布料染色设备及布料染色方法

专利名称：布料染色设备及布料染色方法
技术领域：
本发明涉及一种布料染色设备及方法，尤其涉及一种用于提高布料染色均勻度的设备和方法。
背景技术：
在布料染色工艺流程中，尽管做到了定车速、定液面、定液量，特别是在重视了自动化程度之后，采取了闭环牛仔布料布面自动张力控制系统，但是，染色效果仍然不理想， 造成布料染色不均勻的原因可以从生产线上发现诸多问题，当布料进入染池之前，尽管在定张力自动控制的作用下，布料布面基本保持了张力一致性。但是，这种张力自动调整的理论基础是保证动态运行的布料的张力处处均衡，染色必然会均勻，这个基础理论是不全面的。我们知道保证染色的均勻效果，除了染池染料方面的条件外，剩下的即是布料布面的问题了，染色的着色率反映的是染料颗粒和布料布面中纱线接触的情况，当染料液体中的染料颗粒呈游离状态向布料布面的纱线接触时，染料之中微小颗粒将向布料布面的所有纱线间隙渗入，而纱线间隙是由布料布面的密度决定的。当密度大时，纱线之间的线隙相应减小，当密度小时，纱线之间的线隙相应增大，染料的颗粒当顺利进入缝隙充分和纱线接触， 完成着色过程，有大量的实例表明，密度就是着色率高低的直接因素，在通常的染色过程之中，采用了张力控制，但是为了让布料布面大致的密度均衡，仅仅采取了以布料布面的张力为表征参数是不全面的。布料染整工艺的质量一直困扰着生产企业，近年来为了提高布料的出口质量，达到国际标准，布料染整工业更是花巨资引进国外先进的自动化控制设备，同时，吸收其优点融入本国的技术当中，做了大量的技术投入，应该说布料的染色质量有了提高，但是，投入和期望仍有不小差距，不论进口的加拿大LST染液在线检测设备，还是其他进口设备，在基本理论上都不存在什么问题。但是，具体的应用到各环节中，出现“环节误差”，使得实际应用效果不理想。

发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供了一种新型布料染色设备及方法，解决仅靠检测布料布面张力不能精确控制布料布面密度以及染液浓度无法准确控制而导致的布料上色不勻的问题。为解决上述技术问题，本发明提供了一种布料染色设备，其包括布面密度控制装置、隔离式精确控制染液浓度的染池、计算机和PLC控制器；所述布面密度控制装置包括拉幅伸缩压轮机构，其用于调整布料的横向拉力。其中，所述布面密度控制装置还包括激光散射仪，所述激光散射仪包括激光发生器、激光接收器、检测小车、检测小车轨道和门型轨道支架，所述激光发射器和所述激光接收器安装在所述检测小车上，位于所述检测小车的下部，所述检测小车在所述检测小车轨道上往复运动，所述检测小车轨道由门型支架支撑。
其中，所述拉幅伸缩压轮机构包括6至10对伸缩压轮，进一步优选为8对伸缩压轮，所述伸缩压轮在螺旋进退装置的带动下运动，所述螺旋进退装置由螺旋进退装置步进电机带动，在螺旋进退装置步进电机和螺旋进退装置之间设有减速器。其中，所述隔离式精确控制染液浓度的染池至少包括三部分，分别为用于存储染液的标准染液池部分、用于染色的染色池部分和用于调整染液浓度的储液池部分。其中，所述标准染液池部分中设置有吸液管和染色泵，所述染色泵为染色提供动力，染液经过所述染色泵后进入到所述染色池部分的染色管中，所述吸液管的一端为扁喇叭口型，喇叭口端为椭圆形，椭圆形的长径优选为380mm-420mm，进一步优选为400mm，短径优选为180mm-220mm，进一步优选为200mm，与所述喇叭口端相对的所述吸液管的细端的管径为70mm-90mm，进一步优选为80mm。其中，所述染色池部分包括染色管、上限位传感器和下限位传感器，所述染色管与所述标准染液池部分的染色泵相连接，所述染色管为U型结构，在其上开有密集的出液孔， 染液通过所述出液孔不断地涌出到布料上，U型染色管通过染液输送管与所述染色泵连接， 将标准染液池部分和染色池部分连接在一起，布料位于U型结构的中空位置，U型结构与布料的正反两面相邻的两边均具有所述出液孔。其中，所述储液池部分包括分光光度检测仪、排液阀门管道、回流泵、回流管道和过滤网；所述储液池部分和所述染色池部分通过所述排液阀门管道连通，当所述染色池部分中的染液液面高于设定的染液液面上限值时，控制所述排液阀门管道上的排液阀门打开，将多余的染液排放到所述储液池部分中，当所述染色池部分中的染液液面回落到染液液面下限值时，关闭所述排液阀门。为解决上述技术问题，本发明还提供了一种采用上述的布料染色设备进行布料染色的方法，其包括第一步，采用所述布面密度控制装置检测待染色的布料的布面密度并将布面密度调整到设定值；第二步，将调整布面密度的布料送入所述隔离式精确控制染液浓度的染池进行染色。其中，在所述第一步中，当检测到布面密度大于设定值时，所述PLC控制器控制布面密度控制装置的罗拉步进电机的转速增加，增大布面的张力，从而使布面密度增大，当检测到布面密度小于设定值时，所述PLC控制器控制罗拉步进电机的转速减小，减小布面的张力，从而使布面密度减小，使布面密度基本保持不变。当检测到布面的密度偏离标准值， 而布面张力在标准范围内调整力无法得到合适的布面密度时，可以判断出此时是横向窄幅造成了密度偏离标准值，通过PLC控制器控制布面密度控制装置的拉幅伸缩压轮机构对布料横向拉力作调整，通过密度调整后的布料，进入到染池中进行染色。其中，所述第二步进一步包括a.在开始染色前，所述隔离式精确控制染液浓度的染池的标准染液池部分和染色池部分中放有浓度和配方相同的染液，储液池部分为空的；b.在进行染色时，染液经过染色管从标准染液池部分中吸入，对进入染色池部分的布料进行染色；
