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        棉花預(yù)平衡樣品自動取樣連續(xù)檢測系統(tǒng)的研究

        2019-11-09 05:33:34連素梅傅科杰
        棉紡織技術(shù) 2019年11期
        關(guān)鍵詞:設(shè)置檢測

        連素梅 李 朋 劉 俊 王 銘 傅科杰

        (1.石家莊海關(guān),河北石家莊,050051;2.烏魯木齊海關(guān),新疆烏魯木齊,830011;3.青島海關(guān),山東青島,266555;4.寧波海關(guān),浙江寧波,315100)

        隨著科學(xué)技術(shù)在棉花產(chǎn)業(yè)的發(fā)展應(yīng)用,傳統(tǒng)的感官檢測或單一指標(biāo)測試儀逐漸被大容量棉花快速測試儀(簡稱HVI)所替代。根據(jù)現(xiàn)行國家棉花檢測標(biāo)準(zhǔn),使用HVI檢測棉花樣品之前,必須在恒溫恒濕室靜置平衡24 h以上,恒溫恒濕室的空氣環(huán)境控制在溫度(20±2)℃,相對濕度(65±3)%。目前,棉花樣品平衡過程大都是在檢測室中進(jìn)行,將檢測室設(shè)置成恒溫恒濕的獨立空間,同時作為平衡室和檢測室使用,即一室兩用[1]。這種情況存在種種弊端,不利于樣品的溫濕度平衡。因此,需要對棉花樣品恒溫恒濕實驗室進(jìn)行科學(xué)合理的布局設(shè)計并開發(fā)一種能夠連續(xù)進(jìn)行棉花樣品輸送和檢測的方法,是本領(lǐng)域急需解決的問題。

        1 現(xiàn)行棉花恒溫恒濕實驗室布局及存在的問題

        根據(jù)棉花檢驗標(biāo)準(zhǔn)的要求,棉花檢驗實驗室需配備恒溫恒濕實驗室,用以對棉花樣品進(jìn)行溫濕度平衡預(yù)處理。目前棉花實驗室的布局設(shè)計主要存在兩種方式:一是平衡處理室與檢測室分開,當(dāng)樣品在平衡室完成溫濕度處理滿24 h后,人工將這些樣品從平衡間移至檢測室進(jìn)行檢測,如圖1所示;二是樣品平衡間與檢測室設(shè)置為同一個房間,棉花樣品與檢測設(shè)備均處于同一恒溫恒濕環(huán)境中,樣品平衡處理好后可直接進(jìn)行檢測[2],如圖2所示。

        圖1 平衡室與檢測室分開布局

        圖2 平衡室與檢測室在一起布局

        上述棉花恒溫恒濕實驗室的設(shè)計布局存在如下不足。

        (1)單獨設(shè)置溫濕度平衡間的實驗室由于需要將棉花樣品統(tǒng)一放置到房間內(nèi)進(jìn)行平衡,就使得工作人員在存取樣品時頻繁進(jìn)出該房間,尤其是在檢測工作量比較大房間內(nèi)樣品流動頻繁的情況下,使得平衡間內(nèi)溫濕度會因此發(fā)生大幅度變化,不利于房間的溫濕度控制,影響樣品回潮率平衡效果及檢測結(jié)果。

        (2)未單獨設(shè)置樣品平衡室,檢測室同時作為平衡室使用,往往需要兼顧樣品和儀器所占用空間,其房間面積往往較大從而加大了實驗室溫濕度控制的難度,導(dǎo)致恒溫室故障率較高,影響檢測效率和結(jié)果的準(zhǔn)確性。

        2 棉花溫濕平衡樣品自動連續(xù)取樣系統(tǒng)的設(shè)計及工作原理

        2.1 工作原理

        針對上述兩種恒溫恒濕室布局設(shè)計存在的問題,為了最大程度減少影響溫濕度的不利因素,棉花溫濕平衡樣品自動連續(xù)取樣檢測系統(tǒng)(以下簡稱連續(xù)取樣檢測系統(tǒng))設(shè)計為單獨設(shè)置樣品平衡室,從而降低外界環(huán)境、檢測設(shè)備以及人員對平衡間環(huán)境的干擾影響,同時還需要避免人員進(jìn)出平衡間造成的溫濕度波動。

