CN101515166A - 一种监控纱线运动状态的装置及监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种监控纱线运动状态的装置及监控方法。目的是让监控装置根据纱线感应器采集的数据，自动计算出与被监测纱线相匹配的灵敏度。解决该问题的技术方案是：该装置与纺织机器电连接，用于监控纱线的运动状态；监控装置包括控制器，控制器通过数据总线接口连接存储器，存储器可以是外部存储器，也可以集成在控制器内部，以及通过数据线接口连接显示驱动器，显示驱动器又与显示模块连接；所述控制器经串口总线与接在纺织机器输入端的一组纱线感应器相连接；所述纺织机器通过脉冲信号线和零位信号线将机器的运行状态传输给控制器，而控制器通过开关器件将停车信号作用于纺织机器。本发明适用于绝大多数以纱线为原料生产纺织品的纺织机器。

Description

一种监控纱线运动状态的装置及监控方法

技术领域

本发明涉及一种监控纱线运动状态的装置及监控方法。适用于绝大多数以纱线为原料生产纺织品的纺织机器，尤其是针织机器。

背景技术

目前，在以纱线为原料的生产纺织品的纺织机器工作过程中，作为原料的纱线，可能在生产过程中某个不可预测的时刻，发生堵塞、绷断、纠缠等情况，此时纺织机器将不能按照事先程序预想的情况加工原料，如果不及时停机，排除故障，将直接导致残次品出现。因此，纱线监控装置的用途便是在生产过程中通过监控纱线和机器的运行状态，评估当前的纱线状态是否正常，是否符合预先设定的生产步骤要求，如果有影响产品质量的纱线运行状态错误出现，则应根据错误作出对应的处理。

现有的纱线监控装置由于纱线感应器(尤其是非接触式光电感应器)，在获取感应值并判断纱线状态时，会受以下因素的影响：

(a)纺织原料纱线所具有的不同特性，影响到该纱线在纱线感应器中感应值的变化范围；

(b)纱线感应器的元器件，尤其是光/电转换部件，存在无法消除的个体差异，所以纱线感应器个体之间，存在能够影响最终感应值的差异；

(c)由于纺织机器本身具有的个体特性差异，以及运行时人为设置的运行参数差异，造成了纱线的速度、张力、振动幅度等状态的差异，以上纱线差异将直接影响到纱线感应器中感应值的变化；

(d)纺织机器所在的环境差异，也对感应器的感应值存在不可忽略的影响。

由于上述(a)、(b)、(c)、(d)四种差异的存在，同时作用于工作中的纱线感应器，造成了感应值在实际生产以前变得不可预测。在实际生产中，需要一种调节灵敏度的方法，确保在该灵敏度条件下，监控装置计算得到的纱线运动状态与纱线实际运动状态一致。目前已知的方法，是在纱线感应器上(或是监控装置端)添加一个可调节灵敏度的装置或选项，由机器操作人员根据实际情况自行判断调节。该方法的缺陷在于：

(I)在实际的生产过程中，一台纺织机器所需的原料纱线有十几根甚至几十根，每根纱线对应的感应器灵敏度都需要调节，增加了机器操作人员的工作量；

(II)由于需要操作人员的判断和操作，所以引入了人工干预的环节，同时也引入了人为设置不当导致错误的几率；

(III)还需要在操作人员上岗前事先对其进行必要的培训，使之了解灵敏度的评估和调节方法。

以上三点缺陷，增加了生产过程中的复杂度、出错概率、不可控因素、时间和成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种监控纱线运动状态的装置及监控方法，其目的是让监控装置根据纱线感应器采集的数据，自动计算出与被监测纱线相匹配的灵敏度，做到操作简便、降低出错概率、节省时间及生产成本，提高产品质量。

本发明所采用的技术方案是：监控纱线运动状态的装置，其特征在于该装置与纺织机器电连接，用于监控纱线的运动状态；监控装置包括控制器，控制器通过数据总线接口连接存储器，存储器可以是外部存储器，也可以集成在控制器内部，以及通过数据线接口连接显示驱动器，显示驱动器又与显示模块连接；所述控制器经串口总线与接在纺织机器输入端的一组纱线感应器相连接；所述纺织机器通过脉冲信号线和零位信号线将机器的运行状态传输给控制器，而控制器通过开关器件将停车信号作用于纺织机器；控制器还接有可键盘操作的铵键。

