棉纺厂原棉异纤清除技术探讨

张得旺 姜 佳 韦 星

(陕西长岭纺织机电科技有限公司，陕西宝鸡，721013)

近年来，随着棉纺企业对自身产品质量把控要求越来越高,以及纺织厂人力资源成本的不断攀升，越来越多的纺织厂在其前纺车间加装了各式各样的棉花异纤清除机，代替人工进行异纤清除[1]。棉花异纤清除机通常使用的是以线阵相机为基础的图像采集系统，仅检测棉花正反两个表面，对于一些裹夹在棉花中的异纤不能进行检测。现如今“包漂白”、“包染色”越来越多被织布厂家所提出，这就对前纺车间的异纤控制提出了全新的要求。

1 影响异纤机清除效率的主要原因

异纤机属于在线检测棉花异纤的自动化设备，图像质量、图像处理识别算法直接影响异纤机的异纤识别效率；由于异纤机均采用异步执行，即检测异纤与剔除异纤不在同一空间位置，从检测位置到剔除位置，棉花需要飞行一段距离，因此棉流的平稳性、棉速的稳定性对剔除的准确性有直接影响。所以，异纤机的清除效率=识别效率×剔除准确率[2]。

1.1 图像质量

图像质量受限于硬件平台的限制，主要集中在线阵相机的横向分辨率[3](横向像素点)和纵向分辨率(相机行频)、光照系统的色彩还原性[4]、镜头畸变校正[5]、图像处理卡的数据量等方面。图像质量是异纤机图像识别算法开发的前提，优质的图像可降低算法设计的难度和复杂度；而优质的图像除受相机、镜头性能的影响外，生产线的棉花开松情况也对其有很大影响。

1.2 图像处理识别算法

异纤机厂家均根据原始采集到的图像进行了处理，建立了自己的图像识别算法[6]，算法参数均设置了阈值(参数灵敏度)和和值(满足条件的点数)。图像处理算法主要基于颜色和形状方面的识别。图像处理识别算法的好坏直接影响到了异纤机的清除效率。但是，图像质量的好坏直接影响异纤识别灵敏度参数的设置精度。

1.3 棉流、棉速的稳定性

厂家需尽可能保证生产线的棉流处于相对稳定的状态，尽可能减少横飘及棉速波动。稳定的棉流有利于提高识别后的剔除准确性。各个异纤机厂家均有类似的棉速监测功能，但仅能适应大的波动周期，对于短时的波动还需要依赖于生产线的调节。

1.4 剔除的准确性

异纤机主要使用高速电磁阀喷气实现异纤剔除。异纤机在发现异纤以后，等待异纤飞经气阀剔除位置时，打开相应的高速气阀将异纤喷出。因此，识别异纤后的空间位置定位以及异纤到达剔除区的时间非常重要，直接影响剔除的准确性，而剔除的准确性影响着最终异纤机的清除效率。

综合上述建立异纤机清除效率数学模型，并结合纺织厂实际生产线的情况分析：生产线的开松不可能保证所有异纤均暴露在棉流表面，因此异纤识别效率不可能达到100%；另外，随着产量、气候的变化，棉流速度一定会有波动，所以异纤机的剔除准确率也不可能为100%；最终导致异纤机清除效率达不到100%。在生产线开松较好、棉速波动范围不超过±1 m的前提下，经过实际生产收集的长期数据分析表明：异纤机算法识别效率≥90%，剔除的准确率约为85%，异纤机的综合清除效率可保持在76%左右。

2 异纤清除技术

不同型号的异纤机其检测原理类似，本文以我们公司的棉花异纤清除机为例进行说明。

2.1 两种棉花异纤清除机简介

CS808型棉花异纤清除机是在纺织生产过程中自动清除原棉中混有的异纤、异物的设备。该设备的棉流方向为“下进上出”，相机5台～6台，拥有多种检测技术，可串联安装在清棉生产线或清梳联生产线中，有效检测地膜、色布条、色棉线、麻绳、棕丝、毛发等异纤。

CS809型棉花异纤清除机是一种自带均匀给棉装置(带开松效果)的棉花异纤清除机，可广泛应用于轧花厂及棉纺厂。该设备的棉流方向为“上进下出”，相机3台～4台，可串联安装在清棉生产线或清梳联生产线中,也可与CS808型棉花异纤清除机串联使用。同样拥有多种检测技术，清除异纤种类与CS808型棉花异纤清除机相同。

