一种纺织纤维中异纤物的检测装置的制作方法

【技术领域】

本实用新型涉及棉花处理的纺织机械设备，尤其涉及一种能对纺织纤维中异纤物进行探测并清除的装置。

背景技术：

异纤即异性纤维，其源于原棉的采摘、收购和加工过程中混入原棉的非棉纤维及非本色棉纤维，如化学纤维、草、叶、毛发、丝、麻、塑料膜、染色线等。

异纤不但在纺织过程中难以清除，而且还会在除杂工序中被拉断或分梳成更短、更细以及更多的纤维状细小疵点。异纤严重影响棉纱和布的质量，导致其染色不匀，影响外观，进而影响棉纺织品和服装的销售。当前，随着纺织技术的发展和消费水平的不断提高，消费者对棉纺织品中异纤的要求越来越高，异纤已经是纺织行业关注的一个焦点。

当前，异纤的清除方法主要有五种：

一是人工挑拣、清除异纤；

二是在开清棉流程中安装异纤探除装置；

三是在梳棉并合工序安装异纤探除装置；

四是在络筒机上扩展电子清纱器功能；

五是在织物布面检验环节进行布面修复。

(1)手工挑拣异纤一般设置在原棉投放生产前，主要依靠人工目光检测的方法进行异纤的检测，再人工挑除。经过调查，根据原棉含异纤程度的不同或成纱质量要求的不同，每人每天平均能检1-3包原棉，一个平均规模30000锭的棉纺织企业，此项用工需要60人以上，这个方法用工多、成本高、异纤检测完全受人的因素影响，异纤去除结果不稳定；

(2)在开清棉流程中安装异纤清除装置是去除异纤的一个较为普遍的方法，异纤机通常安装在开清棉流程中最后一个机台之后，采用光电传感器、超声波原理或光学原理检测异纤，喷出清除物，但是，此时棉花已经被充分的开松，原来棉花中的异纤已经被打碎分割成无数的微小异纤，异纤清除率受到很大限制。

(3)在梳棉并合工序安装异纤检测装置，是一种传感器形式的异纤检测装置，安装在梳棉机、并条机的导条架上，通过检测棉条通过透明导管时的亮度变化将色污棉条检出，但是这种方法和第二种方法存在相同的缺点，另外一些微小异纤被包裹在棉条内部，更加降低了异纤清除率。

(4)在络筒机上安装电子清纱器，能够检测和监控每毫米纱线，对微小异纤也能检测、清除，最终可以达到市场对于异纤清除率的要求，但是络筒机的效率会因此大幅降低，切次增加，生产效率甚至会低于50％。

(5)布面挑修是在成品布面上进行异纤的检测和清除，也属人工作业，一种方法是逐根人工剔除，另一种方法是用吹风机热熔异纤，使异纤融化后收缩，布面挑修对工人的视力和技能都有较高的要求，效率也比较低，并且，采用以上两种方法进行异纤清除，都会对布面产生损伤。

综上所述，可以看出，以上不同方法的异纤清除技术对各种异纤的处理方式，都存在一些缺陷，并且随着原棉生产工序逐渐往后推进，异纤的清除难度也在不断加大，为了提高清除效果，申请人研发了一种具有异纤探除功能的智能装置，它能与抓棉机、多仓混棉机、梳棉机等纤维开松、清花处理设备配套使用，它不仅能对纺织纤维中的异纤物进行探测，而且能将之比较彻底抓取移除。从而提高纺织纤维的纯度。其中，异纤检测装置是关键之一。

技术实现要素：

本实用新型目的是提供一种探测纺织纤维中异纤物的装置。

本实用新型采取的技术方案如下：

一种纺织纤维中异纤物的检测装置，其特征是：包括检测支架、高精度摄像头和照明灯，高精度摄像头、照明灯和拍摄遮光灯罩安装在检测支架上，检测支架安装在输棉装置上，高精度摄像头和照明灯均与异纤探除电控系统电连接。

