高速并條機勻整延遲時間的測試與分析

賀 翊，王貫超，王 斌，孫 偉，李志東

（1.西安工程大學(xué) 機電工程學(xué)院，陜西 西安710048；2.陜西寶成航空精密制造股份有限公司，陜西 寶雞721000）

現(xiàn)代高速并條機的主流機型大都配備有開環(huán)形式的自調(diào)勻整裝置.自調(diào)勻整裝置可以根據(jù)喂入紗條的粗細(xì)變化，自動地調(diào)整牽伸倍數(shù)，有效地減少或消除輸出紗條條干隨喂入紗條粗細(xì)變化的不勻，從而保障輸出紗條的條干均勻度［1］.開環(huán)自調(diào)勻整系統(tǒng)具有喂入檢測點紗條的線速度比輸出檢測點紗條的線速度低，喂入部分紗層比較厚的特點，使得開環(huán)自調(diào)勻整具有更高的檢測準(zhǔn)確性［2］.在自調(diào)勻整裝置實現(xiàn)數(shù)字化后，勻整以喂入紗條經(jīng)過檢測羅拉的長度為基準(zhǔn)，短片段和超短片段勻整成為自調(diào)勻整裝置的發(fā)展方向，如先進的烏斯特自調(diào)勻整掃描長度為每次1.5mm，有的縮短到1mm，掃描檢測一次所需時間達到毫秒級，速度快，精度高，一般可將±25%范圍內(nèi)的喂入紗條勻整到±1%以內(nèi).因此，開環(huán)式自調(diào)勻整裝置在高速并條機上的使用更為廣泛［3］.

勻整延遲時間是開環(huán)自調(diào)勻整裝置的重要參數(shù)之一，勻整延遲時間設(shè)置得過長或過短都會對紗條產(chǎn)生人為的附加不勻.目前，國外具有代表性的瑞士Uster公司的USC系統(tǒng)以及瑞士Rieter公司的RQM（棉條質(zhì)量監(jiān)控器）產(chǎn)品［4］，占據(jù)了國內(nèi)高性能并條機的主要市場［5］，并且由于受到勻整延遲時間與纖維變速點的位置、纖維長度及其離散系數(shù)、電器及機械系統(tǒng)的慣性延遲時間等多種因素的影響，各種開環(huán)自調(diào)勻整的控制模型都無法計算出其準(zhǔn)確值.在實際工作中一般采用跳條涂色試驗法來修正勻整延遲時間，現(xiàn)場調(diào)試工作量大，且精度也不高.因此有必要尋求一種簡易、快捷、準(zhǔn)確的方法來確定并條機的勻整延遲時間.

1 測試系統(tǒng)組成

系統(tǒng)組成分為信號的前端調(diào)理和虛擬儀器測試2部分.信號的前端調(diào)理部分包括反映喂入紗條粗細(xì)不勻的凹凸羅拉位移傳感器，反映輸出紗條條干不勻的喇叭口應(yīng)變傳感器及相應(yīng)的二次儀表，以及反映喂入紗條長度的凹凸羅拉編碼器［6］.虛擬儀器測試部分由數(shù)據(jù)采集器、筆記本電腦及相應(yīng)的LabVIEW平臺［7］開發(fā)的軟件組成.數(shù)據(jù)采集器采用美國國家儀器公司生產(chǎn)的NI USB－6251數(shù)據(jù)采集卡［8］，這是一款高速M系列多功能DAQ模塊，提供了16路A／D，輸入分辨率為16位，1.25MS／s的單通道采樣率（總計1MS／s），每條輸入通道包括7檔可編程的輸入范圍（±100mV～±10V）.該系統(tǒng)具有動態(tài)性能好、抗干擾能力強、測量精度高及成本造價低等特點.在出條速度為600m／min的情況下，測試紗條長度可達微米級［9－10］.

2 測試方法及結(jié)果分析

本文采取跳條實驗，即在自調(diào)勻整可調(diào)范圍內(nèi)，正常開車時，改變喂入紗條的數(shù)量，在入口和出口位置做好標(biāo)記，觀察自調(diào)勻整執(zhí)行后輸出紗條的變化.實驗中，測試電壓調(diào)定為－5V～5V，采樣率1 000，采樣數(shù)100，在并條機的紗條喂入端喂入6根紗條，通過加減紗條的方法進行測試（喇叭口處的干擾信號已用低通濾波器消除）.

圖1和圖2分別為關(guān)閉并條機自調(diào)勻整裝置加一根紗條和減一根紗條的條干不勻曲線，圖3和圖4分別為打開并條機自調(diào)勻整裝置加一根紗條和減一根紗條的條干不勻曲線.TG信號和PF信號分別是并條機輸入端凹凸羅拉位移傳感器及輸出端喇叭口應(yīng)力傳感器的條干不勻曲線，其中PF信號是負(fù)信號，從圖1～4中可以清楚地看出由于加減跳條而在輸入和輸出端產(chǎn)生的紗條粗細(xì)的變化.

圖1 勻整關(guān)閉加一根紗條的條干不勻曲線

圖2 勻整關(guān)閉減一根紗條的條干不勻曲線

圖3 勻整打開加一根紗條的條干不勻曲線

圖4 勻整打開減一根紗條的條干不勻曲線

圖5是在啟動并條機自調(diào)勻整裝置情況下所測得的加條測試條干不勻曲線.從圖5可以看出，由于延遲時間過長而帶來的附加條干不勻，在第2.7s處TG信號出現(xiàn)加條粗節(jié)，3.87s處PF信號出現(xiàn)一個粗節(jié)，而在4.41s處PF信號又出現(xiàn)一個細(xì)節(jié).這是因為在喂入紗條粗節(jié)的始點處和在喂入紗條粗節(jié)的終點處勻整延時所致.

實際生產(chǎn)中，可以根據(jù)測試結(jié)果中輸出紗條產(chǎn)生粗節(jié)與細(xì)節(jié)的時間先后，判斷勻整時間是否合適.由上述測試結(jié)果不難分析，延遲時間過長會因喂入粗節(jié)在輸出紗條中同時產(chǎn)生一個附加粗節(jié)和細(xì)節(jié)，也會因喂入細(xì)節(jié)在輸出紗條中同時產(chǎn)生一個附加細(xì)節(jié)和粗節(jié)；反之，若延遲時間過短，輸出細(xì)節(jié)會先于輸出粗節(jié)出現(xiàn).所以，開環(huán)自調(diào)勻整裝置的勻整延遲時間不準(zhǔn)確，會使并條機的輸出紗條產(chǎn)生附加條干不勻，這就需要在勻整算法［11］中加以考慮.從圖6的紗條不勻曲線可以看出，通過縮短自調(diào)勻整系統(tǒng)的勻整延遲時間，可以基本消除加條粗節(jié)在輸出紗條中產(chǎn)生的附加不勻，這說明延遲時間的調(diào)整值是準(zhǔn)確的.

圖5 延遲時間過長的條干不勻曲線

圖6 延遲時間調(diào)整后的條干不勻曲線

3 結(jié) 論

（1）并條機的勻整延遲時間與喂入紗條粗、細(xì)節(jié)的程度有關(guān)，這一點在加一根和二根紗條的跳條對比實驗中得到了驗證，顯然這是由于機械慣性所致，應(yīng)當(dāng)在勻整控制算法中加以考慮.

（2）在跳條實驗的同時，加入對牽伸羅拉的轉(zhuǎn)速測試，可以準(zhǔn)確地測試出并條機自調(diào)勻整裝置的勻整延遲時間，有益于進一步深入研究并條機自調(diào)勻整的控制算法和性能評價.

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