CN102706902A - 一种织物水分在线检测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明实现了织物水分的在线检测，在结构上包括水分传感器、数据处理部分、显示部分和扫描架，扫描架上下框上有电控移动的的固定支架，固定支架可通过电机带动安装其上面的水分传感器的微波发射天线和接收天线沿织物幅宽方向移动，数据处理部分根据水分传感器的水分标定方法得出对应水分湿度，显示部门将处理结构显示出来，从而实现织物水分的定位检测和运动检测，适应实际生产中的不同方式水分检测需求，同时可记录完整的历史数据，便于对生产质量状况进行统计分析，利于指导生产工艺的精确制定。

Description

一种织物水分在线检测装置和方法

技术领域

本发明涉及一种在线水分检测装置和方法，特别涉及一种织物水分在线检测装置和方法。

背景技术

纺织印染企业后整理生产中，织物含水率是一项重要的质量参数，影响着织物的加工质量和能耗，目前主要通过两种方法实现水分检测，一是离线方法，如采用卤素水分测定仪、烘箱法等，离线测量方式的滞后性，不利于对生产工艺做出及时调整，从而造成产品一次合格率低，生产成本提高，严重影响了企业的生产效率；二是在线检测方法，通过在后整理生产设备的几个不同位置处安装水分检测传感器，监测不同位置的含水率，实现水分的在线检测与控制，这种方法以检测到的定点位置处的含水率作为测量结果，与实际生产质量具有一定差距，不能准确反映含水率，容易造成产品合格率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使得织物水分在生产过程中得到准确实时的监控，通过扫描承载小车实现了定位监测和运动监测的织物水分在线监测装置和方法。

为实现以上功能，本发明采用以下技术方案，系统包括水分检测系统和扫描架，水分检测系统包括水分传感器、数据处理部分和显示部分，所述的水分传感器包括微波发射机、微波接收机、微波发射机连接的发射天线、微波接收机连接的接收天线，所述的数据处理部分包括运输放大电路和A/D转换，所述的显示部分包括工业控制计算机，微波发射机发出微波信号，微波接收机接收到通过织物或被织物反射回来的微波信号，并将其转化为电信号，再经运算放大电路放大为标准电压信号，然后经A/D转换后输入到工业控制计算机的主控制器进行数据处理，并由工业控制计算机显示处理结果，所述的扫描架套设在织物流水线横截面外，织物上下面的有水分传感器的发射天线和接收天线，发射天线和接收天线分别固定在扫描架的上下框上电控移动的的固定支架上，所述的固定支架由工业控制计算机控制，并通过一连接轴与一个电机相连，固定支架由电机驱动带动微波发射机、微波接收机、微波发射机和发射天线沿扫描架移动。

所述的固定支架带动发射天线和接收天线沿织物幅宽方向移动。

所述的固定支架移动速度为20-300mm/sec。

所述的扫描架上还设有增量式编码测速器，其输出端连接到工业控制计算机的输入端，并输入检测信号。

所述的检测方法步骤如下：

步骤一：电机驱动固定支架沿扫描架移动；

步骤二：固定支架由主控制器控制，增量式编码器测速，带动发射天线和接收天线在扫描架上进行定点检测和运动检测；

步骤三：微波发射机发出微波信号，微波接收机接收到通过织物或被织物反射回来的微波信号，并将其转化为电信号，微波接收机的输出信号经过数据部分处理后输入到到工业控制计算机的主控制器中，主控制器根据水分传感器标定方法进行数据处理，并由工业控制计算机显示出处理结果。

所述的步骤二中固定支架运动和定位控制如下：

$\left\{\begin{array}{c}N=\frac{60x}{k}\\ l=2\mathrm{\πR}\frac{n}{k}\end{array}\right.$

其中N为电机转速，单位为转/分，k为增量式编码测速器的分辨率，x为增量式编码测速器每秒输出实际频率值，R为扫描架上下框上电控移动的固定支架与电机连接轴的半径，l为扫描架上下框上电控移动的固定支架的位移，n为增量式编码测速器旋转输出脉冲的实际总数。

