基于機(jī)器視覺技術(shù)的玻璃纖維漏板底板溫控研究①

摘 要：玻璃纖維是一種工程材料，在生產(chǎn)工藝中，漏板底板溫度均勻性對現(xiàn)場拉絲穩(wěn)定和產(chǎn)品質(zhì)量有至關(guān)重要的作用。利用機(jī)器視覺對漏板底板溫度進(jìn)行檢測可以排除人的主觀因素干擾，而且還能夠?qū)ζ錅囟戎颠M(jìn)行定量描述，避免了因人而異的檢測結(jié)果，具有其他檢測方法無法比擬的優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞：機(jī)器視覺 玻璃纖維 溫控

中圖分類號(hào)：TP39文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X（2013）04（b）-0001-02

玻璃纖維是一種工程材料，具有不燃、耐腐蝕、耐高溫、吸濕小、伸長率小等優(yōu)良特性，在電氣、力學(xué)、化學(xué)以及光學(xué)等方面也有很優(yōu)良的特性。玻纖行業(yè)整體科技含量較高，涉及領(lǐng)域廣，其主要應(yīng)用范圍有：增強(qiáng)基材、絕緣材料基材、防水基材、復(fù)合材料等。

在玻璃纖維的生產(chǎn)工藝中，漏板是主要生產(chǎn)設(shè)備之一，其底板溫度均勻性對現(xiàn)場拉絲的穩(wěn)定和產(chǎn)品的質(zhì)量起到至關(guān)重要的作用。目前只是通過工人的肉眼來觀看底板亮暗程度來判斷溫度的偏差，由于個(gè)體差異，判別結(jié)果存在很大的主觀性。

機(jī)器視覺技術(shù)的誕生和應(yīng)用，極大地解放了人類勞動(dòng)力，提高了生產(chǎn)自動(dòng)化水平，機(jī)器視覺不僅是人眼的延伸，也具有人腦的部分功能，所以廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、生活、科研等諸多領(lǐng)域，尤其在需要重復(fù)、單調(diào)的依靠視覺獲取信息的場合。它是利用一個(gè)代替人眼的圖像傳感器獲取物體的圖像，將圖像轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像，并利用計(jì)算機(jī)模擬人的判別準(zhǔn)則去理解和識(shí)別圖像，達(dá)到分析圖像和做出結(jié)論的目的。利用機(jī)器視覺對漏板底板溫度進(jìn)行檢測不僅可以排除人的主觀因素的干擾，而且還能夠?qū)ζ錅囟戎颠M(jìn)行定量描述，避免了因人而異的檢測結(jié)果，此項(xiàng)研究具有較高理論價(jià)值和實(shí)際生產(chǎn)意義。

1 玻璃纖維生產(chǎn)工藝及存在問題

在玻璃纖維的生產(chǎn)工藝中，漏板是主要生產(chǎn)設(shè)備之一，它是法蘭、側(cè)板、堵頭、底板、漏嘴、電極等部分組成一個(gè)類似漏斗形狀的容器（鉑金制造），玻璃絲就是通過排列在底板上的由多個(gè)漏嘴（800～6000個(gè)）流出，然后用拉絲機(jī)通過高速運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)頭（機(jī)械拉伸的方法）從漏嘴中將玻璃連續(xù)拉制成纖維的。為保證液態(tài)玻璃能維持在一定溫度下順利的從漏嘴里流出來，要通過可控硅、變壓器給漏板連續(xù)供電加熱，使玻璃呈現(xiàn)流動(dòng)狀態(tài)；當(dāng)漏板底板出現(xiàn)溫度偏差時(shí)，生產(chǎn)出的玻璃纖維直徑就會(huì)出現(xiàn)偏差，溫度偏高的漏嘴生產(chǎn)出的纖維直徑偏粗，溫度偏低的漏嘴生產(chǎn)出的纖維直徑就偏細(xì)，在這種情況下生產(chǎn)出來的纖維產(chǎn)品就會(huì)處于不合格狀態(tài)；當(dāng)溫度差異變大時(shí)就會(huì)高溫飛絲、低溫掉頭的現(xiàn)象，使生產(chǎn)不穩(wěn)定，更無法生產(chǎn)出連續(xù)的合格的玻璃纖維產(chǎn)品。因此保證底板溫度均勻?qū)ΜF(xiàn)場拉絲的穩(wěn)定和產(chǎn)品的質(zhì)量起到至關(guān)重要的作用。

底板溫度不勻主要由以下兩個(gè)方面影響：（1）漏板設(shè)計(jì)及加工問題。由于設(shè)計(jì)者經(jīng)驗(yàn)不足或漏板加工廠家加工存在技術(shù)問題而導(dǎo)致漏板底板溫度不勻，這種由與漏板本身導(dǎo)致溫度不勻的在實(shí)際使用中不易調(diào)整，最終導(dǎo)致漏板不能正常使用而報(bào)廢，會(huì)損失加工費(fèi)4萬～6萬元左右；（2）現(xiàn)場使用問題。由于玻璃液本身溫度或漏板安裝的原因?qū)е碌装鍦囟炔粍驎r(shí)，可以通過調(diào)整通路玻璃液溫度或調(diào)整電極夾、冷卻器來使底板溫度盡量達(dá)到均勻。

