纱线条干均匀度测试的发展现状

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纺织科技进展
2010 年第 5 期
吴怀彬、 程隆棣、 俞建勇、 薛文良开发了基于 VI 的纺纱 机罗拉振动检测诊断系统 , 通过对罗拉振动信号的时 域和频域的联合分析 , 能够对罗拉故障及早做出诊断 , 为罗拉故障的诊断开 辟了新的研究思路 [ 10] 。温州大 学以及东华大学的李益明、 韩俊对棉纺故障诊断专家 系统做了基于 EFP N 的模拟推理方法以及可信度计算 方法的研究。东华大学的乐嘉锦、 孙志仁和张桂新运 用了一种能较确切地处理棉纺领域中一些具有模糊性 质的 专家 知识 的方 法 扩展 模糊 P et ri 网 方法 , 并在 EF PN 的基础上建立了相应的模糊推理规则并给出了 推理算法构造 了一个棉纺故障 诊断条干不 匀专家系 统[ 11~ 12] 。 2 总结
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在国内 , 条干均匀度仪的老牌厂家有陕西宝鸡的 长岭和苏州长风机电科技有限公司。针对国内电容式 条干仪需求量大的特点, 20 世纪 80 年代中期 , 分别推 出了 YG131( 宝鸡长岭) 和 YGl33( 苏州长风 ) 型纱线条 干均匀度仪以及 YG133A 型电容式条干 均匀度测试 仪, 并且某些技术指标领先于国外同类产品。 20 世纪 90 年代中期 , 在消化吸收 U st er 公司的 UT 3 型、 UT 4SX 型电容式条干均匀度测试分析仪技术的基础上 , 又推 出 了 YG135 型 ( 长 岭 ) 、 YG133 ( 长 风 ) 型、 YG133B/ M( 长风 ) 、 YG 130 ( 上海 宝鼎 ) 型和 YG137 ( 山东莱州 ) 型电容式条干分析仪, 技术水平与 U T - 3 型相似或略低。此后, 推 出了全计算机型的 YG135G ( 长岭 ) 、 YG136( 长岭 ) 、 YG133C( 长风) 以及 CT 200( 长 岭) 、 CT 1000( 长岭) 和 CT 2000( 长岭) 的一系列条干均 匀度仪。最近, 最新的 CT 3000( 长岭) 条干均匀度测试 分析仪已经投放市场 , 它提供了条干和毛羽的波谱图、 变异 长度曲线、 线密度频 率分布图、 偏移 率 门限图。 其波谱图采用 170 个频道 , 更加有利于用户准确判断 故障或缺陷部位。根据其专家分析系统 , 可以对各道 工序进行自动诊断和分析 , 并且还配有三维织物仿真 系统 , 能够根据所测纱线数据自动绘制纱线轮廓图、 电 子黑板以及机织物、 针织物效果图, 织物组织结构可以 任意设定。此外 , 随着电子技术在纺织仪器业的深入 应用 , 常州纺织仪器有限公司和山东莱州市电子仪器 有限公司以及北京嘉麓野、 上海宝鼎等企业也相继推 出了用于纱线条干均匀度检测的仪器以及配套的专家 分析系统 。 与国外的条干均匀度测试仪比较, 国产仪器还存 在着功能单一, 不灵活、 稳定性差、 故障率高、 精确度不 高等缺点 , 另外还不能很好地评价条干不匀对成品外 观的影响 , 与国外产品还有一定的差距。 1 2 条干均匀度检测专家系统的发展 在纱线质量检测的计算机专家系统方面 , 棉纺故 障诊断专家系统 ( Co tt on Spinning Diagnost ic Ex pert Syst em) , 简写为 CSDES, 是用于棉纺生产过程中快速 诊断故障、 提供专家决策方案、 实现质量控制的专家系 统。故障诊断型专家系统近年来得到了很大的发展 , 其应用范围也逐渐扩大。上海交通大学的洪锡军、 李 昱明、 李从心开展了基于小波分析和 FF T 的纱线质量 在线检测与控制的研究 , 他们对所采集的纱线直径信 号进行小波变换时用的是紧支撑正交小波 , 以提供采 样信号小波分解过程中的紧支撑数字滤波器 , 通过该 滤波器滤除噪声信号 , 然后用 FF T 对所得的包含故障
收稿日期 : 2010 06 16 作者简介 : 陶家杰 ( 1984 ) , 男 , 在读硕 士研究 生 , 研究 方向 : 纺 织材料 测试 方法及仪器研究开发。
