CN116219558B - 一种纺丝喷头控制方法、装置及纺丝加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及纺丝生产技术领域，尤其涉及一种纺丝喷头控制方法、装置及纺丝加工方法，控制方法包括：S10：在料槽上方设置安装架，并在安装架上安装喷头；S20：设定工艺距离b0，调整安装架高度，使喷头到液面距离b=b0；并在料槽边缘安装液位传感器；S30：开启喷头；设定时间t毫秒，每隔t毫秒记录一次液位传感器测量数据；S40：设定时间区间n*t，n为正整数；通过积分算法模型计算两个相邻时间区间的液面平均高度havg的高度变化值δ；S50：设定阈值，在每个时间区间判断δ的数值是否超出阈值，若未超出阈值，则维持安装架的高度；若超出阈值，则计算调整距离c=havg‑h0，并将安装架在高度方向上移动c距离。本发明能有效保证纺丝过程中喷头和液面之间距离的稳定性。

Description

一种纺丝喷头控制方法、装置及纺丝加工方法

技术领域

本发明涉及纺丝生产技术领域，尤其涉及一种纺丝喷头控制方法、装置及纺丝加工方法。

背景技术

纺丝是一种制造化学纤维的工序，其具体步骤如下：将某些高分子化合物制成的胶体溶液、或熔化成熔体后，通过喷头上的细孔将胶体溶液或者熔体喷出，使胶体溶液或者熔体进入其他呈液体状的化学液料中并产生化学反应，最终形成丝状成品。

在纺丝过程中，喷头与其下方化学液料液面之间的距离，会影响到胶体溶液或者熔体进入化学液料时的形态，因此在纺丝过程中需要严格控制喷头和化学液料液面之间的距离。现有相关技术中通常只能保证在安装喷头时喷头与液面之间的距离，将距离调整到位后就会将喷头固定住，但是由于液面在生产过程中会不可避免地出现晃动，当晃动幅度过大时，就会导致喷头与液面之间的距离超差，就会影响最终产品的成型效果。

因此，需要一种能够控制喷头动作的控制方法，来使喷头和液面之间距离保持一致。

发明内容

本发明提供了一种纺丝喷头控制方法，可以有效地解决背景技术中的问题。本发明还提供了一种纺丝喷头控制装置和纺丝加工方法，可以起到相同的技术效果。

本发明提供的一种纺丝喷头控制方法，包括：

S10：在料槽上方设置沿竖向滑动的安装架，并在安装架上安装喷头；

S20：设定工艺距离b0，调整安装架高度，使喷头到液面距离b=b0；并在料槽边缘安装液位传感器，用于测量液面与其安装面之间的高度；

S30：开启喷头将第二液料喷入第一液料内；设定时间t毫秒，每隔t毫秒记录一次液位传感器的测量数据；

S40：设定时间区间n*t，n为正整数；通过积分算法模型计算两个相邻时间区间的液面平均高度havg的高度变化值δ；

S50：设定阈值，在每个时间区间判断δ的数值是否超出阈值，若未超出阈值，则维持安装架的高度；若超出阈值，则计算调整距离c=havg-h0，并将安装架在高度方向上移动c距离。

进一步地，步骤S20的具体步骤如下：

S21：在安装架上安装液位传感器，记录液位传感器安装面和喷头底面竖直距离为a；

S22：将安装架下移至液位传感器伸入第一液料内，记录此时液位传感器测出的高度为H0；

S23：保持安装架高度不变，并将液位传感器从安装架上拆下后安装到料槽边缘，并使液位传感器伸入第一液料内，记录此时液位传感器测出的高度为h0；则两次安装的高度差为Δh=H0-h0，计算此时喷头到液面距离b=h0+Δh-a；