本发明监控纱线运动状态的方法包括以下步骤：

1)学习步骤，学习步骤必须经历至少一个合格的织物周期，在该织物周期内，监控装置通过纱线感应器收集纱线感应数据和纺织机器运行状态信息，并写入存储器中；

2)当所有必需的数据都收集完毕后，由控制器分析保存在存储器中的纱线数据，计算出与该纱线数据匹配的灵敏度，连同学习周期内纱线的运动状态，再保存到存储器中；

3)监控装置自动切换到检测步骤；

4)监控装置将生产过程中当前时刻的纱线感应数据与步骤2)计算出的灵敏度结合，分析出当前纱线的运动状态，并与保存在存储器中的对应位置纱线状态比较，当二者的状态存在偏差，且超过报警界限的时候，通过开关器件控制纺织机器停机，并将相关错误信息输出到显示模块。

本发明的有益效果是：1)自动调节灵敏度，由于监控装置能够自动根据学习步骤采集的数据计算出灵敏度，所以在检测步骤不需要人工调节灵敏度，机器操作人员在随后的生产过程中，除非监控装置提示，都无需再关注纱线运动状态；2)灵敏度调节速度快；3)大大降低了机器操作人员的工作量和操作复杂度；4)避免人为设置错误引起的监控装置运作异常。

附图说明

图1是本发明纱线感应器在理想情况下采集到的纱线运动状态。

图2是本发明纱线感应器在实际情况中采集到的纱线运动状态。

图3是本发明监控装置应用于纺织机器的结构示意图。

图4是本发明学习步骤的流程图。

图5是本发明检测步骤的流程图。

具体实施方式

由于本发明的主要目的，是让监控装置根据纱线感应器采集的数据，自动计算出与被监测纱线相匹配的灵敏度，因此有必要先介绍一下如何得到灵敏度。这里所说的灵敏度是用于判断纱线运动状态的阀值，如果纱线感应器的感应值低于灵敏度，则认为纱线处于停止状态，反之则认为纱线处于运动状态，所述监控装置能够据此正确地判断纱线运动状态。

如图1是纱线感应器在理想情况下采集到的纱线运动状态。在没有环境干扰、纱线光滑均匀、速度稳定，光/电转换器件稳定的理想的情况下，传感器采集到的感应值数据只有2个值，一个是纱线停止时传感器的感应值(A点横坐标)，一个是纱线运动时传感器的感应值(B点横坐标)，A、B点的纵坐标分别对应了纱线运动、停止的时间。此时将灵敏度取A、B点的横坐标间任意一点，都是与该纱线匹配的。

如图2所示，实际情况中，由于背景技术介绍的(a)、(b)、(c)、(d)四种差异的存在，导致采集到的数据发生了随机的偏差，形成2个波峰，一个波谷。此时，灵敏度的取值并不是A、B间任何一点都可以，而是必须尽量接近波谷最低点。图2中，A波形表示纱线停止时的感应值，B波形是纱线运动时的感应值。对应纱线在织物周期内运动和停止状态的时间，A、B波形的高度会有相对变化。

X轴坐标为采集到的感应值大小，Y轴坐标为采集到的感应值个数，虚线F是相对A波形顶点的固定位置(50％)的Y轴坐标高度线，虚线G是相对B波形顶点的固定位置(50％)的Y轴坐标高度线，D垂线过A波形右侧后端与F的交点，E垂线过B波形左侧前端与G的交点。

理论上合适的灵敏度是处于图2两个波形间波谷位置的Y轴坐标，最佳位置是波谷中距最接近第二波形左侧的C垂线X轴坐标，实际测试结果可以证明，D、E垂线之间的X轴坐标对应的灵敏度都是可以接受的。