所述的步骤三中的水分传感器的标定方法为：取烘干后的织物称重后加水配置不同湿度的试样进行测量，得到微波衰减后的电压值，对每一个试样测量多次求其平均值，每一个电压值对应一个湿度值，通过最小二乘法拟合出直线方程y＝f（x）,其中y为湿度值，x为对应的电压值。

本发明采用以上技术方案，利用扫描架及水分检测系统对横向运动水分进行时时定位监测和运动监测，适应实际生产中的不同方式水分检测需求，同时可在工业控制计算机中记录完整的历史数据，便于对生产质量状况进行统计分析，利于指导生产工艺的精确制定。

附图说明

图1是本发明的扫描架系统装置示意图；

图2是本发明的水分检测系统原理示意图。

具体实施方式

如图1所示本发明包括水分检测系统和扫描4，水分检测系统包括水分传感器、数据处理部分和显示部分，水分传感器包括微波发射机8、微波接收机9、微波发射机8连接的发射天线6、微波接收机9连接的接收天线7，数据处理部分包括运输放大电路和A/D转换，显示部分包括工业控制计算机，微波发射机8发出微波，微波接收机9接收到通过织物5或被织物反射回来的微波，并把它转化为电信号，再经运算放大电路放大为标准电压信号，然后经A/D转换后输入到工业控制计算机的主控制器进行数据处理，并由工业控制计算机显示处理结果，扫描架套设在织物5流水线横截面外，织物5上下面有水分传感器的发射天线6接收天线7，发射天线6和接收天线7分别固定在扫描架上下框上电控移动的的固定支架1上，固定支架1由工业控制计算机14控制，并通过一连接轴2与一个电机3相连，固定支架1由电机3驱动带动微波发射机8、微波接收机9、微波发射机8和发射天线6沿扫描架4移动，固定支架1带动发射天线6和接收天线7沿织物5幅宽方向移动，固定支架1移动速度为20-300mm/sec。扫描架4上还设有增量式编码测速器13，其输出端连接到工业控制计算机的输入端，并输入检测信号。

如图2所示，本发明的工作原理为微波发射机8发出微波，微波接收机9接收到通过织物5或被织物反射回来的微波，并把它转化为电信号，再经运算放大电路放大为标准电压信号，然后经A/D转换后输入到工业控制计算机的主控制器中，主控制器根据水分传感器水分标定方法进行数据处理，并由工业控制计算机显示处理结果，其中水分传感器水分标定方法为：取烘干后的织物称重后加水配置不同湿度的试样进行测量，得到微波衰减后的电压值，对每一个试样测量多次求其平均值，每一个电压值对应一个湿度值，通过最小二乘法拟合出直线方程y=f（x）,其中y为湿度值，x为对应的电压值。

如图1和2所示，本发明固定支架1的工作原理为主控制器12模拟量输入端口增量式编码测速器13的输出信号，经过主控制器12程序算法处理后，转换为的固定支架1运行速度，实现速度检测；在工业控制计算机14上通过组态软件编写的上位机操作界面，可输入固定支架1的运行速度设定值，上位机与主控制器通讯后通过程序算法控制固定支架1按照设定速度运行。另通过上位机操作界面可控制固定支架1的扫描方式，实现定位检测或运动检测。具有如下功能：

1）位置复位功能：停机后固定支架1自动回复到扫描架一端起点位置；

2）定位控制功能：控制固定支架1运动至某一确定位置，实现定位纵向检测；

3）往复运动功能：在扫描架两端点位置间往复运动，实现横向、纵向运动检测；

4）历史记录功能：完整的记录历史数据，显示实时曲线和历史曲线，便于分析质量状况。固定支架1根据如下公式进行运动和定位控制：

$\left\{\begin{array}{c}N=\frac{60x}{k}\\ l=2\mathrm{\πR}\frac{n}{k}\end{array}\right.$