S24：移动安装架，使b=b0。

进一步地，步骤S21中，在安装液位传感器时，使用扭力扳手来旋紧液位传感器，并使扭力扳手的旋紧扭力为T；

步骤S22中，在安装液位传感器时，也使用扭力扳手来旋紧液位传感器，并使扭力扳手的旋紧扭力也为T。

进一步地，步骤S10中，设置伺服***来带动安装架的运动，则有：

步骤S23中，在记录h0的同时，记录伺服***此时位置为S0；

步骤S24中，设定工艺距离b0后，伺服***运动到位置S1处，S1=S0+b-b0。

进一步地，步骤S50中，当需要移动安装架时，将伺服***运动到位置S2处，S2=S0+b-b1+δ-h。

进一步地，液位传感器为磁致伸缩传感器。

进一步地，步骤S40中，积分算法模型的具体算法如下：

记录第q次读取到的液位传感器的测量数据为hq；

则每个时间区间内的液面平均高度havg算法如下：

在第1个时间区间时，取q={1，2……n}的hq值，此时havg1=(h1+h2+……+hq)/n；

在第2个时间区间时，取q={2，3……(2+n-1)}的hq值，此时havg2=(h2+h3+……+h(2+n-1))/n；

在第x个时间区间时，取q={x，(x+1)……(x+n-1)}的hq值，此时havgx=(hx+h(x+1)+……+h(x+n-1))/n；

对于第x个时间区间，δx=havgx-havg(x-1)。

本发明还提供的一种纺丝喷头控制装置，包括：

安装架，在料槽上方沿竖向滑动；安装架上设置有喷头；

液位传感器，安装在料槽侧面，用于检测液面与其安装面之间的高度；

控制***，用于收集所述液位传感器的检测数据，并通过上述的纺丝喷头控制方法来控制安装架的移动。

进一步地，所述安装架侧面和料槽边缘处均设置固定座，所述固定座上设置呈三角形的加强筋。

本发明还提供的一种纺丝加工方法，包括：将呈液体状的第一液料装入料槽内，将喷头设置在料槽上方，并使用喷头将呈液体状的第二液料喷入第一液料内；所述喷头的移动通过上述的纺丝喷头控制方法进行控制。

通过本发明的技术方案，可实现以下技术效果：

本发明通过将液位传感器和喷头部分分离设置的方式，使液位传感器对液面高度的检测不容易受到喷头移动和工作的影响，从而有效地保证了液位传感器的抗干扰能力，提升检测的准确性；

在对液位进行判断时，采用积分算法模型，以一定时间区间内的液位变化的综合情况来判断液位变化，可以有效滤除因外界干扰导致的部分错误数据对控制整体的影响，从而提升控制方法整体的抗干扰能力；

本方法还通过将高度变化值作为是否需要调整安装架高度来带动喷头移动的依据，使喷头的移动会呈现出阶段式触发的形式，避免因频繁的调节引起的振荡问题，有效保证喷头的平稳性，保证纺丝质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明纺丝喷头控制方法中步骤S21的示意图；

图2为本发明纺丝喷头控制方法中步骤S22的示意图；

图3为本发明纺丝喷头控制方法中步骤S23的示意图；

图4为本发明纺丝喷头控制方法中步骤S30~S50的示意图；

附图标记：1、料槽；2、喷头；3、安装架；4、液位传感器；5、固定座。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在纺丝加工时，通常会将第一液料装在料槽1内，然后将喷头2移动到料槽1的上方；喷头2内会装有第二液料，并且在喷头2中还会设置有喷液结构，能将喷头2内的第二液料通过喷头2底部的小孔喷入第一液料内；第一液料进入第二液料后和第二料液产生化学反应，形成固体的成品丝。喷头2与液面之间距离的稳定性极其重要，这会直接影响成品丝的品质。

本发明提供一种纺丝喷头控制方法，包括：

S10：在料槽1上方设置沿竖向滑动的安装架3，并在安装架3上安装喷头2；喷头2优选安装在安装架3的最底部，避免安装架3进入第一液料中污染第一液料；

S20：根据具体的工艺需求人工设定工艺距离b0，之后调整安装架3高度，使喷头2到液面距离b=b0；并在料槽1边缘安装液位传感器4，液位传感器4能够测量液面与其安装面之间的高度；

S30：开启喷头2将第二液料喷入第一液料内；根据具体的精度需求人工设定时间t毫秒，每隔t毫秒记录一次液位传感器4的测量数据；t的数值越小，对液位传感器4的测量数据的记录就越频繁，则精度就越高；

S40：设定时间区间n*t，n为正整数；通过积分算法模型计算两个相邻时间区间的液面平均高度havg的高度变化值δ；

S50：设定阈值，在每个时间区间判断δ的数值是否超出阈值，若未超出阈值，则维持安装架3的高度；若超出阈值，则计算调整距离c=havg-h0，并将安装架3在高度方向上移动c距离；c的值在计算时保留正负号，在安装架3移动时，正负号分别用来代表向下移动和向上移动。

传统对安装架3的高度调整，需要通过人工来测量喷头2到液面距离b，就会导致人工光需要通过多次调整和测量才能达到b=b0，不难看出这种方式不仅操作较难、效率低下，并且测量结果容易出现较大偏差。为了提升安装架3的调整效率和准确性，本方法优选在步骤S20中提供一种安装架3初始调整方法，具体步骤如下：