c.当染色池部分中的染液液面高于设定的染液液面上限值时，控制排液阀门打开，将多余的染液排放到储液池部分中，当染色池部分中的染液液面回落到染液液面下限值时，关闭排液阀门；d.采用分光光度检测仪检测储液池部分中染液的浓度，根据检测到染液浓度大小，来决定向储液池部分中添加染料的多少，将储液池部分中染液的浓度调整到标准值，然后通过染液回流泵将储液池部分中的染液回流到标准染液池部分。本发明有益的技术效果在于相对于现有技术，本发明提供了利用激光检测，通过调节罗拉转速，来控制布料布面密度的布面密度控制装置，通过使用激光检测布料布面密度，调节布面张力来实现调节牛仔布布面密度。即将进入染池的布料除了受到沿着向前方向的所谓纵向拉伸力以外，还受到横向的以外拉力，纵向拉力由两对布面罗拉之间的牵引力，以及布面重力构成，而横向拉力，之所以称为意外拉力，是因为来源每对罗拉压力不可能绝对均勻造成的，因此造成纵向牵拉力在同一布面上出现不均勻分布，也就出现了纱线密度不一致的现象，最终造成所有布面尽管在自动控制下张力基本一致，牛仔布布面密度却不一致，本发明利用拉幅伸缩压轮机构对布料横向拉力作调整，通过密度调整后的布料，进入到染池中进行染色，采用本发明的布料染色设备解决了紧靠检测布料布面张力不能精确控制布料布面密度以及染液浓度无法准确控制而导致的布料上色不勻的问题。


图1为本发明布面密度控制装置的结构示意图；图2为本发明布面密度控制装置侧视图；图3为本发明总体控制系统结构示意图；图4本发明PLC控制器的控制原理图；图5为本发明染池结构示意图；图6为本发明拉幅伸缩压轮机构螺旋进退装置结构示意图；图7为本发明吸液管喇叭口端结构示意图；图中1-检测小车轨道、2-检测小车、3-激光发生器、4-激光接收器、5-轨道支架、6-罗拉、7-罗拉支架、8-拉幅伸缩压轮机构、9-标准染液池部分、10-染色池部分、 11-储液池部分、12-吸液管、13-染色泵、14-染液输送管、15-出液孔、16-排液阀门、17-过滤网、18-回流泵19-回流管道、20-上限位传感器、21-下限位传感器、22-染色管。
具体实施例方式本发明提供了一种隔离式精确控制染液浓度的染池，其至少包括三部分分别为用于存储染液的标准染液池部分、用于染色的染色池部分和用于调整染液浓度的储液池部分。优选所述染色池部分的两边分别设置有标准染液池部分和储液池部分，即所述标准染液池部分、所述染色池部分和所述储液池部分按左中右的顺序分布，所述标准染液池部分在布进入所述染池的方向上。所述标准染液池部分中设置有吸液管和染色泵，所述吸液管的一端为喇叭口型，便于吸入更多的染液，更有利于保证染液浓度的均勻，所述吸液管的另一端与所述染色泵连接，所述染色泵为染色提供动力，染液经过所述染色泵后进入到所述染色池部分的染色管中。所述吸液管的一端进一步优选为扁喇叭口型，喇叭口端为椭圆形，椭圆形的长径优选为380mm-420mm，进一步优选为400mm，短径优选为180mm-220mm，进一步优选为200mm， 喇叭口的L段长度优选为140mm-160mm，进一步优选为150mm，与所述喇叭口端相对的所述吸液管的细端的管径为70mm-90mm，进一步优选为80mm。所述染色泵优选为离心泵，与介质接触部分优选采用不锈钢制造，如浙江凯程泵阀有限公司生产的25FY-16，形式为长轴立式离心泵，电机功率为1.5KW，轴功率为
ο. 7mw。所述染色池部分包括染色管、上限位传感器和下限位传感器，所述染色管与所述标准染液池部分的染色泵相连接，所述染色管为U型结构，在U型染色管上开有密集的出液孔，染液通过所述出液孔不断地涌出到牛仔布上，U型染色管通过染液输送管与所述染色泵连接，从而将标准染液池部分和染色池部分连接在一起。所述染色管的结构优选为U型结构，布料位于U型结构的中空位置，U型结构与布料的正反两面相邻的两边均具有所述出液孔，染液源源不断的涌向布料的布面，保证了布料所接触的染液浓度始终保持一致，避免了采用普通染色方法时，因布料带走与其接触的染液中的染料，使布料周围染液浓度降低，而造成的染色不均的情况，保证染色效果。所述染液输送管的直径优选为70mm-90mm，进一步优选为80mm，材质优选为不锈钢材质，所述染色管上的所述出液孔的直径优选为9mm-llmm，进一步优选为10mm，各个出液孔之间的间隔优选为9mm-llmm，进一步优选为10mm。所述上限位传感器和所述下限位传感器控制所述染色池部分中的染液的量。所述储液池部分包括分光光度检测仪、排液阀门管道、回流泵、回流管道和过滤网，所述储液池部分的作用是用来储存染色后的染液。所述储液池部分和所述染色池部分通过所述排液阀门管道连通，由于从染色管中涌出的染料剂量始终大于布料吸附的染料计量，染色池部分中的染液会逐渐增多，当所述染色池部分中的染液液面高于设定的染液液面上限值时，控制所述排液阀门管道上的排液阀门打开，将多余的染液排放到所述储液池部分中，当所述染色池部分中的染液液面回落到染液液面下限值时，关闭所述排液阀门。所述染色池部分和所述储液池部分连通的所述排液阀门管道上设有过滤网，将染布过程中产生的杂质过滤出来，保证储液池部分中染液经浓度调整后可重复使用。所述分光光度检测仪位于所述储液池部分中，检测所述储液池部分中染液的浓度，根据检测到染液浓度大小，来决定向所述储液池部分中添加染料的多少，将所述储液池部分中染液的浓度调整到标准值，然后通过染液回流泵将所述储液池部分中的染液回流到所述标准染液池部分中。分光光度仪的型号可以为展色丽科技有限公司生产的Color-Eye 7000A型分光光度仪。所述回流泵可以为浙江凯程泵阀有限公司生产的25AFB\FB_25型耐腐蚀泵，电机功率为0. 9KW，轴功率为2. 2KW。所述回流管道直径优选为80mm-120mm，进一步优选为100mm，材质为不锈钢。