漏板底板溫度均勻不僅能保證產(chǎn)品質(zhì)量及現(xiàn)場生產(chǎn)的穩(wěn)定，還能減少漏板報(bào)廢而造成的加工費(fèi)的損失。現(xiàn)場雖然可以通過調(diào)整玻璃液或電極夾位置高低調(diào)整來使底板溫度盡量均勻，但實(shí)際生產(chǎn)過程中，底板溫差還是存在的。

目前，國外的玻璃纖維生產(chǎn)廠家漏板底板分成若區(qū)域，然后采用高溫探測儀對區(qū)域進(jìn)行逐個(gè)探測后，將探測的數(shù)據(jù)繪制到底板溫度分布上或直接進(jìn)行參考。由于是對局部點(diǎn)溫度的探測，會(huì)受到時(shí)間差和被探測點(diǎn)距離的影響，會(huì)使數(shù)據(jù)產(chǎn)生一定的誤差。對漏板底板的加工和現(xiàn)場的調(diào)整產(chǎn)生一定的影響。

國內(nèi)的某些廠家也會(huì)采取國外的方法對底板溫度進(jìn)行探測，但大多數(shù)廠家采用經(jīng)驗(yàn)（肉眼觀察）對溫度進(jìn)行判斷，即通過工人的肉眼來觀看底板亮暗程度來判斷溫度的偏差，由于個(gè)體差異，判別結(jié)果存在很大的主觀性，故對漏板的加工和現(xiàn)場的調(diào)整會(huì)產(chǎn)生更大的影響。

2 機(jī)器視覺在玻璃纖維生產(chǎn)工藝中的應(yīng)用

機(jī)器視覺始于20世紀(jì)70年代，是用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)人眼的視覺功能，屬于計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化、光學(xué)、視覺學(xué)、心理學(xué)、腦研究等多學(xué)科的交叉領(lǐng)域。將機(jī)器視覺技術(shù)應(yīng)用于玻璃纖維漏板底板溫度檢測具有人工檢測所無法比擬的優(yōu)勢，利用機(jī)器視覺進(jìn)行檢測不僅可以排除人的主觀因素的干擾，而且還能夠?qū)Φ装鍦囟冗M(jìn)行定量描述，避免了因人而異的檢測結(jié)果。總之，利用機(jī)器視覺技術(shù)對漏板底板溫度進(jìn)行控制的研究具有較高理論價(jià)值和實(shí)際生產(chǎn)意義，有著良好的應(yīng)用前景。

將機(jī)器視覺技術(shù)應(yīng)用于玻璃纖維生產(chǎn)工藝中，可以采取如下思路（圖1）進(jìn)行。

研究的主要內(nèi)容有：

（1）建立一套適用于玻璃纖維漏板底板溫度檢測較為先進(jìn)的機(jī)器視覺硬件系統(tǒng)，包括CCD攝像機(jī)、圖像采集卡、計(jì)算機(jī)、光源、照相室等。

（2）獲得對底板溫度進(jìn)行檢測的特征參數(shù)的選取、信息表達(dá)、測量及描述方法和溫度控制的質(zhì)量指標(biāo)體系的建立。

3 結(jié)語

玻纖行業(yè)競爭越來越激烈，對生產(chǎn)成本的控制及產(chǎn)品質(zhì)量的要求也越來越高，鉑金作為貴重金屬同時(shí)也作為漏板的唯一加工材料，延長使用壽命、降低漏板報(bào)廢率，提高產(chǎn)品質(zhì)量已成為各大廠家降低成本的主要手段之一，采用高新技術(shù)進(jìn)行底板溫度檢測已是一種必然趨勢。機(jī)器視覺技術(shù)最大的特點(diǎn)是速度快、信息量大、功能多，由于計(jì)算機(jī)和圖像采集硬件成本的不斷降低、運(yùn)算速度的提高和機(jī)器視覺技術(shù)的發(fā)展，新的圖像處理技術(shù)不斷出現(xiàn)，利用機(jī)器視覺技術(shù)進(jìn)行溫度檢測的優(yōu)越性會(huì)越來越突出。采取機(jī)器視覺技術(shù)對漏板底板溫度進(jìn)行檢測，能夠?yàn)槁┌寮庸ぁF(xiàn)場溫度調(diào)整、確保產(chǎn)品質(zhì)量提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)保障。相信不久的將來，隨著研究的深入進(jìn)行，會(huì)研制出適合生產(chǎn)需要的漏板底板溫度檢測設(shè)備。

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