S21：如图1所示，在安装架3上安装液位传感器4，记录液位传感器4安装面和喷头2底面竖直距离为a；

S22：如图2所示，将安装架3下移至液位传感器4伸入第一液料内，记录此时液位传感器4测出的高度为H0；

S23：如图3所示，保持安装架3高度不变，并将液位传感器4从安装架3上拆下后安装到料槽1边缘，并使液位传感器4伸入第一液料内，记录此时液位传感器4测出的高度为h0；则两次安装的高度差为Δh=H0-h0，计算此时喷头2到液面距离b=h0+Δh-a；

S24：移动安装架3，使b=b0。

由于液位的晃动幅度较小（通常只有几丝），因此在两次安装液位传感器4时，如果不能保证两次的旋紧力一致，就会导致两次安装液位传感器4时的旋入深度产生差距（通常差距也可以达到几丝），就会对检测的结果造成较大的影响，因此本方法优选通过扭力扳手来保证两次安装液位传感器4时的旋紧力的一致，具体操作方法如下：

步骤S21中，在安装液位传感器4时，使用扭力扳手来旋紧液位传感器4，并使扭力扳手的旋紧扭力为T；

步骤S22中，在安装液位传感器4时，也使用扭力扳手来旋紧液位传感器4，并使扭力扳手的旋紧扭力也为T。

为了保证对安装架3高度的精确控制，优选步骤S10中，设置伺服***来带动安装架3的运动，伺服***通常包括有伺服电机、伺服驱动器、上位机(如PLC、芯片等)和滑块，伺服电机通过丝杆传动结构来带动滑块的滑动，伺服驱动器能够控制伺服电机转动并记录伺服电机的转动参数，上位机就可以通过伺服驱动器记录的参数以及丝杆传动的参数等数据，来精确地计算出滑块的位置S。本方法利用伺服***能够精确定位的特点，将安装架3与滑块固定连接，就可以对保证安装架3位置的精确控制，此时则有：

步骤S23中，在记录h0的同时，记录伺服***此时位置为S0；

步骤S24中，设定工艺距离b0后，伺服***运动到位置S1处，S1=S0+b-b0。

步骤S50中，当需要移动安装架3时，将伺服***运动到位置S2处，S2=S0+b-b1+δ-h。

液位传感器4可以有多种现有的实施方式，其中最优选用磁致伸缩传感器，磁致伸缩传感器可以通过内部非接触式的测控技术精确地检测活动磁环的绝对位置，其检测的位置最为精确，且检测过程中受摩擦的影响最小，能够有效提升检测出的数据的准确性。

本方法提供一种在步骤S40中最优的积分算法模型，其具体算法如下：

记录第q次读取到的液位传感器4的测量数据为hq；

则每个时间区间内的液面平均高度havg算法如下：

在第1个时间区间时，取q={1，2……n}的hq值，此时havg1=(h1+h2+……+hq)/n；

在第2个时间区间时，取q={2，3……(2+n-1)}的hq值，此时havg2=(h2+h3+……+h(2+n-1))/n；

在第x个时间区间时，取q={x，(x+1)……(x+n-1)}的hq值，此时havgx=(hx+h(x+1)+……+h(x+n-1))/n；

对于第x个时间区间，δx=havgx-havg(x-1)。

以t=10、n=10为例，即每隔10毫秒记录一次液位传感器4的测量数据，一个时间区间为10*10=100毫秒，则有：

当记录完10次液位传感器4的测量数据时，就完成了第1个时间区间的检测，此时取h1、h2……h10计算液面平均高度havg， havg1=(h1+h2+……+h10)/10；

当记录完第11次液位传感器4的测量数据时，就完成了第2个时间区间的检测，此时取h2、h3……h11计算液面平均高度havg， havg2=(h2+h3+……+h11)/10；则在第2个时间区间的高度变化值δ2=havg2-havg1，之后对δ2进行判断是否超过阈值并根据判断结果对安装架3进行控制；

以此类推，在记录完10次液位传感器4的测量数据后，每再记录一个新的液位传感器4的测量数据，都会形成一个新的时间区间，对这个新的时间区间的高度变化值δ进行计算并判断，来控制后续安装架3动作。

本发明还提供一种纺丝喷头控制装置，如图4所示，包括：

安装架3，在料槽1上方沿竖向滑动；安装架3上设置有喷头2；

液位传感器4，安装在料槽1侧面，用于检测液面与其安装面之间的高度；

控制***，用于收集液位传感器4的检测数据，并通过上述的纺丝喷头控制方法来控制安装架3的移动。

安装架3侧面和料槽1边缘处均设置固定座5，固定座5上设置呈三角形的加强筋，使固定座5的结构更加稳定，避免液位传感器4在固定座5上产生晃动，保证液位传感器4检测的准确性。

