CCD測寬調(diào)速系統(tǒng)在輪胎擠出生產(chǎn)線中的應用

趙金龍，王孟臣，鄭 偉

（樺林佳通輪胎有限公司，黑龍江 牡丹江 157032）

擠出是膠料通過擠出生產(chǎn)線連續(xù)制成各種不同形狀半成品的工藝過程。擠出工藝的優(yōu)點是生產(chǎn)操作過程的連續(xù)性和具有制造任何斷面條形制品的可能性。擠出工藝廣泛用于制造胎面、內(nèi)胎、膠管以及各種復雜斷面的半成品膠料[1]。

擠出是子午線輪胎生產(chǎn)中非常重要的工序，擠出部件的穩(wěn)定性直接關系到成品輪胎外觀、高速性能和耐久性能等[2]。在擠出生產(chǎn)線上安裝電荷耦合器件（CCD）測寬調(diào)速系統(tǒng)，可以減少部件質(zhì)量差異，實現(xiàn)參數(shù)標準化和操作統(tǒng)一化，提高擠出工藝的穩(wěn)定性，提升擠出加工能力[3]。

1 工作原理

CCD測寬調(diào)速系統(tǒng)由CCD鏡頭、LED感應燈、寬度實時監(jiān)控顯示屏和在線測寬主機組成。測量時，被測物從背光燈管上方通過，被測物遮擋部分背光，鏡頭可以測量出被遮擋部分占用像元的數(shù)量。由于鏡頭測量范圍已知，而CCD鏡頭的像元數(shù)量也已知，因此可計算出被測物的寬度。CCD測寬調(diào)速系統(tǒng)的測量原理如圖1所示。

圖1 CCD測寬調(diào)速系統(tǒng)的測量原理示意

2 界面參數(shù)

CCD測寬調(diào)速系統(tǒng)一般安裝在距擠出機機頭3 m處的聯(lián)動線上，可以在線監(jiān)測擠出部件的總寬度。CCD測寬調(diào)速系統(tǒng)主界面如圖2所示。

圖2 CCD測寬調(diào)速系統(tǒng)主界面

CCD測寬調(diào)速系統(tǒng)主界面主要參數(shù)意義如下。

（1）當前規(guī)格：顯示當前測量的半成品規(guī)格。

（2）班組：顯示當前生產(chǎn)班組，存于歷史數(shù)據(jù)中。

（3）開始/停止按鈕：單擊開始按鈕，開始測量并記錄數(shù)據(jù)；單擊停止按鈕，停止測量和記錄數(shù)據(jù)。

（4）系統(tǒng)狀態(tài)：顯示是否在生產(chǎn)。

（5）控制模式：顯示速度調(diào)節(jié)模式，狀態(tài)分為手動和自動。

（6）控制狀態(tài)：顯示是否在調(diào)節(jié)速度。

（7）聯(lián)動速度：顯示聯(lián)動線的速度。

（8）實測寬度：顯示半成品實時測量寬度。

（9）設定寬度：顯示半成品目標寬度，通過微調(diào)按鈕設定。

（10）米秤：顯示米秤質(zhì)量。

（11）生產(chǎn)長度：顯示已生產(chǎn)的半成品長度。

（12）時間范圍：顯示測量的時間范圍。

（13）報警記錄：顯示各種系統(tǒng)報警信息。

CCD測寬調(diào)速系統(tǒng)測量控制界面如圖3所示。

圖3 CCD測寬調(diào)速系統(tǒng)測量控制界面

CCD測寬調(diào)速系統(tǒng)測量控制參數(shù)意義如下。

（1）濾波系數(shù)：范圍為1～20，數(shù)值越大測量控制反應越慢，數(shù)值越穩(wěn)定，測量控制靈敏度越差。

（2）物料長度：檢測物料寬度的間隔長度，每調(diào)節(jié)1次，在此長度后再次檢測寬度；此參數(shù)影響調(diào)節(jié)頻率，數(shù)值越小，調(diào)節(jié)頻率越大。

（3）調(diào)節(jié)系數(shù)：每次調(diào)節(jié)的幅度，數(shù)值越大，調(diào)節(jié)幅度越大。

（4）調(diào)節(jié)范圍：當寬度偏差在調(diào)節(jié)范圍內(nèi)時，自動調(diào)節(jié)功能有效，調(diào)節(jié)范圍必須大于調(diào)節(jié)閾值。

（5）調(diào)節(jié)閾值：當寬度偏差在調(diào)節(jié)閾值內(nèi)時不必調(diào)節(jié)該值，調(diào)節(jié)閾值必須小于調(diào)節(jié)范圍。

