中密度板的密度是密度板質(zhì)量的重要指標之一,而在密度板的生產(chǎn)過程中,精確地控制密度卻是十分困難的。目前世界上較先進的檢測設(shè)備是德國格雷康公司生產(chǎn)的斷面密度儀,格雷康線性斷面密度儀StenOgraph實現(xiàn)了在線掃描檢測斷面密度結(jié)構(gòu),這就使得操作者可以在加工過程中對斷面密度進行控制,同時還可以改變MDF和刨花板的特征。新產(chǎn)品生產(chǎn)加工時間被進一步縮短,同時,既能提高板材質(zhì)量又能優(yōu)化生產(chǎn),降低加工成本和減少原料使用。

在我國現(xiàn)在的人造板行業(yè)中,先進的進口密度測量裝置幾乎全部裝配在自動化程度非常高的進口連續(xù)平壓或連續(xù)滾壓生產(chǎn)線上。國產(chǎn)設(shè)備基本上沒有在線密度檢測裝置,密度檢測的方式是采用樣板化驗,檢測結(jié)果滯后。較近幾年,個別生產(chǎn)線配備了國產(chǎn)的密度儀,其檢測原理是在承載板坯的托盤下面安裝一只傳感器,當板坯經(jīng)過時測量瞬時重量,并將稱重結(jié)果轉(zhuǎn)化為密度值,實現(xiàn)對板材密度的檢測。其缺點是在托盤與網(wǎng)帶之間經(jīng)常被纖維堵塞,測量結(jié)果與實際密度差距較大。大多數(shù)工廠只將測量結(jié)果作為參照,密度控制主要還是依靠操作工人的經(jīng)驗。

為解決國產(chǎn)生產(chǎn)線纖維板密度在線檢測技術(shù)難題,吉林省紅石林業(yè)局和北華大學(xué)機械工程學(xué)院開展協(xié)作,設(shè)計、研制了適合于國產(chǎn)生產(chǎn)線的“密度在線控制系統(tǒng)”,經(jīng)過調(diào)試運行和實際生產(chǎn)使用,檢測精度符合國家標準,實現(xiàn)了較為精確的密度在線檢測。目前,該項技術(shù)已在紅石林業(yè)局中密度板廠的國產(chǎn)生產(chǎn)線上使用。

2密度在線檢測技術(shù)

2.1控制系統(tǒng)工作原理

該密度在線控制系統(tǒng)采取在熱軋機與翻板機之間加入檢測系統(tǒng)的方法對中密度板的重量進行檢測,通過單片機系統(tǒng)將其轉(zhuǎn)化為中密度板的密度值,并使密度值在原料鋪裝設(shè)備端進行顯示,便于操作人員進行鋪裝的調(diào)整。即在鋪裝設(shè)備當中設(shè)置螺旋送料流量檢測裝置,檢測每次鋪裝的流量,并使流量值進行顯示,便于數(shù)據(jù)統(tǒng)計和流量調(diào)整。

2.2控制系統(tǒng)功能

本系統(tǒng)在生產(chǎn)線上完成對密度板原料重量的檢測后,將其數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成板材的密度值并顯示、回饋給鋪裝設(shè)備的操作人員,進行鋪裝厚度的調(diào)整,同時對調(diào)整的量進行記錄和顯示,以便于下次調(diào)整。整個控制系統(tǒng)分為鋪裝流量信號采集模塊、壓力信號采集模塊、鍵盤模塊和顯示模塊4個部分。

2.3控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成與實現(xiàn)

控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。主控芯片采用的是高度集成的PIC16F877單片機,其功能強大,集成度高,接口簡單,指令少易操作,便于修改,同時具有在線調(diào)試的功能,調(diào)試操作比較方便、快捷。由于本系統(tǒng)需要進行傳感器的模擬數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換,故可以利用其自身的轉(zhuǎn)換器件進行轉(zhuǎn)換,不必進行外部擴展,減少了中間環(huán)節(jié),精度高,工作性能穩(wěn)定、可靠。