进一步，在拍摄遮光灯罩上安装有反光板。

所述异纤检测装置的作用是对输棉装置上的棉层进行摄像采集棉层的原始图像，异纤检测装置的原理是以高精度摄像头作为视觉传感源，并辅以人工智能技术训练和预测，能够让计算机真正认识什么是异纤并进行后续处理。

异纤清除装置包含机械手、直线模组和伺服电机，机械手安装在直线模组的滑块上，伺服电机安装在直线模组端部，通过控制直线模组内部的丝杆传动，由直线模组中的滑块带动机械手实现直线移动。

机械手包括机械手指、机械手支架、机械手开合气缸、机械手升降气缸、机械手指安装盘、固定销轴和移动销轴，所述机械手指的根部通过移动销轴连接在机械手指安装盘上，机械手指带动移动销轴在机械手指安装盘的滑槽内滑动，机械手指的关节通过固定销轴连接在机械手支架上，机械手指可以固定绕销轴旋转，机械手开合气缸固定在机械手支架上，气缸杆与机械手指安装盘固定，通过气缸杆的伸缩动作可以实现机械手指的开合；实现对目标异纤物的抓取动作；

机械手升降气缸固定在直线模组的滑块上，机械手随直线模组上的滑块移动实现沿输棉装置的纵向直线移动；所述机械手支架固定在机械手升降气缸的气缸滑块上，通过气缸滑块带动机械手指的上下移动，这样使机械手就能精准地移动到异纤物在输棉装置的纵向所处的位置，并将机械手的机械手指对准异纤物；

异纤探除电控系统包含图像分析及控制单元和plc控制单元，异纤探除电控系统的工作原理如图2所示，由异纤检测装置对棉花异纤进行成像，所生成的图片录入到图像分析及控制单元，图像分析及控制单元主要由低功耗工控机一体化集成，对异纤检测装置实时采集的图像进行ai计算并分析识别出异纤，计算出异纤的坐标，由plc控制单元对异纤坐标进行读取，读取后，对异纤清除装置发送抓取命令，异纤清除装置进行异纤的抓取和收集。

这种具有异纤探除功能的智能多仓混棉机，工作过程如下：

①所述异纤探除电控系统中识别软件能够准确认识棉花和异纤；

②棉束从多仓混棉机输出后均匀平铺在输棉帘上，形成均匀的棉层，由异纤检测装置中的高精度摄像头对摄像区域的棉层进行拍摄，照明灯和拍摄遮光灯罩能保证成像清晰、稳定、易识别，拍摄的图像由数据采集卡经数据线传送至异纤探除电控系统。

③异纤检测处理电控系统根据高精度摄像头对摄像区域的棉层所拍摄到的图像与已经预设的异纤识别软件对以上数据进行判断，判断异纤并运算得到异纤的位置信息，向异纤清除装置发送执行信号。

异纤清除装置的动作过程如下：

异纤清除装置中直线模组的滑块的初始位置位于输棉帘的中间位置，异纤清除装置接受到plc控制单元给的异纤坐标，立即开始动作，首先由伺服电机控制直线模组上的滑块移动到坐标点位置，plc控制单元计算得出异纤随输棉帘移动到机械手下方位置所需要的时间t，经过时间t，机械手升降气缸动作，机械手指下降到接触棉层的位置，此时气缸开合气缸动作，机械手指合拢，精准抓取到异纤及周围的一小部分棉束，机械手升降气缸再动作，机械手指上升，离开棉层，伺服电机控制直线模组上的滑块移动到框架侧面的异纤收集袋上方，此时机械手开合气缸动作，机械手指展开，异纤掉落到异纤收集袋中，完成异纤收集后，直线模组带动机械手支架立即回复到初始位置。

本实用新型可与棉纺的各类设备配合使用，优先设置在棉流入口端。若本实用新型与多仓混棉机配套使用，本实用新型和异纤清除装置都安装于输棉装置上，异纤探除电控系统控制本实用新型和异纤清除装置。

