測裝置前后的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)過程損耗和簾布表面雜物導(dǎo)致成品輪胎缺陷明顯減少，每月簾布消耗由平均800 kg降低至56 kg，簾布表面雜物導(dǎo)致的損失，由每月的40條輪胎降低至4條左右，成品輪胎損失金額由每月2.8萬元降低至0.28萬元，收益顯著。

4 結(jié)語

本工作在全鋼載重子午線輪胎裁斷工序加裝異物檢測裝置，可檢測出簾布表面雜物、簾布寬度不合格和出角缺陷，使缺陷成品輪胎數(shù)量大幅減小，輪胎生產(chǎn)成本大大降低，經(jīng)濟(jì)效益顯著，有效支撐了公司的運營能力和財務(wù)收益，提升了公司的競爭能力。因此，在全鋼載重子午線輪胎裁斷工序加裝異物檢測裝置值得進(jìn)一步推廣。