请参见图3，本实施例监控纱线运动状态的装置与纺织机器1电连接，用于监控纱线的运动状态。监控装置包括控制器3(型号：STM32F103)，控制器通过数据总线接口(例如SPI总线，例如并行总线，例如I2C总线等)连接存储器4(AT45DB161)，存储器4可以是外部存储器，也可以集成在控制器3内部。以及通过数据线接口连接显示驱动器5(74HC595ULN2003)，显示驱动器又与显示模块6(6位8段数码管)连接，控制器3也可以通过数据线接口直接连接显示模块6。所述控制器3经串口总线与接在纺织机器1输入端的一组纱线感应器2(本例为4个)相连接。所述纺织机器1通过脉冲信号线和零位信号线将机器的运行状态传输给控制器3，而控制器通过开关器件(例如继电器10，例如开关三级管，例如开关MOS管)将停车信号作用于纺织机器1。控制器3还接有可键盘操作的铵键7及USB接口8。电源模块9为各单元模块提供稳定的电源电压。

本发明采用监控装置监控纱线运动状态的方法分为两部分，首先是学习步骤，请见图4：

学习步骤准备就绪，

在S101，监控装置判断是否新织物周期开始？如是，进入S102，如否，回到准备状态；

在S102，监控装置判断纺织机器是否在运转中？如是，进入S103，如否，回到S102的开始；

在S103，监控装置记录当前纱线传感器感应值，并存入存储器4，进入S104；

在S104，监控装置判断织物周期是否结束？如是，进入S105，如否，回到S102的开始；

在S105，监控装置从纱线感应器2中得到感应值，并统计纱线感应值分布状态，进入S106；

在S106，监控装置计算2个波峰位置，进入S107；

在S107，监控装置计算灵敏度，并存入存储器4，进入S108，

在S108，监控装置计算学习周期纱线状态，并存入存储器4，自动切换到检测步骤S109，请参见图5；

检测步骤开始后先进入S110；

在S110，监控装置判断纺织机器1是否在运转中，如是，进入到S111，如否，回到S110的开始；

在S111，监控装置从纱线感应器2中得到纱线当前的感应值，并从存储器4中取出灵敏度，计算当前纱线状态，进入S112；

在S112，监控装置从存储器4中取出学习周期的纱线状态，然后判断与当前纱线状态是否一致？如是，回到S110的开始，如否，进入S113；

在S113，监控装置判断纱线状态偏差是否超过限制？如否，回到S110的开始，如是，进入S114；

在S114，监控装置通过继电器10控制纺织机器1停机报警，并将相关错误信息输出到显示模块6，进入S115；

在S115，操作人员处理报警信息，解除故障后又回到S110重新开始。

值得注意的是，在整个学习步骤以及检测步骤，由于监控装置能够自动根据学习步骤采集的数据计算出灵敏度，所以不存在需要人工调节灵敏度的步骤。机器操作人员只需要监控在学习步骤时的纱线和机器状态，随后的生产过程，除非监控装置提示，都无需再关注纱线运动状态。

Claims (2)

1、一种监控纱线运动状态的装置，其特征在于：该装置与纺织机器(1)电连接，用于监控纱线的运动状态；监控装置包括控制器(3)，控制器通过数据总线接口连接存储器(4)，存储器(4)可以是外部存储器，也可以集成在控制器(3)内部，以及通过数据线接口连接显示驱动器(5)，显示驱动器又与显示模块(6)连接；所述控制器(3)经串口总线与接在纺织机器(1)输入端的一组纱线感应器(2)相连接；所述纺织机器(1)通过脉冲信号线和零位信号线将机器的运行状态传输给控制器(3)，而控制器通过开关器件将停车信号作用于纺织机器(1)；控制器还接有可键盘操作的铵键(7)。

2、一种用权利要求1所述的装置监控纱线运动状态的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

1)学习步骤，学习步骤必须经历至少一个合格的织物周期，在该织物周期内，监控装置通过纱线感应器(2)收集纱线感应数据和纺织机器(1)运行状态信息，并写入存储器(4)中；

2)当所有必需的数据都收集完毕后，由控制器(3)分析保存在存储器(4)中的纱线数据，计算出与该纱线数据匹配的灵敏度，连同学习周期内纱线的运动状态，再保存到存储器(4)中；

3)监控装置自动切换到检测步骤；

4)监控装置将生产过程中当前时刻的纱线感应数据与步骤2)计算出的灵敏度结合，分析出当前纱线的运动状态，并与保存在存储器(4)中的对应位置纱线状态比较，当二者的状态存在偏差，且超过报警界限的时候，通过开关器件控制纺织机器(1)停机，并将相关错误信息输出到显示模块(6)。

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