[發明專利]一種識別預氧化爐內碳纖維異常的生產平臺

有效

• 申請號: 202110985110.8
• 申請日: 2021-08-26
• 公開（公告）號: CN113430679B
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 王金偉;顧峰剛;楊東;楊磊;喬永安;趙磊磊;劉敏;趙嫻
• 申請（專利權）人: 中材新材料裝備科技（天津）有限公司
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 韓帥

本發明公開一種識別預氧化爐內碳纖維異常的生產平臺，所述平臺包括：預氧化爐、碳纖維絲束、牽伸裝置，所述平臺還包括：采集碳纖維圖像系統、識別碳纖維異常系統和清除碳纖維異常裝置，其中：所述采集碳纖維圖像系統包括：圖像采集機構、光源補給機構、圖像預處理模塊和工控機；所述識別碳纖維異常系統對采集碳纖維圖像系統輸出的碳纖維圖像進行異常判斷后，將碳纖維絲束圖像異常的位置信息傳送給清除碳纖維異常裝置；所述清除碳纖維異常裝置根據碳纖維絲束圖像異常的位置對碳纖維絲束進行剪切處理；該平臺可以在霧化嚴重的預氧化爐對碳纖維絲束出現斷絲、跳絲的異常位置進行精準定位；同時可以快速消除斷絲、跳絲的碳纖維絲束，保證碳纖維絲束生產質量。

技術領域

本發明主要應用于纖維檢測技術領域，尤其涉及一種識別預氧化爐內碳纖維異常的生產平臺。

背景技術

碳纖維作為先進PAN基復合材料，已廣泛應用于航空航天、建筑、交通工具、風電等各個領域。碳纖維有高模量，高強度，耐高溫，耐腐蝕，導電導熱等優越性能，事物都是一分為二，碳纖維也有其弱點，屬于脆性材料，在生產過程中，尤其是預氧化、高低溫碳化過程中，極易因纖維斷裂而產生一些毛絲或斷絲，在制備過程中，會導致質量和性能降低。

預氧化生產過程中，原絲在內應力作用下，纖維會被拉斷，從而產生毛絲。在預氧化過程中纖維經過多個主動牽伸輥，導向輥等各種輥體。反復與輥體的接觸會對纖維造成表面的損傷，產生的毛絲如果不及時發現很容易發生纏輥，將影響生產的穩定和碳纖維產品質量。尤其是在碳纖維預氧化過程中，由于反應時間長，牽伸距離長，極易產生絲束的毛絲或斷絲現象因此，預氧化過程中對碳纖維毛絲監測和及時處理至關重要。

碳纖維在碳化生產中，運行纖維絲束多且絲束間距較小，尤其是纖維絲束在氧化爐中往返多層，若纖維在運行出現斷裂，生產人員處理不及時，極易造成大面積斷絲纏絲，嚴重影響穩定性生產，為了及時發現生產的斷絲情況，每層纖維運行出口的正下方需要設置斷絲檢測裝置。要保障碳纖維的質量，減少過程所產生的毛絲卷入到成品軸中，需對過程產生的毛絲進行監控。

因此，生產裝備上需要安裝一套絲束監測系統，實時監測碳纖維絲束狀態。

當前對碳纖維絲束檢測設備根據原理的不同，主要有以下幾種檢測方式：

（1）傳感器檢測技術：光源照射在不同性質的材料上能夠反射出不同的亮度，傳感器可以根據這一特點判斷出絲束中的毛絲或斷絲纖維，從而發出清除毛絲的命令。這種方式需要在每一臺預氧化爐中，每層碳纖維絲束上安裝傳感器，成本投入較高。

（2）光電檢測技術：碳纖維和毛絲纖維之間存在色差，這種色差反應到光電二極管上就變成電流差，再將電流差進行信號放大和處理來識別毛絲纖維。這種方法原理簡單，主要應用于早期的毛絲纖維檢測設備中。但是光電管壽命短，穩定性不好，并且這種技術對細小異纖識別效果不好。

碳纖維作為先進PAN基復合材料，已廣泛應用于航空航天、建筑、交通工具、風電等各個領域。碳纖維有高模量，高強度，耐高溫，耐腐蝕，導電導熱等優越性能，事物都是一分為二，碳纖維也有其弱點，屬于脆性材料，在生產過程中，尤其是預氧化、高低溫碳化過程中，極易因纖維斷裂而產生一些毛絲或斷絲，在制備過程中，會導致質量和性能降低。

預氧化生產過程中，原絲在內應力作用下，纖維會被拉斷，從而產生毛絲。在預氧化過程中纖維經過多個主動牽伸輥，導向輥等各種輥體。反復與輥體的接觸會對纖維造成表面的損傷，產生的毛絲如果不及時發現很容易發生纏輥，將影響生產的穩定和碳纖維產品質量。因此，預氧化過程中對碳纖維毛絲監測和及時處理至關重要。

碳纖維在碳化生產中，運行纖維絲束多且絲束間距較小，尤其是纖維絲束在氧化爐中往返多層，若纖維在運行出現斷裂，生產人員處理不及時，極易造成大面積斷絲纏絲，嚴重影響穩定性生產，為了及時發現生產的斷絲情況，每層纖維運行出口的正下方需要設置斷絲檢測裝置。要保障碳纖維的質量，減少過程所產生的毛絲卷入到成品軸中，需對過程產生的毛絲進行監控。

發明內容