专利名称：超声波异纤清除分拣机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种超声波异纤清除分拣机，具体地说是用于纺纱厂清花车间的原棉异物探测，属于纺织机电设备技术领域。
背景技术：
目前，纺纱厂清梳车间的原棉异性纤维清除通常是通过CCD摄像头摄像采样或采用紫外线技术或光电技术对白色异纤清除。利用DSP进行高速数据处理，通过工控机总体协调控制相应外围设备剔除不符合标准的杂质，并可实时显示管道中流动的棉花。由于CCD摄像头在摄像过程中，“三丝”如果被棉花包在中间，就很难拍摄到，如果将棉花打成网状，易对棉的纤维造成损伤，并且在摄像过程中的机械结构繁琐复杂，制造成本高，价格昂贵。若采用紫外线技术、光电技术，虽对白色异纤清除效果有所提高，但检测手段单一，不能起到检测优势互补作用。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种超声波异纤清除分拣机。其超声波信号能穿透原棉，棉花吸收超声波发射信号的能量大，而白色异纤等物质相对密度大，吸收超声波信号的能量小，因此反射不同强度的超声波信号，容易将原棉表面及里面的异纤排除；能有效自动分离纺织厂原棉中的异性纤维，消除杂质，除杂率高，精度高，并能使正常的无异纤棉经出棉风管流出。
本发明的主要解决方案是这样实现的本发明主要采用顶部进棉风管与壳体顶部进棉开口连接，下沿连接有机玻璃，有机玻璃安装在壳体顶部和中部风管之间，驱动电路板、数控电路板、编码接口电路板分别安装在高速驱动阀下面，驱动高速驱动阀通断，风扇安装在高速驱动电磁阀的侧面，储气罐安装在壳体内底部风管上或中部隔板一侧，灯管分别安装在壳体前后有机玻璃上侧，光电传感器及支架分别安装在壳体前后有机玻璃上侧，紧邻灯管中部，传感器信号电路板分别安装在传感器架上，中部风管位于壳体内中后部，中部隔板与中部风管底部齐平，废棉箱位于壳体后下部，上接中部风管，底部风管位于壳体底部，气动门位于废棉箱底部，不间断电源安装在中部隔板上，信号控制电路板安装在工控机上部，电源板安装在信号控制电路板旁边，工控机安装在壳体内中部隔板上。特征是超声波传感器安装在壳体内顶部进棉风管一侧，超声波信号电路板安装在超声波传感器下部，灯管驱动器安装在壳体内部两侧挂架上，高速驱动电磁阀安装在壳体前面有机玻璃下侧。
本发明与已有技术相比具有以下优点本发明结构简单、紧凑，合理；由于系统采用超声波发射信号，同时又结合光电扫描技术，二道检测关卡，精度高，清除效率高，超声波能穿透棉花，能将白色及其它异纤清除；无论它在棉花的表面还是夹在棉花的中间，反射不同强度的超声波信号，容易将棉花表面及里面的异纤排除；由于配有56只高速驱动阀及44对88只超声波传感器、224只光电传感器，能连续高效进行超声波与光电相结合检测；探出率良好时不低于85％，分辨率不小于1CM2，输梳流量不大于18m/s，在线产量1000kg/h(可调)；用途广，可与多种品牌的清花设备联合使用，可清除白色丙纶丝、布片、鸡毛、头发、皮革、油棉、木屑、绳索、纸张、麻丝等。
图1、图2、图3分别为本发明结构外形图。
图4为本发明内部结构主视图。
图5为本发明内部结构侧视图。
图6为本发明系统控制结构方框原理图。
图7为本发明光电传感器信号电路方框原理图。
图8为本发明数控电路方框原理图。
图9为本发明驱动电路方框原理图。
图10为本发明编码接口电路方框原理图。
图11为本发明信号控制电路方框原理图。
图12为本发明超声波传感器板方框原理图。
具体实施例方式
下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述本发明主要由显示器1、前门2、报警灯3、出棉风口4、配电箱5、后上侧门6、废棉排除口7、观察窗8、顶部进棉风管9、超声波传感器10、超声波信号电路板11、有机玻璃12、灯管驱动器13、高速驱动电磁阀14、驱动电路板15、灯管开关16、储气罐17、灯管18、光电传感器及支架19、光电传感器信号电路板20、中部风管21、中部隔板22、废棉箱23、底部风管24、气动门25、底座26、不间断电源27、数控电路板28、编码接口电路板29、风扇30、信号控制电路31、电源板32、工控机33、壳体34等组成。