所述隔离式精确控制染液浓度的染池进一步优选仅由上述部件构成。本发明还提供了一种布面密度控制装置，其包括包括激光散射仪、拉幅伸缩压轮机构和罗拉。本发明是通过激光散射法控制布面密度的，激光散射法在线密度检测系统的理论基础是当激光垂直入射到布面时，散射光强度接收器处于与布面呈一定角度接收时，接收到的散射光强度随着布面密度的增大而增强，并与布面密度之间呈指数关系，当检测到布面密度大于设定值时，控制罗拉增大布面的张力，从而使布面密度减小，当检测到布面密度小于设定值时，控制罗拉减小布面的张力，从而使布面密度增大，使布料布面密度基本保持不变。当检测到布料布面的密度偏离标准值，而布料布面张力在标准范围内调整力无法得到合适的布料布面密度时，可以判断出此时是横向窄幅造成了密度偏离标准值，一般来说在张力恒定的基本条件下达到之后，而密度是偏大的，即可判定发生了窄幅现象，此时，通过控制拉幅伸缩压轮机构调整布面密度。所述激光散射仪位于所述隔离式精确控制染液浓度的染池的标准染液池部分的上方。所述激光散射仪可以包括激光发生器、激光接收器、检测小车、检测小车轨道和门型轨道支架，所述激光发射器和所述激光接收器安装在所述检测小车上，位于所述检测小车的下部，所述检测小车在所述检测小车轨道上往复运动，所述检测小车轨道由门型支架支撑。所述激光发生器和所述激光接收器可以通过可调节的伸缩支架连接在检测小车上，可以通过调节伸缩支架，调整激光发生器和激光接收器距离布面的位置，所述伸缩支架优选为不锈钢。所述激光发生器优选为半导体激光发生器，其优选与布面垂直设置，半导体激光发生器具有体积小、重量轻、结构紧密、可直接调制、调制速度快、效率高、寿命长等优点，该激光发生器采用75Hz方波调制供电，工作时半导体激光器发出波长为630nm左右间歇式红色激光光束，调制信号由PLC控制器发出。所述激光接收器优选为光电传感器，其优选与布面呈30°角放置，在布面横向和纵向方向上优选各有一个激光接收器，两个激光接收器分别与所述激光发生器成90 °角， 激光接收器的采集频率为每秒10个，并将采集到的光信号转换为电压信号。所述激光散射仪还具有数据采集与转换器(A/D转换器)，其采用能与计算机兼容的综合接口板来进行数据采集与转换，以中断方式工作，通过激光接收器采集光强，获得一个0 5V的在时间和幅度上都连续变化的电压信号，电压信号经数据采集与转换器(A/D 转换器)转换后，变成在时间和幅度上都是离散的数字信号，然后把数字信号送到计算机， 由计算机进行处理，进行输出，通过RS-232串行接口传送给PLC控制器，通过PLC控制各步进电机运行。检测小车上装有四个带有轮缘的车轮，可以使检测小车沿着检测小车轨道行走。 检测小车步进电机的最大静转矩为2. 2N · m，型号可以为北京斯达微步控制有限公司生产的34H300BZ型步进电机，额定电压为220V，检测小车步进电机驱动的型号为MS-2H090M，驱动器电压为AC40V，电流为5A。检测小车轨道可以为鞍山市第三轧钢有限公司生产的GB6KG，头宽为25. 4mm，高度为50. 8mm，底板为50. 8mm，腰厚为4. 76mm，材质为QB235B。门型轨道支架采用钢管焊接而成，轨道支架和轨道利用螺栓固定，轨道支架通过地脚螺栓固定在地面上，地脚螺栓的材质为Q235钢。所述拉幅伸缩压轮机构包括6至10对伸缩压轮，进一步优选为8对伸缩压轮，所述伸缩压轮在螺旋进退装置的带动下运动，所述螺旋进退装置由螺旋进退装置步进电机带动，在螺旋进退装置步进电机和螺旋进退装置之间设有减速器，螺旋进退装置步进电机的型号可以为常州创伟电机电器有限公司生产的42BYGH4802型步进电机，步进电机的最大静转矩为0. 5N · m，步进电机驱动的型号为CW230。所述伸缩压轮对称分布在布料布面两侧的横向边缘上，伸缩压轮在动力机构的带动下，向两侧拉伸布面，调节布料横向幅度来调整密度，每对伸缩压轮之间的压力优选为 230牛顿-270牛顿，进一步优选为250牛顿，所述每个伸缩压轮的轮宽为km-6cm，优选为 5cm0所述罗拉通过罗拉支架支撑，所述罗拉优选为两个，所述罗拉通过罗拉步进电机带动其旋转，从而使布料发生向前运动。所述布面密度控制装置进一步优选仅由上述部件构成。本发明提供了一种布料染色设备，其包括布面密度控制装置、隔离式精确控制染液浓度的染池、计算机和PLC控制器。所述计算机作为上位机，其主要功能是实现布料布面的密度设定、密度超差报警、 控制参数的设定及修改、显示厚度实时曲线、频谱特性曲线、各种报表等。所述PLC控制器作为下位机，控制罗拉步进电机和检测小车步进电机的转速，拉幅伸缩压轮机构、染色泵、回流泵的运行以及排液阀门的开闭。所述计算机和所述PLC控制器的通信通过RS-232串行接口实现。布料经过布面密度控制装置控制其布面密度后进入所述隔离式精确控制染液浓度的染池。所述隔离式精确控制染液浓度的染池至少包括三部分，分别为用于存储染液的标准染液池部分、用于染色的染色池部分和用于调整染液浓度的储液池部分。其中，优选所述染色池部分的两边分别设置有标准染液池部分和储液池部分，即所述标准染液池部分、所述染色池部分和所述储液池部分按左中右的顺序分布，所述标准染液池部分在布料进入所述染池的方向上。