本发明还提供一种纺丝加工方法，对于所有使用两种不同的液体状化学原料进行纺丝加工的工艺，均可以采用本纺丝加工方法进行加工，具体包括：将呈液体状的第一液料装入料槽1内，将喷头2设置在料槽1上方，并使用喷头2将呈液体状的第二液料喷入第一液料内；喷头2的移动通过上述的纺丝喷头控制方法进行控制，纺丝喷头控制方法内的参数根据第一液料和第二液料的具体原料进行设置。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种纺丝喷头控制方法，其特征在于，包括：

S10：在料槽(1)上方设置沿竖向滑动的安装架(3)，并在安装架(3)上安装喷头(2)；

S20：设定工艺距离b0，调整安装架(3)高度，使喷头(2)到液面距离b=b0；并在料槽(1)边缘安装液位传感器(4)，用于测量液面与其安装面之间的高度；具体步骤如下：

S21：在安装架(3)上安装液位传感器(4)，记录液位传感器(4)安装面和喷头(2)底面竖直距离为a；

S22：将安装架(3)下移至液位传感器(4)伸入第一液料内，记录此时液位传感器(4)测出的高度为H0；

S23：保持安装架(3)高度不变，并将液位传感器(4)从安装架(3)上拆下后安装到料槽(1)边缘，并使液位传感器(4)伸入第一液料内，记录此时液位传感器(4)测出的高度为h0；则两次安装的高度差为Δh=H0-h0，计算此时喷头(2)到液面距离b=h0+Δh-a；

S24：移动安装架(3)，使b=b0；

S30：开启喷头(2)将第二液料喷入第一液料内；设定时间t毫秒，每隔t毫秒记录一次液位传感器(4)的测量数据；

S40：设定时间区间n*t，n为正整数；通过积分算法模型计算两个相邻时间区间的液面平均高度havg的高度变化值δ；

积分算法模型的具体算法如下：

记录第q次读取到的液位传感器(4)的测量数据为hq；

则每个时间区间内的液面平均高度havg算法如下：

在第1个时间区间时，取q={1，2……n}的hq值，此时havg1=(h1+h2+……+hq)/n；

在第2个时间区间时，取q={2，3……(2+n-1)}的hq值，此时havg2=(h2+h3+……+h(2+n-1))/n；

在第x个时间区间时，取q={x，(x+1)……(x+n-1)}的hq值，此时havgx=(hx+h(x+1)+……+h(x+n-1))/n；

对于第x个时间区间，δx=havgx-havg(x-1)；

S50：设定阈值，在每个时间区间判断δ的数值是否超出阈值，若未超出阈值，则维持安装架(3)的高度；若超出阈值，则计算调整距离c=havg-h0，并将安装架(3)在高度方向上移动c距离。

2.根据权利要求1所述的纺丝喷头控制方法，其特征在于，步骤S21中，在安装液位传感器(4)时，使用扭力扳手来旋紧液位传感器(4)，并使扭力扳手的旋紧扭力为T；

步骤S22中，在安装液位传感器(4)时，也使用扭力扳手来旋紧液位传感器(4)，并使扭力扳手的旋紧扭力也为T。

3.根据权利要求1所述的纺丝喷头控制方法，其特征在于，步骤S10中，设置伺服***来带动安装架(3)的运动，则有：

步骤S23中，在记录h0的同时，记录伺服***此时位置为S0；

步骤S24中，设定工艺距离b0后，伺服***运动到位置S1处，S1=S0+b-b0。

4.根据权利要求3所述的纺丝喷头控制方法，其特征在于，步骤S50中，当需要移动安装架(3)时，将伺服***运动到位置S2处，S2=S0+b-b1+δ-h。

5.根据权利要求1所述的纺丝喷头控制方法，其特征在于，液位传感器(4)为磁致伸缩传感器。

6.一种纺丝喷头控制装置，其特征在于，包括：

安装架(3)，在料槽(1)上方沿竖向滑动；安装架(3)上设置有喷头(2)；

液位传感器(4)，安装在料槽(1)侧面，用于检测液面与其安装面之间的高度；

控制***，用于收集所述液位传感器(4)的检测数据，并通过如权利要求1~5任一项所述的纺丝喷头控制方法来控制安装架(3)和喷头(2)的移动。

7.根据权利要求6所述的纺丝喷头控制装置，其特征在于，所述安装架(3)侧面和料槽(1)边缘处均设置固定座(5)，所述固定座(5)上设置呈三角形的加强筋。

8.一种纺丝加工方法，包括：将呈液体状的第一液料装入料槽(1)内，将喷头(2)设置在料槽(1)上方，并使用喷头(2)将呈液体状的第二液料喷入第一液料内；其特征在于，所述喷头(2)的移动通过如权利要求1~5任一项所述的纺丝喷头控制方法进行控制。