本实用新型完成对输棉帘上棉层中异纤物所处位信息的采集，然后传输给异纤探除电控系统，由异纤探除电控系统对所获得的异纤所在的坐标位置和异纤所占面积的大小进行运算，然后向异纤清除装置发出相应的执行信号，控制异纤清除装置对异纤物进行精准抓取、移除、放入指定异纤收集袋中，本实用新型和异纤清除装置及异纤探除电控系统配合作用，能从棉纺生产的前期对异纤进行检测和清除，经申请人实际试产验证，棉层上可见异纤检出率高达99％以上，极大的提高后续流程的生产效率，降低对人工劳动的需求，降低异纤含量，最终达到提高产品质量的目的。

【附图说明】

图1为本实用新型与多仓混棉机配套使用的结构示意图；

图2为异纤探除电控系统工作原理图；

图3为输棉装置结构图；

图4为本实用新型的结构示意图；

图5为本实用新型的立体示意图；

图6为异纤清除装置的立体示意图；

图7为机械手的立体结构示意图；

图8为机械手开合气缸带动机械手指实现抓取和放开的工作原理示意图；

图9为机械手指处于抓取状态的结构示意图。

图中：1-多仓混棉机身主体；2-输棉装置；3-异纤检测装置；4-异纤清除装置；5-异纤探除电控系统；6-异纤收集袋；21-框架；22-输棉帘；23-减速电机；31-检测支架；32-高精度摄像头；33-照明灯；34-拍摄遮光灯罩；41-机械手；42-直线模组；43-伺服电机；411-机械手指；412-机械手支架；413-机械手开合气缸；414-机械手升降气缸；415-机械手指安装盘；416-固定销轴；417-移动销轴；418-气缸滑块；51-图像分析及控制单元；52-plc控制单元。

【具体实施方式】

下面就结合说明书附图对本实用新型进行详细说明。

实施例1：如图1所示是本实用新型与多仓混棉机配套使用结构示意图，包括多仓混棉机身主体1、输棉装置2、异纤检测装置3、异纤清除装置4、异纤探除电控系统5和异纤收集袋6，异纤检测装置3、异纤清除装置4安装于输棉装置2上，异纤探除电控系统5控制异纤检测装置3和异纤清除装置4；所述输棉装置2如图3所示，包含框架21，输棉帘22，减速电机23，其中框架21安装在多仓混棉机身主体1的出口位置，减速电机23带动输棉帘22匀速循环传动，棉流从多仓混棉机的过棉通道铺设到输棉帘22上，形成厚薄均匀的棉层，实现棉层的均匀输出。

所述异纤检测装置3如图4、图5所示，包含检测支架31、高精度摄像头32、照明灯33和拍摄遮光灯罩34，高精度摄像头32、照明灯33和拍摄遮光灯罩34安装在检测支架31上，检测支架31安装在输棉装置2上。

所述异纤检测装置3的作用是对输棉装置2上的棉层进行摄像采集棉层的原始图像，异纤检测装置3的原理是以高精度摄像头32作为视觉传感源，并辅以人工智能技术训练和预测，能够让计算机真正认识什么是异纤并进行后续处理。

所述异纤清除装置4结构如图6-9所示，包含机械手41、直线模组42和伺服电机43，机械手41安装在直线模组42的滑块上，伺服电机43安装在直线模组42端部，通过控制直线模组42内部的丝杆传动，由直线模组42中的滑块带动机械手41实现直线移动；所述机械手41如图7所示，包含机械手指411、机械手支架412、机械手开合气缸413、机械手升降气缸414、机械手指安装盘415、固定销轴416和移动销轴417，所述机械手指411的根部通过移动销轴417连接在机械手指安装盘415上，机械手指411带动移动销轴417在机械手指安装盘415的滑槽内滑动，机械手指411的关节通过固定销轴416连接在机械手支架412上，机械手指411可以绕固定销轴416旋转，机械手开合气缸413固定在机械手支架412上，气缸杆与机械手指安装盘415固定，通过气缸杆的伸缩动作可以实现机械手指411的开合；实现对目标异纤物的抓取动作；

