胶条x光机异物自动检测剔除设备
作者简介：洪潮（1987-），男，中级工程师，本科，主要从事设备管理及现场维护工作。
收稿日期：2019-08-07
轮胎挤出压延车间的胶料在运输过程中易混入金属等杂物。如果不进行检测，剔除胶料中含有的金属等异物，轮胎使用该物料进行加工，极易产生病疵轮胎，而成型之后通过最后一道工序x 光机整胎检测过程会发现轮胎缺陷，造成材料报废和工时浪费的情况，增加生产成本；此外体积过大的金属异物，经过供胶架输送至挤出机喂料口会造成挤出机和压延机的核心部件损坏，增加设备维修的次数，增加设备的损耗成本。
1　胶条异物检测原理介绍
传统的金属探测仪检测方式主要通过电磁感应原理来探测金属。该检测方式存在较多缺陷：只能检测金属，甚至有的金属探测仪只能检测铁异物；对外界的震动、磁场等条件要求严格，抗干扰能力差；只能判断出金属异物的大致位置，无法计算异物具体XY 坐标；检测出的金属异物不能实现自动化剔除。传统供胶架只能通过报警信号计算出Y 轴位置，实现一段物料打标处理，工人不易发现金属位置，物料报废量大，影响工作效率，检测出金属异物后，报警停机，靠人工再次出金属，该方式存在较大安全隐患。结合现阶段设备存在的问题，研发一套基于x 光机的异物自动检测剔除设备刻不容缓。
2　设备总体结构图
检测剔除设备主要包含部件为供胶架、X 光机、剔除装置、摆架、控制箱和保护装置。
胶条x 光机异物自动检测剔除设备
洪潮，安桂香，潘孟良
(杭州朝阳橡胶有限公司，浙江  杭州  310018)
摘要：轮胎工厂挤出压延车间将胶料加工成各种橡胶半成品，再输送至成型车间组合成型。若胶料中带有金属杂物, 易损坏挤出机的螺旋喂料杆。同时带有金属杂物的橡胶半成品流入下一工序，会影响轮胎质量或造成轮胎报废，增加生产成本。因此对于轮胎企业来讲，金属检测设备的连续化和自动化是发展的趋势和要求。而胶条X 光机异物自动剔除设备正好能够满足设备自动化的要求，因此能得到广泛的应用。
关键词：X 光机；自动剔除设备；生产成本中图分类号：TQ330.493
文章编号：1009-797X(2020)03-0035-06
文献标识码：B      DOI:10.13520/jki.rpte.2020.03.007
2.1　供胶架
供胶架主要由角度倾斜机架、防滑输送带、气缸控制式压胶辊、电机、编码器轮组成。
主要功能是通过供胶架压料辊和输送带将胶条传送至X 光机检测，当胶料中不含有金属等异物的时候，
胶料会经过剔除装置和摆架，最终进入挤出机。
图1　设备总体结构图
2.2　X 光机
主要由防辐射腔、x 光射线发生源、x 射线接收器、散热系统和工控机组成。主要功能为检测胶条上是否存金属、陶瓷、玻璃等异物。设备自动运行时，启动
X光机“开始检测”按钮，胶条在传送带作用下输送至X光机下方，随着供胶架编码器的运转，界面会变成X光图像显示界面，检测到异物后，会清晰的显示在图像中，此时X光机记录异物X、Y坐标送给PLC，用于下一步动作。
2.3　剔除装置
主要由剔除头、气缸、上模具、下模具和伺服电机组成。
主要功能用于检测胶条上存在异物，在供胶架传送下输送至剔除装置下方，驱动伺服电机带动剔除头X轴移动，驱动剔除头上的气缸收到信号做出动作切割带有金属等异物的部位。
2.4　摆胶架
主要由支撑气缸、旋转轴、无动力滚筒、调压阀和角位移传感器组成。
摆胶架通过气缸控制上下摆动，用于给胶条提供一定储胶量，安装的角位移传感器通过检测摆胶角度，控制供胶输送带速度，实现和挤出机速度匹配。
2.5　控制箱
主要由PLC控制单元、伺服控制器、变频器、触摸屏、电磁阀组成。
控制箱内主要安装PLC控制单元，实现对剔除设备的运动控制和逻辑控制等功能。
2.6　保护装置
主要由剔除装置防护网、安全拉绳、急停开关、辐射和移动安全警示、X射线防泄漏检测装置组成。
X光机因存在辐射危险，需增加X光泄露检测设备，发现泄露报警停止X光机运作。同时设备增加相关急停、安全门、安全光电的保护开关，用于保护工人安全。
3　电气系统硬件组成
电气系统硬件主要分两部分：西门子S7-1200可编程控制器和工控机，电气硬件框图如图2所示。
可编程控制器进行逻辑和运动控制。S7-1200可编程控制器带有西门子以太网接口和485接口。以太网接口分别连接西门子SINAMICS-V90伺服驱动单元和西门子KTP700触摸屏。通过西门子博图软件进行组态设置、程序和画面编辑。输入输出模块读取机台开关状态，并进行逻辑控制。
外部按钮、开关
变频器
可编程控制器（PLC)
变频电机
伺服驱动
伺服电机
电磁阀
气缸运动
稳压
电源
编码器
工控机
显示器
X光机
图像采集
高压模块
门锁开关
图2　电气硬件框图
工控机通过485接口与可编程控制器进行数据交换。工控机主要用于X光图像采集处理，并将检测到胶
条异物X、Y坐标传送给可编程控制器。可编程控制器将设备启停信号传送给X光机，实现对X光机的自动控制。
4　系统框图
系统软件在可编程控制器PLC和工控机C语言开发环境下开发。X光异物剔除系统作为胶料挤出机的辅助设备，系统上电后首先按复位按钮，剔除伺服电机原点回归，通过主操作台旋钮开关切换工作模式。4.1系统模式选择
餐饮经营系统模式分为手动模式和自动模式，如图3所示。
图3　系统模式框图
4.2　手动模式流程
手动模式用于对各部位进行手动控制。手动模式时，实现传送带正反转控制，通过加减速按钮进行速男士时尚
度控制。剔除刀左右移动、上升下降控制。X关机使能打开关闭，伺服电机回原点等操作。手动模式框图
第46卷第3期
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如图4所示。