        連續(xù)取樣檢測系統(tǒng)是將平衡室和檢測室隔離開,同時將平衡室和檢測室均設(shè)置為恒溫恒濕的獨立空間,兩室緊鄰,在平衡室內(nèi)安裝升降機器人用以識別、抓取待檢樣品,貫穿平衡室和樣品室安裝輸送帶,用以傳送待檢樣品[3]。具體工作原理為,當(dāng)待檢樣品在平衡室達(dá)到平衡時間要求后,位于檢測室的檢測人員直接下達(dá)指令通過升降機器人將裝有待檢樣品的平衡筐移動到輸送帶上,輸送帶將平衡筐輸送至檢測室備檢。由于平衡室和檢測室均為恒溫恒濕空間,因此待檢樣品進(jìn)入檢測室后能夠及時進(jìn)行檢測。整個過程都由檢測人員操控,而且無需人員出入平衡室和檢測室,實現(xiàn)自動取樣連續(xù)檢測,最大程度減少對平衡及檢測環(huán)境的溫濕度影響,可確保檢測結(jié)果準(zhǔn)確性,有利于檢測效率的充分提高。

        2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

        連續(xù)取樣檢測系統(tǒng)(圖3),主要包括兩套平衡架2、軌道3、升降機器人4和輸送帶5,輸送帶位于平衡室1內(nèi)且其另外一端伸入檢測室7內(nèi),兩套平衡架位于平衡室內(nèi)、且相對設(shè)置在輸送帶兩側(cè),平衡架用于放置平衡筐,每套平衡架與輸送帶之間設(shè)置一套軌道,升降機器人(圖4)安裝在軌道上、且可沿軌道滑動,升降機器人用于從平衡架上取出平衡筐,并將平衡筐置于輸送帶上,輸送帶用于將平衡筐從平衡室輸送到檢測室[4]。

        圖3 連續(xù)取樣裝置設(shè)計布局圖

        1-平衡室;2-平衡架;3-軌道;4-升降機器人;5-輸送帶;6-檢測臺;7-檢測室

        平衡架為框架結(jié)構(gòu),平衡架上設(shè)置至少兩列平衡筐容納空間,每列至少放置兩套平衡筐,平衡筐與平衡架滑動配合。

        平衡筐為上開口的矩形箱體結(jié)構(gòu),其側(cè)板和底板上分別開設(shè)透氣孔,平衡筐的底板下表面對稱設(shè)置兩道條形滑塊,平衡架上的容納空間底部固定設(shè)置兩套條形滑槽,條形滑塊與條形滑槽滑動配合,平衡筐的底板下表面中部還設(shè)有與條形滑塊平行的齒條。

        升降機器人(圖4)是連續(xù)取樣檢測裝置的關(guān)鍵核心部分,主要包括支撐板1、升降液壓缸2、四根導(dǎo)柱3、托板4、平衡筐5、滑塊6、齒輪7、平移電機和平移液壓缸8,支撐板底部設(shè)置四套行走輪9,四套行走輪呈矩形布置、且行走輪的軸線與軌道10延伸方向垂直,其中一套行走輪借助于減速箱連接行走電機[5],托板借助于導(dǎo)套與導(dǎo)柱滑動配合,托板頂面平行設(shè)置兩套滑軌,滑板通過底面上設(shè)置的燕尾滑塊與兩套滑軌滑動配合,托板中部設(shè)置矩形缺口,滑板下表面固定安裝貫穿矩形缺口的連板,托板下表面固定安裝平移液壓缸[6],平移液壓缸的活塞桿端部與連板下端鉸接,滑板中部前端開設(shè)矩形缺口,滑板前端下表面固定安裝平移電機,平移電機的動力輸出端固定安裝齒輪,齒輪上邊緣位于滑板中部前端的矩形缺口內(nèi),齒輪用于取出平衡筐時與平衡筐底部的齒條嚙合,滑板下表面設(shè)置兩套平移電機和兩套齒輪,兩套平移電機對稱設(shè)置。

        圖4 升降機器人結(jié)構(gòu)示意圖

        1-支撐板;2-升降液壓缸;3-導(dǎo)柱;4-托板;5-平衡筐;6-滑塊;7-齒輪;8-平移液壓缸;9-行走輪;10-軌道

        2.3 工作程序

        連續(xù)取樣檢測系統(tǒng),具體通過如下步驟實現(xiàn)。

        (1)利用自動取樣機器人從平衡室內(nèi)取樣。

        (2)利用輸送帶將棉花樣品從平衡室輸送至檢測室。

        (3)實現(xiàn)對棉花樣品進(jìn)行連續(xù)在線檢測。

        3 結(jié)論

        通過將平衡室和檢測室隔離開,在平衡室設(shè)置自動取樣裝置,并在平衡室與檢測室之間設(shè)置輸送帶,輸送帶用于將棉花樣品自動輸送至檢測室,檢測人員無需頻繁出入平衡室和檢測室,最大程度降低對平衡室和檢測環(huán)境的干擾影響。

        升降機器人既可以沿著軌道縱向運行,還可以升降,便于從平衡架的不同位置取出平衡筐,并將平衡筐準(zhǔn)確放置在輸送帶上,提高自動化程度。

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