2.2 单机安装方案

清梳联生产线：设备安装在厂家生产线精细开棉机后，CS808型/CS809型棉花异纤清除机正对精细开棉机出棉口，CS808型/CS809型棉花入口中心线与精细开棉机出棉口中心线重合，用管道连接两台机器。CS808型棉花异纤清除机棉流为“下进上出”，与厂家精细开棉机连接为长方形扁平管道。CS809型棉花异纤清除机棉流为“上进下出”，与厂家精细开棉机连接为圆管道。

清棉生产线：设备安装在厂家生产线最后一个开棉机后，开棉机的出口经长方形扁平管道联入CS808型的开松机构棉箱口，自下向上经过CS808型棉花异纤清除机检测通道，通过后级方变圆管道送入成卷机上的凝棉器内。在安装空间能够满足要求的情况下，清梳联生产线由于开松状况好，建议安装CS808型棉花异纤清除机；如果老式清棉生产线开松不好或中轴线安装空间不够，需要补充开松或在其他位置安装时，建议安装CS809型棉花异纤清除机；安装位置对检测效果影响很大，其它安装方式可能降低清除效果。

2.3 “一线两机”安装方案

对于异纤要求高且安装场地满足要求的厂家，可采用“一线两机”的方案，即将两台不同型号的异纤机串联使用，进一步提高异纤清除效果。纺织厂前级开棉机开松好的棉花第一次经过一台CS808型棉花异纤清除机(棉流下进上出)后，已经清除了棉花中的大部分异纤，但仍有一些裹夹或未被发现的异纤漏过，在后级再串联一台CS809型棉花异纤清除机(棉流上进下出)，通过CS809型棉花异纤清除机的棉箱充分混和后，重新开松，可进一步提高对异纤的清除效果，做到查漏补缺。如果采用“一线两机”串联安装，总的异纤清除效率=首台异纤机清除效率+(1-首台异纤机清除效率)×后级串联的异纤机清除效率=76%+(1-76%)×76%≈94%，比单机安装方案的清除效率有明显提高。

图1为我公司“一线两机”串联示意图。串联的两台异纤机中间必须有一台“接力”输棉风机，风机最好可变频，调整抽力大小，保证棉流稳定。棉流的稳定直接影响到异纤机的最终清除效果。

图1 “一线两机”串联示意图

2.4 “一线两机”串联管道泄风调节

“一线两机”串联安装完毕后，需根据现场情况调节泄风，以保证棉流在管道中的通畅，尽可能减少横飘。后级CS809型棉花异纤清除机开棉机棉箱前装有一节梯形管道，可通过调整梯形管道与滤尘连接管道处的插板调节泄风。开棉机棉箱上端圆形泄风管道与滤尘管道处也有一调节插板，可以调节开棉机棉箱的泄风大小。调节原则：可将棉速测量值作为参考值，调整泄风插板的大小。CS808型棉花异纤清除机棉流正常稳定在6 m/s～8 m/s，如果棉速过低，需将CS809型前级梯形管道及开棉机棉箱处的两个调节插板调大，增强补风。调节时需观察梯形管道网眼通道及开棉机棉箱的金属网眼板有无黏花情况，要基本保证在不黏花的情况达到顺畅过棉。调节的同时需兼顾CS809型棉花异纤清除机开棉机棉箱里的堆棉情况，要求棉箱堆棉至少到棉箱有机玻璃观察窗的三分之一，最高不能超过棉箱的有机玻璃观察窗的三分之二，棉箱堆棉可通过调节开棉机罗拉电机频率实现。

3 结语

使用异纤清除机代替人工清除异纤是技术发展的必然趋势。“一线两机”串联安装是目前解决纺织厂异纤困扰的一种比较有效的手段，可大大降低棉花中的异纤含量，提高后道工序的纱线质量，与络筒工序带有异纤清除功能的电子清纱器同时使用时，基本可以满足用户“包漂白”、“包布疵”的要求。“一线两机”串联安装的方式被越来越多的纺织厂用户所接受和认可，是未来推广的一个主要方向。