图4　手动模式框图
4.3　自动模式流程
自动模式用于对各部位进行自动控制。异物剔除设备自动模式时，启动输送带，启动X光软件。准备就绪后胶料放于输送带上。X光照射胶料，发现异物后工控机把X光检测的X、Y坐标发送给PLC，PLC 对X、Y坐标分别存储，并记录当前编码器轮数据，图5所示为自动模式流程图。
输送带根据编码器轮计算转动长度，将物料输送至剔除机构停止。剔除执行机构接收控制器数据，根据X坐标，将伺服电机移动至被剔除物料上方执行剔除。同时利用摆架给胶料存储一定长度的余量，且胶料始终有一定的拉伸力度。
整个系统有X光机报警信号，拉绳急停和主机运行信号等，随时停止当前的运行状态，确保安全运行。
5　X光机软件介绍
启动 X 光机软件后，弹出软件主界面如图6所示。
5.1　软件主界面
X 光机软件主界面主要由五部分组成：
（1）系统状态区：主要显示了产品类别、射线状态、时间更新以及系统判别结果。
（2）算法状态区：该区域显示了软件设置的算法状态。
（3）图像区：该区域显示了所过产品的 X 光机图像及处理图像。
（4）统计区：该区域自动更新统计合格品和不合格品信息。
（5）菜单区：菜单区涉及软件需要进行设置的所有信息。
5.2　X光机软件工作流程
X光机软件工作流程框图如图7所示。
5.3　软件图像处理算法
为精确检测不同种类的异物，该软件开发了 10种图像处理算法，每种算法对应不同异物状况。
（1）图像增强
图5　自动模式流程图
默认值是 1，当值为 1 时，处理图像为 X 射线下的原始图像状态；当该参数小于 1 时，图像变亮变淡；当该参数大于 1 时，图像变黑变暗；该参数设置可以有效设置图像中异物的分辨在一个理想的状态。
（2）灰度
灰度算法一般用于检测不规则且图像灰度明显低于产品灰度的异物；其设置值在 0~255 之间；数值约小，灵敏度越高，误报率越高；当数值为 0，所有图像均被报警；当数值为 255，所有图像均不被报警。一般该数值设置为：255-正常产品最低灰度+10。
（3）线性
该算法用于检测图像中是否存在直线型异物；数值越小，灵敏度越高。
（4）微型
该算法用于检测图像中的微小型异物；数值越小，灵敏度越高。
（5）小型
该算法用于检测图像中的小型异物；数值越小，灵敏度越高。
（6）中型
该算法用于检测图像中的中型异物；数值越小，
灵敏度越高。
（7）大型
该算法用于检测图像中的大型异物；数值越小，灵敏度越高。
（8）小 A
该算法用于检测图像中的小型异物；数值越小，灵敏度越高。
（9）中 A
该算法用于检测图像中的中型异物；数值越小，灵敏度越高。
（10）大 A乐天中国
该算法用于检测图像中的大型异物；数值越小，灵敏度越高。
一般来说，无需同时选择小型与小 A、中型与中迟到检讨书1000字
图6　X光机界面
图7　X光机软件工作流程框图
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中国十大书法家
A 、大型与大 A ，三对之间各取其一即可。调试精度时，可逐一选择算法，点击测试，即可显示该算法的处理结果；调试完一种算法，即关闭该类算法，再调试下一类算法，直到调试完成，再把需选取的算法全部勾选上，如图 8所示为算法调试界面。通过10种算法的逐一调试，最终可基本覆盖全部类型的异物，
包括不同大小，不同种类及不同度的胶料异物。
图8　算法调试6　异物剔除设备使用效果
胶条x 光机异物自动检测剔除设备通过现场调试运行，设备已正常投入运行，使用效果良好。X 光机检测异物直径最小可达0.8 mm ，检测稳定可靠，图9所示X 光机显示画面显示检测到金属异物，黑小方框内黑点代表检测到的异物，此时异物报警灯亮，异物开始自动剔除。
混入杂物的胶料经过自动剔除机构剔除，剔除的胶料为直径80 mm 的圆片，如图10所示，剔除位置小，减少浪费。
7　小结
自动化是制造工业大势所趋，自从该装置投入使
用后，胶料异物剔除率大大提升，挤出机类设备维修率明显降低，制品合格率提升，进一步降低了轮胎病疵率，获得了良好的经济效益。
该设备节省人力、提高生产效率、提升产业化水平，在全公司范围内得到了推广，轮胎退赔率降低也为企业带来良好的社会声誉。参考文献：
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段刚.PLC 与变频器应用技术项目教程[M].北京：机械工业出版社，2014.[4]
鲁照权，过程控制系统[M]. 北京：机械工业出版社，
2014.
抖音用id搜不到用户图9　X
光机检测到异物报警显示
图10　剔除的胶料圆片
X-ray machine automatic detection and removal equipment
Hong Chao, An Guixiang, Pan Mengliang
(Hangzhou Chaoyang Rubber Co. LTD., Hangzhou 310018, Zhejiang, China)
Abstract: The tire factory extrusion and calendering workshop processes the rubber into various rubb
er semi-finished products, and then transports it to the building workshop for combined building. If there is metal

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