本发明主要采用在壳体34上分别设置有显示面板1、前门2、后上侧门6，彩屏液晶显示器(显示面板)位于机器右上方，系统主要通过此人机界面进行操作。报警灯3安装在壳体34顶部，在壳体34下部设有出棉风口4，配电箱5设在前门2内，在配电箱5内安装灯管开关16。废棉排除口7与壳体34底部风管连接，观察窗8设置在后上侧门6与废棉排除口7中间。顶部进棉风管9与壳体34顶部进棉开口连接，下沿连接有机玻璃12，提供进棉入口。有机玻璃12安装在壳体34顶部和中部风管21之间，提供透明检测通道。超声波传感器10安装在壳体34内顶部进棉风管一侧，超声波信号电路板11安装在超声波传感器10下部，超声波传感器10采用30～80对(60～160只)。灯管驱动器13安装在壳体34内部两侧挂架上，驱动灯管亮度。高速驱动电磁阀14安装在壳体34前面有机玻璃12下侧，共计45～70只，驱动废棉至废棉箱。驱动电路板15、数控电路板28、编码接口电路板29分别安装在高速驱动电磁阀14下面，驱动高速阀通断。风扇30安装在高速驱动电磁阀14的侧面。储气罐17视情况安装在壳体34内底部风管24上或中部隔板22一侧，提供高压气源。灯管18分别安装在壳体34前后有机玻璃12上侧，提供检测光源。光电传感器及支架19分别安装在壳体34前后有机玻璃12上侧，紧邻灯管18中部，挂接光电传感器电路板20。光电传感器信号电路板20分别安装在传感器及传感器架19上，传感器及传感器架19采用200～300只。中部风管21作为壳体34一部分，位于壳体34内中后部，提供废棉喷除路径和观察窗口。中部隔板22与中部风管21底部齐平，提供安装平台，密封防尘。废棉箱23位于壳体34后下部，上接中部风管21，接受喷除的废棉。底部风管24位于壳体34底部，提供出棉通道。气动门25位于废棉箱底部，由工控机33控制，提供废棉排除通道关口。底座26便于设备平稳安装。不间断电源27安装在中部隔板22之上，为工控机33提供不间断电源。信号控制电路板31安装在工控机33上部，电源板32安装在信号控制电路板31的旁边。触摸显示器安装在壳体34门上，工控机33安装在壳体34内中部隔板22上，控制设备。
本发明在驱动电路板15、光电传感器信号电路板20、数控电路板28、编码接口电路板29、信号控制电路31、电源板32上分别装有电子线路，其连接关系及工作原理如下如图6所示本发明系统控制结构方框原理图由配电箱提供电源(220VAC)给灯管驱动器、UPS及电源板，电源板至信号控制电路。采用信号控制电路发出控制信号经灯管驱动器，灯管驱动器控制灯管发亮。由超声波传感器信号电路及光电传感器信号电路发出多路采集信号经信号控制电路发出控制信号至工控机，工控机发出控制信号分别给显示器及编码接口电路，编码接口电路分别连接数控电路及驱动电路，数控电路控制报警灯、气动门及风扇、风机、灯管开关，驱动电路控制电磁阀组件。各电路及部件通过导线连接。
如图7所示本发明光电传感器信号电路方框原理图采用12V直流电源分别输至传感器电路1、2、16，传感器电路1、2、16分别连接放大电路，放大电路分别连接模拟信号接口电路。模拟信号接口电路通过扁平电缆连接信号控制电路，传送传感器模似信号；直流电源通过扁平电缆连接信号控制电路，信号控制电路的直流电源由电源电路提供。各电路及部件通过导线连接。
如图8所示本发明数控电路方框原理图采用5V直流电源分别输至驱动电路信号接口及继电器驱动电路；驱动电路信号接口连接信号接口电路，信号接口电路连接继电器驱动电路。采用24V直流电源连接驱动接口电路，信号接口电路连接光电隔离电路，光电隔离电路连接驱动接口电路。各电路及部件通过导线连接。