其中N为电机1转速，单位为转/分，k为增量式编码测速器13的分辨率，x为增量式编码测速器13每秒输出实际频率值，R为扫描架上下框上电控移动的固定支架1与电机3连接轴2的半径，l为扫描架上下框上电控移动的固定支架1位移，n为增量式编码测速器13旋转输出脉冲的实际总数。

Claims (7)

1.一种织物水分在线检测装置，包括水分检测系统和扫描架（4），水分检测系统包括水分传感器、数据处理部分和显示部分，所述的水分传感器包括微波发射机（8）、微波接收机（9）、微波发射机（8）连接的发射天线（6）、微波接收机（9）连接的接收天线（7），所述的数据处理部分包括运输放大电路（10）和A/D转换（11），所述的显示部分包括工业控制计算机（14），微波发射机（8）发出微波信号，微波接收机（9）接收到通过织物（5）或被织物反射回来的微波信号，并将其转化为电信号，再经运算放大电路（10）放大为标准电压信号，然后经A/D转换（11）后输入到工业控制计算机（14）的主控制器（12）进行数据处理，并由工业控制计算机（14）显示处理结果，其特征在于：所述的扫描架套设在织物（5）流水线横截面外，织物（5）上下面的有水分传感器的发射天线（6）和接收天线（7），发射天线（6）和接收天线（7）分别固定在扫描架（4）的上下框上电控移动的的固定支架（1）上，所述的固定支架（1)由工业控制计算机(14)控制，并通过一连接轴（2）与一个电机（3）相连，固定支架由电机（3）驱动带动微波发射机（8）、微波接收机（9）、微波发射机（8）和发射天线（6）沿扫描架（4）移动。

2.根据权利要求1所述的一种织物水分在线检测装置，其特征在于：所述的固定支架（1）带动发射天线(6)和接收天线(7)沿织物(5)幅宽方向移动。

3.根据权利要求2所述的一种织物水分在线检测装置，其特征在于：所述的固定支架(1)移动速度为20-300mm/sec。

4.根据权利要求1所述的一种织物水分在线检测装置，其特征在于：所述的扫描架(4)上还设有增量式编码测速器(13)，其输出端连接到工业控制计算机(14)的输入端，并输入检测信号。

5.一种采用权利要求1所述的一种织物水分在线检测装置的检测方法，其特征在于：所述的检测方法步骤如下：

步骤一：电机（3）驱动固定支架（1）沿扫描架移动；

步骤二：固定支架（1）由主控制器（14）控制，增量式编码器（13）测速，带动发射天线（6）和接收天线（7）在扫描架（4）上进行定点检测和运动检测；

步骤三：微波发射机（8）发出微波信号，微波接收机（9）接收到通过织物（5）或被织物反射回来的微波信号，并将其转化为电信号，微波接收机（9）的输出信号经过数据部分处理后输入到到工业控制计算机（14）的主控制器（12）中，主控制器（12）根据水分传感器标定方法进行数据处理，并由工业控制计算机（14）显示出处理结果。

6.据权利要求5所述的种织物水分在线检测装置的检测方法，其特征在于：所述的步骤二中固定支架(1)运动和定位控制如下：

$\left\{\begin{array}{c}N=\frac{60x}{k}\\ l=2\mathrm{\πR}\frac{n}{k}\end{array}\right.$

其中N为电机(3)转速，单位为转/分，k为增量式编码测速器(13)的分辨率，x为增量式编码测速器(13)每秒输出实际频率值，R为扫描架上下框上电控移动的固定支架(1)与电机(3)连接轴(2)的半径，l为扫描架上下框上电控移动的固定支架(1)的位移，n为增量式编码测速器(14)旋转输出脉冲的实际总数。

7.根据权利要求5所述的种织物水分在线检测装置的检测方法，其特征在于：所述的步骤三中的水分传感器的标定方法为：取烘干后的织物称重后加水配置不同湿度的试样进行测量，得到微波衰减后的电压值，对每一个试样测量多次求其平均值，每一个电压值对应一个湿度值，通过最小二乘法拟合出直线方程y＝f（x）,其中y为湿度值，x为对应的电压值。

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