3 測量控制參數(shù)調(diào)整

將CCD測寬調(diào)速系統(tǒng)的測量控制參數(shù)均設置成默認值，對擠出胎面寬度進行在線測量，結果如圖4所示。從圖4可以看出，在默認測量控制參數(shù)狀態(tài)下，測量的胎面寬度部分超出上限，說明物料長度偏大，調(diào)節(jié)系數(shù)偏小，應調(diào)整測量控制參數(shù)。

圖4 默認測量控制參數(shù)狀態(tài)下CCD測寬調(diào)速系統(tǒng)測量的胎面寬度

CCD測寬調(diào)速系統(tǒng)調(diào)整前后的測量控制參數(shù)見表1。從表1可以看出，與默認值相比，調(diào)整后濾波系數(shù)、調(diào)節(jié)范圍和調(diào)節(jié)閾值略大，物料長度減小，調(diào)節(jié)系數(shù)增大。

表1 CCD測寬調(diào)速系統(tǒng)調(diào)整前后的測量控制參數(shù)

調(diào)整測量控制參數(shù)后CCD測寬調(diào)速系統(tǒng)測量的胎面寬度如圖5所示。從圖5可以看出，調(diào)整測量控制參數(shù)后，測量的胎面寬度均未超出上限和下限，在中值附近平穩(wěn)波動，說明調(diào)整后的測量控制參數(shù)合理。

圖5 調(diào)整測量控制參數(shù)后CCD測寬調(diào)速系統(tǒng)測量的胎面寬度

4 對胎面質(zhì)量的影響

為進一步考察CCD測寬調(diào)速系統(tǒng)的作用，在采用和不采用CCD測寬調(diào)速系統(tǒng)的情況下，分3個階段考察我公司同一班次生產(chǎn)的TT01胎面質(zhì)量。每個階段生產(chǎn)一批胎面，第1和第3階段未采用CCD測寬調(diào)速系統(tǒng)，第2階段采用CCD測寬調(diào)速系統(tǒng)。為減少操作誤差對測量的影響，每個階段生產(chǎn)的前幾條胎面不納入統(tǒng)計。CCD測寬調(diào)速系統(tǒng)對胎面質(zhì)量的影響如圖6所示。

圖6 CCD測寬調(diào)速系統(tǒng)對胎面質(zhì)量的影響

從圖6可以看出：第1階段（未采用CCD測寬調(diào)速系統(tǒng)）的胎面質(zhì)量在中值和下限之間波動，第2階段（采用CCD測寬調(diào)速系統(tǒng)）的胎面質(zhì)量在中值附近平穩(wěn)波動，第3階段（未采用CCD測寬調(diào)速系統(tǒng)）的胎面質(zhì)量在中值附近波動較大；3個階段的胎面質(zhì)量都未超出上限和下限。

3個階段的生產(chǎn)過程參數(shù)如表2所示。

表2 3個階段的生產(chǎn)過程參數(shù)

從表2可以看出：與未采用CCD測寬調(diào)速系統(tǒng)的第1和第3階段相比，采用CCD測寬調(diào)速系統(tǒng)的第2階段生產(chǎn)的胎面平均質(zhì)量更接近規(guī)定質(zhì)量，偏倚系數(shù)小，過程能力指數(shù)大，但變差略有增大。

5 結語

CCD測寬調(diào)速系統(tǒng)與擠出機聯(lián)機可以自動設定擠出螺桿參數(shù)，通過調(diào)整擠出聯(lián)動線速度，實現(xiàn)擠出系統(tǒng)自動化控制。在確保不斷膠的情況下，CCD測寬調(diào)速系統(tǒng)自動調(diào)整擠出速度和半成品寬度，并控制測量范圍、測量精度、報警控制和數(shù)據(jù)存儲等，減小了半成品質(zhì)量差異，提高了擠出工藝的穩(wěn)定性和加工能力，降低了勞動強度。

需要注意的是，調(diào)整測量控制參數(shù)后，CCD測寬調(diào)速系統(tǒng)能有效降低過程偏倚，但在過程穩(wěn)定情況下變差略大。擠出聯(lián)動生產(chǎn)線各段速度的穩(wěn)定性會直接影響半成品的收縮率，如部件存在異常拉伸，必須增大部件設定寬度，此時CCD測寬調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)設置規(guī)律就不再完全適用。此外，CCD測寬調(diào)速系統(tǒng)易受膠煙、叉車尾氣和灰塵的影響，使測量結果出現(xiàn)錯誤或偏差，需定期用酒精清理攝像頭和LED感應燈管。