如图9所示本发明驱动电路方框原理图采用5V直流电源输至驱动电路信号接口，驱动电路信号接口连接信号接口电路；采用24V直流电源连接功率驱动电路，信号接口电路连接光电隔离电路，电隔离电路连接功率驱动电路。各电路及部件通过导线连接。
如图10所示本发明编码接口电路方框原理图采用工控机数字接口1、工控机数字接口2分别发出控制信号给电磁阀驱动板信号接口，工控机数字接口1连接工控机5V直流电源。各电路及部件通过导线连接。
如图11所示本发明信号控制电路方框原理图采用12V直流电源分别输入灯管驱动接口电路、声波发射板电源接口电路、工控机信号接口电路，5V直流电源输入工控机信号接口电路，工控机信号接口电路与灯管驱动接口电路连接；12V直流电源分别输入光电信号接口电路及声波接受信号接口电路，光电信号接口电路及声波接受信号接口电路分别连接工控机信号接口电路。
如图12所示本发明超声波传感器板采用超声波传感器通过导线连接信号放大器A，超声波传感器将接收到的反射回波信号转换成电信号；信号放大器A通过导线连接带通滤波器，信号放大器A对超声波传感器送出的微弱电信号进行放大，达到足够高的电平以便后续电路能够正常处理，有效鉴别反射回波的强弱；带通滤波器通过导线连接信号放大器B，带通滤波器滤除可能存在的干扰信号，取出有用信号，减小干扰信号对检测微弱信号的影响，有效提高检测灵敏度；信号放大器B通过导线连接检波器，信号放大器B对经过带通滤波处理后的信号作进一步的放大，便于后续电路有效分析处理更微弱的反射回波信号；检波器通过导线连接低通滤波器，检波器对幅度受反射回波强弱调制的超声波信号进行检波处理，取出反映反射回波强弱的低频信号，该信号间接反映了在检测区域是否存在异纤及异纤的大小；低通滤波器滤除检波后信号中存在的超声波载波信号，分离出反映反射回波强弱的低频信号至信号输出。
异纤通常比棉花有更高的密度，密度不同对超声波的吸收及反射特性也不同，利用这一特性，将超声波发射到被检测物，通过检测超声波的反射回波强度及强度变化即可有效地将异纤从棉花中分辨出来。超声波传感器板的作用就是检测反射回波信号，通过放大、滤波、检波及低通滤波等处理将反射回波信号的强度及强度变化转换成低频电信号，供分拣机作进一步处理。
本发明的工作原理及工作过程本发明采用220VAC电源线连接在配电箱5中，配电箱5内配有一些电源继电控制开关和24V开关电源及+/-12VDC电源板32等。
采用不间断电源27通过电源电缆连接到工控机33和触摸显示器1，提供不间断电源；工控机33和触摸显示器1通过专用视频信号电缆连接，工控机33通过扁平信号电缆分别连接到驱动系统电路和信号控制电路板31上。工控机33是设备是核心控制部分。
数字驱动系统由数控电路板28、驱动电路板15和编码接口电路板29组成；工控机33通过扁平电缆直接连接到编码接口电路29来传送处理器数字控制信号；编码接口电路29通过一根扁平电缆连接到驱动电路板15和数控电路板28上，从而将处理器命令信号驱动对应的控制元器件，实现数字控制功能。驱动电路板15经由光电隔离和功率输出电路分别通过电线端子连接到高速电磁阀组件14，驱动对应的高速电磁阀；数控电路板28通过继电器输出控制报警灯3、气动门25、风扇30和灯管开关16。
信号控制电路板31则通过扁平信号电缆连接到超声波传感器信号电路板11、光电传感器信号电路板20，通过扁平电缆向超声波传感电路、光电传感器电路提供+/-12V直流电源，并多路采集信号，通过连接到工控机33的专用电缆将所接受的采集信号送到工控机33处理；同时通过模拟信号输出电路输出1～10V直流电压，经由连接到灯管驱动器13，从而驱动对应的荧光灯管。
超声波传感器信号电路板11，通过扁平电缆彼此相连，之后连接到信号控制电路板31的模拟信号接口上，通过信号控制电路板将多路模拟采集信号送到工控机33上。