术诊断 纺 纱设 备 故 障已 成 为 生产 中 的 一项 日 常 工 作 。 1 国内外发展现状 1 1 条干均匀度仪的发展 在国际上, 条干均匀度仪仍然以 UST ER 公司 的 产品为主 , 另外, 印度的普 瑞美公 司以及 日本的 kei sokki 等公司也有相应的产品。自从 1970 年瑞士乌斯 特( U st er) 公司推出了 ERT EI 、 ERI 纱线条干仪以来 , 最近又推出了 U ST ER T EST 5 系列的纱线检测系统 , 该系统包含 S800、 S400、 C800 3 个型号。其中 S800 的 KBS 系统根据动态的纱线测试结果 , 能确定可能导致 纱线疵点的纺纱机械部件, 通过这种方式, 即使未经专 业机械知识培训的技术人员也可以快速反应 , 避免生 产次品。另外 , 波谱图可以极其精确地反映有缺陷的 转动部件造成的周期性和非周期性疵点 , 并且能反映 出这些疵点的外观。 S400 具有花式纱线功能, 可以获 得与质量有关的所有竹节纱的信息 , 包括注解长度、 间 距和质量等。在 C800 是针对于长丝测试而生产的, 它 能通过波谱图检测出由于回转部件导致的周期性和近 周期性条干不匀的原因。另外 , 乌斯特公司还开发了 针对中国市场的 ME100 型条干仪, 它可以检测质量均 匀度和常发性疵点, 同时还可选配毛羽模块测量毛羽 值。美国劳森汉姆费尔公司推出 EIB 电子测板系统 , 可在纱速 100 m/ min 条件下测 试 0 5 mm 纱段的 直 径, 分辨率达到 3 25 m, 这样可模拟黑板条干分等分 级, 综合条干、 毛羽、 粗细节等指标, 预测设定织物表面 效果 , 与人的视觉相通, 代表了今后纱线条干检测的新 方向。其他如激光、 图象处理等新技术在纺织检测领 域的应用 , 都有突破性发展[ 2] 。而加拿大奎尔夫大 学 的 Clive. Nancy. K 以及 Slaker. K 早在 1974 年就开展
纺纱织布工程中环节多, 用人多, 其中任何一个环 节出现一点点错误, 都会导致疵点和疵品的产生。纺 纱这一环节在纺织工程中占有重要的位置 , 纱线质量 的好坏直接影响到后面各工序的正常进行以及成品的 外观质量。评价纱线质量好坏的一个重要指标是纱线 的条干均匀度。纱线的条干均匀度是指沿纱线长度方 向上的粗细均匀一致的程度。同一支数纱线的粗细 , 在理论上应该是均匀一致的, 但在纺纱过程中, 由于操 作、 设备、 技术方面等影响 , 使纱线产生粗细不均匀现 象。为了检测纱线的条干均匀度, 需要对其进行测试。 关于纱线的条干均匀度测试已经走过了几十年的 发展历程。近年来 , 条干均匀度仪以及配套的条干仪 波谱分析计算机专家系统在实际生产中的运用日渐广 泛。现在已经系统发展了基于波谱分析的机械式、 电 容式、 光电式等多种测试仪器。可以通过使用条干仪 配置的专家分析软件系统的机械波诊断功能, 对成品、 半成品的条干逐台或逐眼逐锭进行检测控制, 能方便、 准确、 快捷地分析出对产品质量有影响的机械波所发 生的位置 , 并逐一进行消除。作为评价纱线质量的先 进仪器, 条干均匀度仪不仅用来测定纱线的变异系数 和常发性纱疵数 , 而且提供不匀曲线图和波谱图。通 过波谱分析, 可以达到 3 个目的。 ( 1) 通过对波形特征 的判断, 了解纱条不匀的性质。( 2) 通过对不匀波幅度 和波长的判断, 预测对布面外观的影响程度。 ( 3) 通过 对牵伸波和机械波的分析 , 确定产生疵点的工序及故 障部位, 及时找出纺纱工艺的不足或机械缺陷, 为迅速 改进工艺 , 调整机械状态提供依据。利用波谱分析技
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系统目前已经基本可以计算分析导致纱疵的机械波与 牵伸波产生的部件, 但对于一些特殊的机械波分析还 存在困难。( 3) 由于纺织设备的多样性 , 不同型号的并 条机、 粗纱机、 细纱机以及不同厂家生产的设备亦有差 异, 其使用受到限制 , 因此 , 对于纱线条干均匀度检测 仪配备的专家系统的通用性, 可扩展性仍然需要改进。 参考文献 :