所述标准染液池部分中设置有吸液管和染色泵，所述吸液管的一端为喇叭口型， 便于吸入更多的染液，更有利于保证染液浓度的均勻，所述吸液管的另一端与所述染色泵连接，所述染色泵为染色提供动力，染液经过所述染色泵后进入到所述染色池部分的染色管中。所述吸液管的一端进一步优选为扁喇叭口型，喇叭口端为椭圆形，椭圆形的长径优选为380mm-420mm，进一步优选为400mm，短径优选为180mm-220mm，进一步优选为200mm， 喇叭口 L段的长度优选为140mm-160mm，进一步优选为150mm，与所述喇叭口端相对的所述吸液管的细端的管径为70mm-90mm，进一步优选为80mm。所述染色泵优选为离心泵，与介质接触部分优选采用不锈钢制造，如浙江凯程泵阀有限公司生产的25FY-16，形式为长轴立式离心泵，电机功率为1.5KW，轴功率为ο. 7mw。所述染色池部分包括染色管、上限位传感器和下限位传感器，所述染色管与所述标准染液池部分的染色泵相连接，所述染色管为U型结构，在染色管上开有密集的出液孔， 染液通过所述出液孔不断地涌出到布料上，U型染色管通过染液输送管与所述染色泵连接， 从而将标准染液池部分和染色池部分连接在一起。所述染色管的结构优选为U型结构，布料位于U型结构的中空位置，U型结构与布料的正反两面相邻的两边均具有所述出液孔，染液源源不断的涌向布料的布面，保证了布料所接触的染液浓度始终保持一致，避免了采用普通染色方法时，因布料带走与其接触的染液中的染料，使布料周围染液浓度降低，而造成的染色不均的情况，保证染色效果。所述染色管的直径优选为70mm-90mm，进一步优选为80mm，材质优选为不锈钢材质，所述染色管的所述出液孔的直径优选为9mm-llmm，进一步优选为10mm，各个出液孔之间的间隔优选为9mm-llmm，进一步优选为10mm。所述上限位传感器和所述下限位传感器控制所述染色池部分中的染液的量。所述储液池部分包括分光光度检测仪、排液阀门管道、回流泵、回流管道和过滤网，所述储液池部分的作用是用来储存染色后的染液。所述储液池部分和所述染色池部分通过所述排液阀门管道连通，由于从染色管中涌出的染料剂量始终大于布料吸附的染料计量，染色池部分中的染液会逐渐增多，当所述染色池部分中的染液液面高于设定的染液液面上限值时，控制所述排液阀门管道上的排液阀门打开，将多余的染液排放到所述储液池部分中，当所述染色池部分中的染液液面回落到染液液面下限值时，关闭所述排液阀门。所述染色池部分和所述储液池部分连通的所述排液阀门管道上设有过滤网，将染布过程中产生的杂质过滤出来，保证储液池部分中染液经浓度调整后可重复使用。所述分光光度检测仪位于所述储液池部分中，检测所述储液池部分中染液的浓度，根据检测到染液浓度大小，来决定向所述储液池部分中添加染料的多少，将所述储液池部分中染液的浓度调整到标准值，然后通过染液回流泵将所述储液池部分中的染液回流到所述标准染液池部分中，分光光度仪的型号可以为展色丽科技有限公司生产的Color-Eye 7000A型分光光度仪。所述回流泵可以为浙江凯程泵阀有限公司生产的25AFB\FB_25型耐腐蚀泵，电机功率为0. 9KW，轴功率为2. 2KW。所述回流管道直径优选为80mm-120mm，进一步优选为100mm，材质为不锈钢。所述隔离式精确控制染液浓度的染池进一步优选仅由上述部件构成。所述布面密度控制装置包括激光散射仪、拉幅伸缩压轮机构和罗拉。本发明是通过激光散射法控制布面密度的，激光散射法在线密度检测系统的理论基础是当激光垂直入射到布面时，散射光强度接收器处于与布面呈一定角度接收时，接收到的散射光强度随着布面密度的增大而增强，并与布面密度之间呈指数关系，当检测到布面密度大于设定值时，控制罗拉增大布面的张力，从而使布面密度减小，当检测到布面密度小于设定值时，控制罗拉减小布面的张力，从而使布面密度增大，使布料布面密度基本保持不变。当检测到布料布面的密度偏离标准值，而布料布面张力在标准范围内调整力无法得到合适的布料布面密度时，可以判断出此时是横向窄幅造成了密度偏离标准值，一般来说在张力恒定的基本条件下达到之后，而密度是偏大的，即可判定发生了窄幅现象，此时，通过控制拉幅伸缩压轮机构调整布面密度。所述激光散射仪位于所述隔离式精确控制染液浓度的染池的标准染液池部分的上方。所述激光散射仪可以包括激光发生器、激光接收器、检测小车、检测小车轨道和门型轨道支架，所述激光发射器和所述激光接收器安装在所述检测小车上，位于所述检测小车的下部，所述检测小车在所述检测小车轨道上往复运动，所述检测小车轨道由门型支架支撑。所述激光发生器和所述激光接收器可以通过可调节的伸缩支架连接在检测小车上，可以通过调节伸缩支架，调整激光发生器和激光接收器距离布面的位置，所述伸缩支架优选为不锈钢。所述激光发生器优选为半导体激光发生器，其优选与布面垂直设置，半导体激光发生器具有体积小、重量轻、结构紧密、可直接调制、调制速度快、效率高、寿命长等优点，该激光发生器采用75Hz方波调制供电，工作时半导体激光器发出波长为630nm左右间歇式红色激光光束，调制信号由PLC控制器发出。所述激光接收器优选为光电传感器，其优选与布面呈30°角放置，在布面横向和纵向方向上优选各有一个激光接收器，两个激光接收器分别与所述激光发生器成90 °角， 激光接收器的采集频率为每秒10个，并将采集到的光信号转换为电压信号。所述激光散射仪还具有数据采集与转换器(A/D转换器)，其采用能与计算机兼容的综合接口板来进行数据采集与转换，以中断方式工作，通过激光接收器采集光强，获得一个0 5V的在时间和幅度上都连续变化的电压信号，电压信号经数据采集与转换器(A/D 转换器)转换后，变成在时间和幅度上都是离散的数字信号，然后把数字信号送到计算机， 由计算机进行处理，进行输出，通过RS-232串行接口传送给PLC控制器，通过PLC控制各步进电机运行。