2.3.1鋪裝流量信號的檢測與采集

在鋪裝設(shè)備中,由于采用的是螺旋送料機構(gòu),因此,送料的體積與螺旋裝置的轉(zhuǎn)數(shù)成一定的比例關(guān)系,經(jīng)線性化后可得出其相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,從而達到通過控制螺旋裝置的轉(zhuǎn)數(shù)實現(xiàn)控制鋪裝原料的厚度之目的,作出減少或添加木屑量的調(diào)整。采用霍爾組件對其螺旋裝置進行轉(zhuǎn)數(shù)的測量。

通過將比較器輸出的方波信號送入單片機進行計數(shù),即可測出流量信號。計數(shù)由單片機的TMR1完成,即霍爾組件輸出信號經(jīng)放大后再由比較器將電壓信號轉(zhuǎn)化為頻率信號。

2.3.2壓力信號采集模塊的設(shè)計

作為壓力信號采集的部件,可以選擇IESENSORS公司生產(chǎn)的壓力傳感器,其主要特點是適用于低壓工作條件。

2.3.3鍵盤模塊的設(shè)計

本系統(tǒng)鍵盤模塊設(shè)置3個按鍵,可根據(jù)需要任意擴展。

各按鍵功能如圖2所示。

圖中功能鍵:

K1———定義為功能鍵,在沒有按下狀態(tài)時,每按一次,在流量和壓力間顯示切換;

K2+K3———實現(xiàn)流量的清零;

K1+K3———進入置數(shù)狀態(tài)。

在置數(shù)狀態(tài)下,K2鍵定義為移位鍵,以閃爍表示光標所在位,每按一次光標移到下一位,到較后一位光標回閃到位;K3定義為增加鍵,對光標所在位的數(shù)值進行修改,每按一次,循環(huán)增加一個定義單位。這樣便可以設(shè)定所要求的密度值,并可以顯示設(shè)定值和檢測的當前值。

2.3.4顯示模塊的設(shè)計

本系統(tǒng)采用段碼式的液晶顯示器LCM103,LCM103為10位多功能通用型8段液晶顯示模塊,內(nèi)含看門狗(WDT)時鐘發(fā)生器、2種頻率的蜂鳴驅(qū)動電路。內(nèi)置顯示RAM,可顯示任意字段。

3效益和應(yīng)用前景

在年產(chǎn)6萬m3的國產(chǎn)纖維板生產(chǎn)線上應(yīng)用該項技術(shù),同樣的原料消耗就可以多生產(chǎn)600m3纖維板。按照目前市場價格1700元·m-3計算,價值102萬元,年均提高產(chǎn)值1%,經(jīng)濟效益顯著。

該項技術(shù)非常適合用于國產(chǎn)中密度板生產(chǎn)線,可以將每張密度板的密度差距控制在2%之內(nèi),密度很差比例由原來的12.5%降低為6.25%,系統(tǒng)檢測精度達到2%左右。完全可以保證密度板市場對密度板密度差距的要求。

中密度板密度在線控制技術(shù)的應(yīng)用可大幅度降低單位產(chǎn)品的原材料消耗,對節(jié)約木材資源、實現(xiàn)森林資源的永續(xù)利用具有重要意義。該控制系統(tǒng)為進一步提高國產(chǎn)生產(chǎn)線纖維板產(chǎn)品質(zhì)量提供了必要的技術(shù)支撐。在國內(nèi)推廣應(yīng)用該項技術(shù),即可以降低纖維板單位產(chǎn)量的生產(chǎn)成本和原材料消耗,提高產(chǎn)品質(zhì)量,又能夠節(jié)約進口國外生產(chǎn)線的大量資金,對我國人造密度板行業(yè)的健康發(fā)展具有推動作用,市場前景十分廣闊。