光电传感器信号电路板20共有16块，通过扁平电缆彼此相连，最后连接到信号控制电路板31的模拟信号接口上，通过信号控制电路板将多路模拟采集信号最终送到工控机33上。
电源板32把220VAC电源通过转换模块转换为+/-12V直流电源，提供给信号控制电路板31和光电传感器信号电路板20。
本发明开松原棉经负压输送管道首先进入设备顶部风管接口，在通过透明探测通道时，系统采用超声波发射信号，同时又结合光电扫描技术，二道检测关卡，超声波能穿透棉花，并在极短的时间内进行异纤判别和坐标计算，依据判别结果即时驱动对应坐标的高速电磁阀，从而释放高压气流将异纤和污染原棉喷除出输棉管道，并由废棉收集系统自动处理。
权利要求
1.一种超声波异纤清除分拣机，顶部进棉风管(9)与壳体(34)顶部进棉开口连接，下沿连接有机玻璃(12)，有机玻璃(12)安装在壳体(34)顶部和中部风管(21)之间，驱动电路板(15)、数控电路板(28)、编码接口电路板(29)分别安装在高速驱动电磁阀(14)下面，风扇(30)安装在高速驱动电磁阀(30)的侧面，储气罐(17)安装在壳体(34)内底部风管(24)上，光电传感器及支架(19)分别安装在壳体(34)前后有机玻璃(12)上侧，传感器信号电路板(20)分别安装在传感器架(19)上，中部风管(21)位于壳体(34)内中后部，废棉箱(23)位于壳体后下部，上接中部风管(21)，底部风管(24)位于壳体(4)底部，信号控制电路板(31)安装在工控机(33)上部，电源板(32)安装在信号控制电路板(31)旁边，工控机(33)安装在壳体(34)内中部隔板(22)上，其特征是超声波传感器(10)安装在壳体(34)内顶部，超声波信号电路板(11)安装在超声波传感器(10)下部，高速驱动电磁阀(14)安装在壳体(34)前面有机玻璃(12)下侧。
2.根据权利要求1所述的超声波异纤清除分拣机，其特征在于所述的超声波传感器(10)采用30～80对为60～160只。
3.根据权利要求1所述的超声波异纤清除分拣机，其特征在于所述的传感器及传感器架(19)采用200～300只。
4.根据权利要求1所述的超声波异纤清除分拣机，其特征在于所述的超声波信号电路板(11)采用超声波传感器通过导线连接信号放大器(A)，超声波传感器将接收到的反射回波信号转换成电信号；信号放大器(A)通过导线连接带通滤波器，信号放大器(A)对超声波传感器送出的微弱电信号进行放大，达到足够高的电平以便后续电路能够正常处理，有效鉴别反射回波的强弱；带通滤波器通过导线连接信号放大器(B)，带通滤波器滤除可能存在的干扰信号，取出有用信号，减小干扰信号对检测微弱信号的影响，有效提高检测灵敏度；信号放大器(B)通过导线连接检波器，信号放大器(B)对经过带通滤波处理后的信号作进一步的放大，便于后续电路有效分析处理更微弱的反射回波信号；检波器通过导线连接低通滤波器，检波器对幅度受反射回波强弱调制的超声波信号进行检波处理，取出反映反射回波强弱的低频信号；低通滤波器滤除检波后信号中存在的超声波载波信号，分离出反映反射回波强弱的低频信号至信号输出。
全文摘要
本发明涉及一种超声波异纤清除分拣机，具体地说是用于纺纱厂清花车间的原棉异物清除。其主要采用驱动电路板、数控电路板、编码接口电路板分别安装在高速驱动阀下面，传感器信号电路板安装在传感器架上，信号控制电路板安装在工控机上部，电源板安装在信号控制电路板旁边，工控机安装在壳体内中部隔板上；特征是超声波传感器安装在壳体内顶部，超声波信号电路板安装在超声波传感器下部，高速驱动电磁阀安装在壳体前面有机玻璃下侧。本发明超声波信号能穿透棉花，吸收超声波发射信号的能量大，容易将棉花表面及里面的异纤排除；能有效自动分离原棉中的异性纤维，消除杂质；除杂率高，精度高，并能使正常的无异纤棉经出棉风管流出。
文档编号G01N29/04GK101015828SQ20071001976
公开日2007年8月15日 申请日期2007年2月9日 优先权日2007年2月9日
发明者周济恒 申请人:周济恒