检测小车上装有四个带有轮缘的车轮，可以使检测小车沿着检测小车轨道行走。 检测小车步进电机的最大静转矩为2. 2N · m，型号可以为北京斯达微步控制有限公司生产的34H300BZ型步进电机，额定电压为220V，步进电机驱动的型号为MS-2H090M，驱动器电压为AC40V，电流为5A。检测小车轨道可以为鞍山市第三轧钢有限公司生产的GB6KG，头宽为25. 4mm，高度为50. 8mm，底板为50. 8mm，腰厚为4. 76mm，材质为QB235B。门型轨道支架采用钢管焊接而成，轨道支架和轨道利用螺栓固定，轨道支架通过地脚螺栓固定在地面上，地脚螺栓的材质为Q235钢。所述拉幅伸缩压轮机构包括6至10对伸缩压轮，进一步优选为8对伸缩压轮，所述伸缩压轮在螺旋进退装置的带动下运动，所述螺旋进退装置由螺旋进退装置步进电机带动，在螺旋进退装置步进电机和螺旋进退装置之间设有减速器，螺旋进退装置步进电机的型号可以为常州创伟电机电器有限公司生产的42BYGH4802型步进电机，步进电机的最大静转矩为0. 5N · m，步进电机驱动的型号为CW230。所述伸缩压轮对称分布在布料布面两侧的横向边缘上，伸缩压轮在动力机构的带动下，向两侧拉伸布面，调节布料横向幅度来调整密度，每对伸缩压轮之间的压力优选为230牛顿-270牛顿，进一步优选为250牛顿，所述每个伸缩压轮的轮宽为km-6cm，优选为 5cm0所述罗拉通过罗拉支架支撑，所述罗拉优选为两个，所述罗拉通过罗拉步进电机带动其旋转，从而使布料发生向前运动。即将进入染池的布料除了受到沿着向前方向的所谓纵向拉伸力以外，还受到横向的以外拉力，纵向拉力由两对布面罗拉之间的牵引力，以及布料布面重力构成，而横向拉力，之所以称为意外拉力，是因为来源每对罗拉压力不可能绝对均勻造成的，因此造成纵向牵拉力在同一布面上出现不均勻分布，也就出现了纱线密度不一致的现象，最终造成所有布面尽管在自动控制下张力基本一致，布面密度却不一致，本发明利用拉幅伸缩压轮机构对布料横向拉力作调整，通过密度调整后的布料，进入到染池中进行染色。在布料进入染池前，要进行布面密度检测，检测小车在工作过程中按照预设的速度和行程沿着布面横向的检测小车轨道作往复运动，激光发生器和激光接收器随着检测小车在布料的横向作往复运动，采集布面不同位置激光照射的散射光强，利用激光光源垂直向布面照射，通过激光接收器采集由布面散射回的激光，采集的信号经过放大和转换，得到离散的数字信号，将数字信号送给计算机，计算机将采集来的数据转换，得出布面密度，并与设定值相比较，最后根据比较结果，得出输出结果，并输出控制信号给PLC控制器，通过 PLC控制罗拉步进电机的转速，从而实现调整布面密度的目的，当在标准范围内通过调整罗拉步进电机转速，密度仍然不合格的情况下，控制拉幅伸缩压轮机构工作。本发明以计算机为控制核心，通过PLC控制器对各执行机构进行控制，实现对布面密度的调整，通过对染色泵和回流泵的控制实现对布料的均勻染色。本发明染色的布料优选为牛仔布布料。进一步优选，本发明的布料染色设备仅由上述部件构成。本发明还提供了采用上述的布料染色设备进行布料染色的方法，其包括第一步，采用布面密度控制装置检测待染色的布料的布面密度并将布面密度调整到设定值；第二步，将调整布面密度的布料送入所述隔离式精确控制染液浓度的染池进行染色。在所述第一步中，当检测到布面密度大于设定值时，所述PLC控制器控制布面密度控制装置的罗拉步进电机的转速增加，增大布面的张力，从而使布面密度减小，当检测到布面密度小于设定值时，所述PLC控制器控制罗拉步进电机的转速减小，减小布面的张力， 从而使布面密度增大，使布面密度基本保持不变。当检测到布面的密度偏离标准值，而布面张力在标准范围内调整力无法得到合适的布面密度时，可以判断出此时是横向窄幅造成了密度偏离标准值，通过PLC控制器控制布面密度控制装置的拉幅伸缩压轮机构对布料横向拉力作调整，通过密度调整后的布料，进入到染池中进行染色。所述第一步具体包括1.对所述布面密度控制装置的激光接收器进行调零处理，启动所述布面密度控制装置的激光发生器进行预热；2.启动布面密度控制装置的罗拉步进电机，带动布面密度控制装置的罗拉旋转， 使待染色的布料向前运动；
3.启动布面密度控制装置的检测小车步进电机，带动布面密度控制装置的检测小车沿着检测小车轨道作定向往复运动，通过激光发射器发射激光光源，照射到布料布面， 一部分激光通过布料布面缝隙透过布料，另一部分通过布料的经纱和纬纱漫反射回来，通过激光接收器接收漫反射光线，激光接收器采集来的光强信号经过放大后得到一个0 5V 的在时间和幅度上都连续变化的电压信号，电压信号通过A/D转换器，得到一个在时间和幅度上都是离散的数字信号，将离散的数字信号通过下位机PLC控制器传送给上位机计算机。计算机根据采集来的数据进行运算，得出结果，通过RS-232串行接口和PLC控制器进行通讯，将控制信号传给PLC控制器，罗拉步进电机的动作通过PLC控制进行控制，当检测到布面密度大于设定值时，控制罗拉步进电机的转速增加，增大布面的张力，从而使布面密度减小，当检测到布面密度小于设定值时，控制罗拉步进电机的转速减小，减小布面的张力， 从而使布面密度增大，使布面密度基本保持不变。当检测到布面的密度偏离标准值，而布面张力在标准范围内调整力无法得到合适的布面密度时，可以判断出此时是横向窄幅造成了密度偏离标准值，通过PLC控制器控制拉幅伸缩压轮机构对布料横向拉力作调整，通过密度调整后的布料，进入到染池中进行染色。