机械手升降气缸414固定在直线模组42的滑块上，机械手41随直线模组42上的滑块移动实现沿输棉装置2的纵向直线移动；所述机械手支架412固定在机械手升降气缸414的气缸滑块418上，通过气缸滑块418带动机械手指411的上下移动，这样使机械手41就能精准地移动到异纤物在输棉装置2的纵向所处的位置，并将机械手41的机械手指411对准异纤物；

所述异纤探除电控系统5包含图像分析及控制单元51和plc控制单元52，异纤探除电控系统5的工作原理如图2所示，由异纤检测装置3对棉花异纤进行成像，所生成的图片录入到图像分析及控制单元51，图像分析及控制单元51主要由低功耗工控机一体化集成，对异纤检测装置3实时采集的图像进行ai计算并分析识别出异纤，计算出异纤的坐标，由plc控制单元52对异纤坐标进行读取，读取后，对异纤清除装置4发送抓取命令，异纤清除装置4进行异纤的抓取和收集；异纤收集袋6设置在输棉装置2的侧面。

这种具有异纤探除功能的智能多仓混棉机，工作过程如下：

棉束从多仓混棉机输出后均匀平铺在输棉帘22上，形成均匀的棉层，由异纤检测装置3中的高精度摄像头32对摄像区域的棉层进行拍摄，照明灯33和拍摄遮光灯罩34能保证成像清晰、稳定、易识别，拍摄的图像由数据采集卡经数据线传送至异纤探除电控系统5，异纤检测处理电控系统5根据高精度摄像头32对摄像区域的棉层所拍摄到的图像与已经预设的异纤物识别软件对以上数据进行运算判断，得到异纤物所处的坐标位置信息，然后向异纤物清除装置4发送执行信号。所述异纤探除电控系统5中的识别软件能够准确认识棉花和异纤物；异纤清除装置4中直线模组42的滑块的初始位置位于输棉帘22的中间位置，异纤清除装置4接受到plc控制单元52给的异纤坐标，立即开始动作，首先由伺服电机控制直线模组42上的滑块移动到坐标点位置，plc控制单元52计算得出异纤随输棉帘22移动到机械手41下方位置所需要的时间t，经过时间t，机械手升降气缸414动作，机械手指411下降到接触棉层的位置，此时机械手开合气缸413动作，机械手指411合拢，精准抓取到异纤及周围的一小部分棉束，机械手升降气缸414再动作，机械手指411上升，离开棉层，伺服电机控制直线模组42上的滑块移动到框架侧面的异纤收集袋6上方，此时机械手开合气缸413动作，机械手指411展开，异纤物掉落到异纤收集袋6中，完成异纤物收集后，直线模组42带动机械手支架立即回复到初始位置。

现有的多仓混棉机的主要功能是将送来的原料充分混合并尽可能均匀、定量的供应给下一道机器，对棉束有一定的扯松作用，还能去除部分比重大的杂质。

在现有多仓混棉机的基础上增设了本实用新型，其中异纤检测装置3、异纤清除装置4安装于输棉装置2上，异纤探除电控系统5控制异纤检测装置3和异纤清除装置4。异纤检测装置3完成对输棉帘上棉层中异纤物所处位信息的采集，然后传输给异纤探除电控系统5，由异纤探除电控系统5对所获得的异纤所在的坐标位置和异纤所占面积的大小进行运算，然后向异纤清除装置4发出相应的执行信号，控制异纤清除装置4对异纤物进行精准抓取、移除、放入指定异纤收集袋6中，这种具有异纤探除功能的智能多仓混棉机能从棉纺生产的前期对异纤进行检测和清除，经申请人实际试产验证，棉层上可见异纤检出率高达99％以上，极大的提高后续流程的生产效率，降低对人工劳动的需求，降低异纤含量，最终达到提高产品质量的目的。

实施例2：在实施例1中，在拍摄遮光灯罩34上安装有反光板，反光板对照明灯33发出的光进行均光反射。

本实用新型的实施方式很多，只要采取异纤检测装置3、异纤清除装置4、异纤探除电控系统5组合的方案来对棉流层进行异纤物清除的一切等功能代换方案均属本实用新型的保护范围。

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