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2010 年第 5 期 了对纱线条干均匀度测试中电场的模拟研究。
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特征信息的信号进行特征抽取。根据所得的特征值判 别导致产品质量缺陷的原因, 并根据其他一些设备工 [ 4] 艺信息等进行故障定位 。新疆工学院的汪志达、 张 冶开展了利用 计算机对纺纱 设备进行故障 诊断的 研 究, 并且取得了实际的应用效果。他们将波谱图反映 的实际波长与一系列理论波长相对照 , 最终可发现一 个与实际波长最接近的理论波长 , 从而找到发生故障 的部件[ 5] 。东华大学的赵晓燕、 薛文良、 程隆棣开发了 条干仪智能专家分析系统, 运用现代计算机技术和人 工神经网络技术, 通过条干仪的波谱分析制定智能专 家分析系统, 自动分析机械波、 牵伸波 , 并指出可能发 生问题的部位 [ 6] 。上海新纺检测科技服务有限公司开 发的 电容式条干仪专家分析软件! , 该软件能根据纺 织厂的具体要求, 将国内外的梳棉机、 精梳机、 并条机、 条卷机、 粗纱机和细纱机 ( 含转杯纺纱机 ) 的变换齿轮 编制到软件中 , 计算其因机械缺陷产生的波长 , 智能地 分析纺纱厂经常发生的机械波、 牵伸波、 特殊波、 疑难 波所发生的部位。西安工程大学的姚穆院士以及张一 心教授开展了棉纺厂纱条条干疵病诊断专家系统建立 的研究。由西安工程大学建立的专家系统已通过部级 鉴定 , 它是我国纺织界目前唯一的一个集质量评价和 设备故障诊断于一身的专家系统 , 对棉纺厂的纱条疵 病有较强的诊出能力。它包含环锭纺形式的棉纺和毛 纺 2 个系统, 3 部分 4 个内容: I 值水平分析 ( 即设备的 纺纱水平 ) ; CV 值水平分析 ( 即纱线条干质 量水平 ) ; 波谱图分析和工艺诊断 ( 波谱图分析是对所测出的波 谱图进行模式识别分析, 找出机械波和牵伸波的主波 长, 为技术人员的经验判断和进一步试验设计提供依 据。工艺诊断是根据主波长和技术人员提供给计算机 的工艺设备参数进行分析和计算 , 然后给出产生不匀 的设备位置或范围, 使工艺人员快速整修好设备) [ 7] 。 天津工业大学的杨金纯也开展了棉纺纱条不匀计算机 诊断系统的开发研究, 其计算机诊断系统可以良好地 完成包括条干不匀和重量不匀在内的多种纱条不匀的 诊断。核心部分的机 械波和牵伸 波诊断部 分功能 较 强, 不但可以实现对本工序的诊断, 还可以实现针对长 片断不匀的跨工序不匀诊断, 基本可以完成常见纱条 不匀的诊断; 特殊波诊断和经验诊断部分可以实现对 特殊情况或复杂情况的诊断; 其他辅助诊断功能同样 可以较好地输出正确诊断结果 , 有效弥补了主体诊断 功能的不足 。青岛大学的孙涛、 范世超、 姜宜宽对细 纱机机械波模式辨识专家系统进行了研究 , 依据一种 C 均值为基础的聚类辨识算法 , 提出了一种实时机械 波分析系统, 以实现机器的自动辩识[ 9] 。东华大学 的
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2010 年第 5 期
纱线条干均匀度测试的发展现状
陶家杰, 张一心
( 西安工程大学 , 陕 西 西安 710048) 摘 要 : 介绍了国内外条 干均匀度仪的发展现状和条干均匀度检测专家系统的发展情况 。 随着电子计算机技术的 进
步 , 经过几十年的发 展 , 纱线条干均匀度测试仪器逐渐成熟 , 现在已经系统发展了基于波谱分析的机械式 、 电容式 、 光电 式 等多种测试仪器 。 在软件方面 , 条干均匀度测试专家系统逐渐完善 , 但其测 试精度 、 功能 、 系统的通 用性以及可 扩展性 还 有待提高 。 关键词 : 条干均 匀度 ; 专家系统 ; 电子计算机 ; 纱疵 ; 故障诊断 中图分类号 : T S101 92 文献标识码 : A 文章编号 : 1673- 0356( 2010) 05- 0052- 03
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