所述第二步进一步包括a.在开始染色前，所述隔离式精确控制染液浓度的染池的标准染液池部分和染色池部分中放有浓度和配方相同的染液，储液池为空的；b.在进行染色时，染液经过染液输送管从标准染液池部分中吸入，对进入染色池部分的布料进行染色；c.当染色池部分中的染液液面高于设定的染液液面上限值时，控制排液阀门打开，将多余的染液排放到储液池部分中，当染色池部分中的染液液面回落到染液液面下限值时，关闭排液阀门；d.采用分光光度检测仪检测储液池部分中染液的浓度，根据检测到染液浓度大小，来决定向储液池部分中添加染料的多少，将储液池部分中染液的浓度调整到标准值，然后通过染液回流泵将储液池部分中的染液回流到标准染液池部分。本发明还提供了上述的布料染色设备及布料染色方法在布料染色工艺中的应用。以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。如图1和图2所示，本发明的布料染色设备由布面密度控制装置、隔离式精确控制染液浓度的染池、计算机和PLC控制器构成，所述计算机即为上位机，所述PLC控制器即为下位机，所述布面密度控制装置进一步由激光散射仪、拉幅伸缩压轮机构8和罗拉6构成， 所述激光散射仪由激光发生器3、激光接收器4、检测小车2、检测小车轨道和门型轨道支架 5，所述激光发射器3和所述激光接收器4安装在所述检测小车2上，位于所述检测小车2 的下部，所述检测小车2在所述检测小车轨道上往复运动，所述检测小车2轨道由门型支架 5支撑，所述激光发生器3和所述激光接收器4通过可调节的伸缩支架连接在检测小车2 上，可以通过调节伸缩支架，调整激光发生器和激光接收器距离布面的位置，所述伸缩支架为不锈钢。所述激光发生器3采用75Hz方波调制供电，工作时半导体激光器发出波长为 630nm左右间歇式红色激光光束。
所述激光接收器4为光电传感器，其与布面呈30°角放置，在布面横向和纵向方向上各有一个激光接收器4，两个激光接收器4分别与所述激光发生器3成90°角，激光接收器4的采集频率为每秒10个，并将采集到的光信号转换为电压信号。所述激光散射仪还具有数据采集与转换器(A/D转换器)，其采用能与计算机兼容的综合接口板来进行数据采集与转换，以中断方式工作，通过激光接收器采集光强，获得一个0 5V的在时间和幅度上都连续变化的电压信号，电压信号经数据采集与转换器(A/D 转换器)转换后，变成在时间和幅度上都是离散的数字信号，然后把数字信号送到计算机， 由计算机进行处理，进行输出，通过RS-232串行接口传送给PLC控制器，通过PLC控制各步进电机运行。检测小车2上装有四个带有轮缘的车轮，可以使检测小车沿着检测小车轨道行走。检测小车步进电机的最大静转矩为2. 2Ν·πι，型号为北京斯达微步控制有限公司生产的 34Η300ΒΖ型步进电机，额定电压为220V，步进电机驱动的型号为MS-2H090M，驱动器电压为 AC40V,电流为5Α。检测小车轨道为鞍山市第三轧钢有限公司生产的GB6KG，头宽为25. 4mm,高度为 50. 8mm，底板为 50. 8mm，腰厚为 4. 76mm，材质为 QB235B。门型轨道支架5采用钢管焊接而成，轨道支架和轨道利用螺栓固定，轨道支架通过地脚螺栓固定在地面上，地脚螺栓的材质为Q235钢。如图1和图6所示，所述拉幅伸缩压轮机构8包括8对伸缩压轮，所述伸缩压轮在螺旋进退装置的带动下运动，所述螺旋进退装置由螺旋进退装置步进电机带动，在螺旋进退装置步进电机和螺旋进退装置之间设有减速器，步进电机的型号为常州创伟电机电器有限公司生产的42BYGH4802型步进电机，步进电机的最大静转矩为0. 5N -m,步进电机驱动的型号为CW230。所述罗拉6通过罗拉支架7支撑，所述罗拉为两个，所述罗拉通过罗拉步进电机带动其旋转，从而使布料发生向前运动。如图5所示，隔离式精确控制染液浓度的染池由三部分构成，分别为用于存储染液的标准染液池部分9、用于染色的染色池部分10和用于调整染液浓度的储液池部分11， 所述标准染液池部分9、所述染色池部分10和所述储液池部分11按左中右的顺序分布。所述标准染液池部分9中设置有吸液管12和染色泵13，所述吸液管12的一端为扁喇叭口型，便于吸入更多的染液，更有利于保证染液浓度的均勻，所述吸液管12的另一端与所述染色泵13连接，所述染色泵为染色提供动力，染液经过所述染色泵13后进入到所述染色池部分10的染色管22中。如图7所示，所述吸液管的扁喇叭口型一端，喇叭口端为椭圆形，椭圆形的长径为 400mm,短径为200mm，喇叭口的长度为150mm，与所述喇叭口端相对的所述吸液管的细端的管径为80mm。所述染色泵13为离心泵，其为浙江凯程泵阀有限公司生产的25FY-16，形式为长轴立式离心泵，电机功率为1. 5KW，轴功率为0. 713KW。所述染色池部分10包括染色管22、上限位传感器20和下限位传感器21，所述染色管22与所述标准染液池部分9的染色泵13相连接，所述染色管22为U型结构，在染色管22上开有密集的出液孔15，染液通过所述出液孔15不断地涌出到牛仔布上，染液输送管14起到连接作用，将标准染液池部分9和染色池部分10连接在一起。所述染色管22的结构为U型结构，布料位于U型结构的中空位置，U型结构与布料的正反两面相邻的两边均具有所述出液孔15，染液源源不断的涌向布料的布面，保证了布料所接触的染液浓度始终保持一致，避免了采用普通染色方法时，因布料带走与其接触的染液中的染料，使布料周围染液浓度降低，而造成的染色不均的情况，保证染色效果。所述染色管22的直径为80mm，材质为不锈钢材质，所述染色管的上的所述出液孔的直径为10mm，各个出液孔之间的间隔为10mm。所述储液池部分11由分光光度检测仪、排液阀门管道、回流泵18、回流管道19和过滤网17，所述储液池部分的作用是用来储存染色后的染液。所述储液池部分11和所述染色池部分10通过所述排液阀门管道连通，由于从染色管中涌出的染料剂量始终大于布料吸附的染料计量，染色池部分中的染液会逐渐增多， 当所述染色池部分中的染液液面高于设定的染液液面上限值时(通过上限位传感器20反馈信息)，控制所述排液阀门管道上的排液阀门16打开，将多余的染液排放到所述储液池部分中，当所述染色池部分中的染液液面回落到染液液面下限值时(通过上限位传感器20 反馈信息)，关闭所述排液阀门16。所述染色池部分10和所述储液池部分11连通的所述排液阀门管道上设有过滤网 17，将染布过程中产生的杂质过滤出来，保证储液池部分中染液经浓度调整后可重复使用。所述分光光度仪的型号可以为展色丽科技有限公司生产的ColOr-Eye7000A型分光光度仪，所述分光光度检测仪位于所述储液池部分11中，检测所述储液池部分11中染液的浓度，根据检测到染液浓度大小，来决定向所述储液池部分11中添加染料的多少，将所述储液池部分中染液的浓度调整到标准值，然后通过染液回流泵18将所述储液池部分11 中的染液回流到所述标准染液池部分9中。所述回流泵18为浙江凯程泵阀有限公司生产的25AFB\FB_25型耐腐蚀泵，电机功率为0. 9KW，轴功率为2. 2KW。所述回流管道19直径为100mm，材质为不锈钢。如3和图4所示，在生产过程中，牛仔布在罗拉6的带动下向染料池运动，在牛仔牛仔布布面进入染池前对牛仔布布面密度进行检测，在牛仔布上方设有检测小车2，检测小车沿着检测小车轨道定速作往复运动，激光发生器3在工作前要进行预热，预热时间为20 分钟左右，激光接收器4在工作前要进行调零处理，在无激光光源时，横向激光接收器的输出电压为0V，当激光信号完全的反射进光强接收器时设定为5V，然后启动罗拉步进电机带动罗拉6旋转，牛仔布随之向前运动，同时启动检测小车步进电机，带动检测小车沿着检测小车轨道作定速往复运动，激光光源和光强接收器在检测小车的带动下，沿着牛仔布布面的横向往复运动，通过激光光源发射激光，照射到牛仔布布面，一部分激光通过牛仔布布面缝隙透过牛仔布，另一部分通过牛仔布的经纱和纬纱漫反射回来，通过激光接收器4接收漫反射光线，激光接收器4采集来的光强信号经过放大后得到一个0 5V的在时间和幅度上都连续变化的电压信号，电压信号通过A/D转换器，得到一个在时间和幅度上都是离散的数字信号，将离散的数字信号通过下位机PLC控制器传送给上位机计算机。计算机根据采集来的数据进行运算，得出结果，通过RS-232串行接口和PLC控制器进行通讯，将控制信号传给PLC控制器，罗拉步进电机的动作通过PLC控制器进行控制，当检测到牛仔布布面密度大于设定值时，控制罗拉步进电机的转速增加，增大牛仔布布面的张力，从而使牛仔布布面密度减小，当检测到牛仔布布面密度小于设定值时，控制罗拉步进电机的转速减小，减小牛仔布布面的张力，从而使牛仔布布面密度增大，使牛仔布布面密度基本保持不变。当检测到牛仔布布面的密度偏离标准值，而牛仔布布面张力在标准范围内调整力无法得到合适的牛仔布布面密度时，可以判断出此时是横向窄幅造成了密度偏离标准值，一般来说在张力恒定的基本条件下达到之后，而密度是偏大的，即可判定发生了窄幅现象，利用拉幅伸缩压轮机构8对牛仔布横向拉力作调整，通过密度调整后的牛仔布，进入到染池中进行染色，本发明在牛仔布进入染池前的两组罗拉之间设置有8对拉幅伸缩压轮机构，每对伸缩压轮压紧在牛仔布布面横向边缘上，每对伸缩压轮之间的压力为250牛顿，轮宽为5cm，经过密度调整后的牛仔布在罗拉的牵引下进入到染池中，经过染色管22，染色管22对其染色后，牛仔布在罗拉的牵引从染池另一端离开染池，完成染色过程。牛仔布通过罗拉6牵引，垂直进入到染色池部分10中，由染色管22进行染色，在开始染色前，标准染液池部分9和染色池部分10中放有浓度和配方相同的染液，储液池部分11为空的，在进行染色工作时，染液经过染液输送管14从标准染液池部分9中吸入，在染色池部分10中对牛仔布进行染色，储液池部分11的作用是用来储存染色后的染液，由于从染色管22中涌出的染料剂量始终大于牛仔布吸附的染料计量，染色池部分10中的染液会逐渐增多，当染色池部分10中的染液液面高于设定的染液液面上限值时，控制排液阀门 16打开，将多余的染液排放到储液池部分11中，当染色池部分10中的染液液面回落到染液液面下限值时，关闭排液阀门16。染色池部分10和储液池部分11连通的管道上设有过滤网17，将染布过程中产生的杂质过滤出来，保证储液池中染液经浓度调整后可重复使用。 在储液池部分11中的分光光度检测仪，检测储液池部分11中染液的浓度，根据检测到染液浓度大小，来决定向储液池部分11中添加染料的多少，将储液池部分11中染液的浓度调整到标准值，然后通过染液回流泵将储液池部分11中的染液回流到标准染液池部分9中。染色管22由染色泵提供动力，染色管22在工作过程中，不间断地从标准染液池中泵取染液， 然后从出液孔15涌出，染液源源不断的涌向牛仔布布面，保证了牛仔布所接触的染液浓度始终保持一致，避免了采用普通染色方法时，因牛仔布带走与其接触的染液中的染料，使牛仔布周围染液浓度降低，而造成的染色不均的情况。所有上述的首要实施这一知识产权，并没有设定限制其他形式的实施这种新产品和/或新方法。本领域技术人员将利用这一重要信息，上述内容修改，以实现类似的执行情况。但是，所有修改或改造基于本发明新产品属于保留的权利。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
权利要求
1.一种布料染色设备，其特征在于，包括布面密度控制装置、隔离式精确控制染液浓度的染池、计算机和PLC控制器；所述布面密度控制装置包括拉幅伸缩压轮机构，其用于调整布料的横向拉力。
2.如权利要求1所述的布料染色设备，其特征在于所述布面密度控制装置还包括激光散射仪，所述激光散射仪包括激光发生器、激光接收器、检测小车、检测小车轨道和门型轨道支架，所述激光发射器和所述激光接收器安装在所述检测小车上，位于所述检测小车的下部，所述检测小车在所述检测小车轨道上往复运动，所述检测小车轨道由门型支架支撑。
3.如权利要求1或2所述的布料染色设备，其特征在于所述拉幅伸缩压轮机构包括6 至10对伸缩压轮，进一步优选为8对伸缩压轮，所述伸缩压轮在螺旋进退装置的带动下运动，所述螺旋进退装置由螺旋进退装置步进电机带动，在螺旋进退装置步进电机和螺旋进退装置之间设有减速器。
4.如权利要求1至3所述的布料染色设备，其特征在于所述隔离式精确控制染液浓度的染池至少包括三部分，分别为用于存储染液的标准染液池部分、用于染色的染色池部分和用于调整染液浓度的储液池部分。
5.如权利要求1至4所述的布料染色设备，其特征在于所述标准染液池部分中设置有吸液管和染色泵，所述染色泵为染色提供动力，染液经过所述染色泵后进入到所述染色池部分的染色管中，所述吸液管的一端为扁喇叭口型，喇叭口端为椭圆形，椭圆形的长径优选为380mm-420mm，进一步优选为400mm，短径优选为180mm-220mm，进一步优选为200mm，与所述喇叭口端相对的所述吸液管的细端的管径为70mm-90mm，进一步优选为80mm。
6.如权利要求1至5所述的布料染色设备，其特征在于所述染色池部分包括染色管、 上限位传感器和下限位传感器，所述染色管与所述标准染液池部分的染色泵相连接，所述染色管为U型结构，在其上开有密集的出液孔，染液通过所述出液孔不断地涌出到布料上， U型染色管通过染液输送管与所述染色泵连接，将标准染液池部分和染色池部分连接在一起，布料位于U型结构的中空位置，U型结构与布料的正反两面相邻的两边均具有所述出液孔。
7.如权利要求1至6所述的布料染色设备，其特征在于所述储液池部分包括分光光度检测仪、排液阀门管道、回流泵、回流管道和过滤网；所述储液池部分和所述染色池部分通过所述排液阀门管道连通，当所述染色池部分中的染液液面高于设定的染液液面上限值时，控制所述排液阀门管道上的排液阀门打开，将多余的染液排放到所述储液池部分中，当所述染色池部分中的染液液面回落到染液液面下限值时，关闭所述排液阀门。
8.一种采用权利要求1至7任一项所述的布料染色设备进行布料染色的方法，其特征在于，包括第一步，采用所述布面密度控制装置检测待染色的布料的布面密度并将布面密度调整到设定值；第二步，将调整布面密度的布料送入所述隔离式精确控制染液浓度的染池进行染色。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于在所述第一步中，当检测到布面密度大于设定值时，所述PLC控制器控制布面密度控制装置的罗拉步进电机的转速增加，增大布面的张力，从而使布面密度增大，当检测到布面密度小于设定值时，所述PLC控制器控制罗拉步进电机的转速减小，减小布面的张力，从而使布面密度减小，使布面密度基本保持不变。当检测到布面的密度偏离标准值，而布面张力在标准范围内调整力无法得到合适的布面密度时，可以判断出此时是横向窄幅造成了密度偏离标准值，通过PLC控制器控制布面密度控制装置的拉幅伸缩压轮机构对布料横向拉力作调整，通过密度调整后的布料，进入到染池中进行染色。
10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于所述第二步进一步包括a.在开始染色前，所述隔离式精确控制染液浓度的染池的标准染液池部分和染色池部分中放有浓度和配方相同的染液，储液池部分为空的；b.在进行染色时，染液经过染色管从标准染液池部分中吸入，对进入染色池部分的布料进行染色；c.当染色池部分中的染液液面高于设定的染液液面上限值时，控制排液阀门打开，将多余的染液排放到储液池部分中，当染色池部分中的染液液面回落到染液液面下限值时， 关闭排液阀门；d.采用分光光度检测仪检测储液池部分中染液的浓度，根据检测到染液浓度大小，来决定向储液池部分中添加染料的多少，将储液池部分中染液的浓度调整到标准值，然后通过染液回流泵将储液池部分中的染液回流到标准染液池部分。
全文摘要
一种布料染色设备，其包括布面密度控制装置、隔离式精确控制染液浓度的染池、计算机和PLC控制器；所述布面密度控制装置包括拉幅伸缩压轮机构，其用于调整布料的横向拉力。本发明利用拉幅伸缩压轮机构对布料横向拉力作调整，通过密度调整后的布料，利用隔离式精确控制染液浓度的染池进行染色，采用本发明的布料染色设备解决了紧靠检测布料布面张力不能精确控制布料布面密度以及染液浓度无法准确控制而导致的布料上色不匀的问题。
文档编号D06B5/08GK102493140SQ201110367048
公开日2012年6月13日 申请日期2011年11月9日 优先权日2011年11月9日
发明者刘立, 姜宜宽, 宋承鑫, 宋桂玲, 张立勇, 杨强, 王建新 申请人:淄博兰雁集团有限责任公司