CN103911750A - 一种基于非均匀红外光场的纱线飞行姿态检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于非均匀红外光场的纱线飞行姿态检测装置，其包括纱线飞行通道、非均匀红外光场产生装置、信号检测模块以及信号处理模块；其中，所述非均匀红外光场产生装置包括两个红外线发射器；所述信号检测模块包括两个红外线接收器，其和红外线发射器相对设置；所述红外线发射器、红外线接收器分别固持在纱线飞行通道上；所述信号处理模块和信号检测模块连接。本发明的基于非均匀红外光场的纱线飞行姿态检测方法及装置具有操作简单，成本低，连续工作性好等诸多优点。

Description

一种基于非均匀红外光场的纱线飞行姿态检测方法及装置

技术领域

本发明涉及一种纱线飞行姿态检测方法及装置，具体涉及一种基于非均匀红外光场的纱线飞行姿态检测方法及装置，其用于检测喷气织机引纬过程中纱线飞行姿势。 

背景技术

目前，喷气织机是纺织行业的主流织机，织布效率和产品质量都相当高。但是与国外的喷气织机相比，国产的喷气织机有一定的差距，具有很大的发展空间可以挖掘。引纬机构是喷气织机的关键机构，对引纬运动的检测与优化对喷气织机的发展具有重要意义。国产喷气织机引纬过程很不稳定，经常出现断纬和纬纱缠绕等现象，严重影响布料的质量与生产效率。但是由于引纬距离长、引纬时间短、纬纱飞行速度快，而且引纬过程出现问题的位置也有随机性，因此要准确捕捉到纱线的飞行姿态的变化及出现故障的原因很有难度。能有效的检测引纬过程中纱线的飞行姿态对引纬运动的分析及优化有着重要意义。 

目前对纱线飞行姿态的检测方法通常有两种，如高速摄影仪与频闪仪。但是这两中设备成本很高，尤其是高速摄影仪。普通工厂配备比较少，研究所实验室采用的比较多，成本限制了他们的应用范围。而且这两种测试方法测试操作比较复杂，前期要做好充分的准备工作。要得出纱线的飞行特征需要对实验数据进行细致的处理与分析，对工作人员的整体素质要求较高，这也限制了这两种情况在工厂中的广泛应用。 

采用高速摄影实验能捕捉到纱线的实际飞行姿态，分析实验数据得出纱线的真实飞行姿态具有不同的飞行特征，根据纱线的飞行特征提出纱线姿态的分类标准，将纱线飞行姿态分为平稳飞行姿态、抖动飞行姿态、甩动飞行姿态三种类型。喷气织机中纱线飞行通道为由开口装置牵引形成的经纱和异型筘构成的狭小空间，因此在喷气织机实际运行过程中，最希望纱线保持平稳飞行状态，这种状态下纱线空间位置波动最小，也最容易成功引纬。抖动飞行状态是指纱线在飞行过程中出现连续弯曲的状态，如果抖动幅度较小，不与飞行通道发生碰撞。 

因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种基于非均匀红外光场的纱线飞行姿态检测方法及其装置，以克服现有技术中的所述缺陷。 

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种操作简单，成本低，连续工作性好的基于非均匀红外光场的纱线飞行姿态检测装置。 

本发明的另一目的在于提供一种基于非均匀红外光场的纱线飞行姿态检测方法。 

为实现上述第一目的，本发明采取的技术方案为：一种基于非均匀红外光场的纱线飞行姿态检测装置，其包括纱线飞行通道、非均匀红外光场产生装置、信号检测模块以及信号处理模块；其中，所述非均匀红外光场产生装置包括两个红外线发射器；所述信号检测模块包括两个红外线接收器，其和红外线发射器相对设置；所述红外线发射器、红外线接收器分别固持在纱线飞行通道上；所述信号处理模块和信号检测模块连接。 

本发明的基于非均匀红外光场的纱线飞行姿态检测装置进一步设置为：所述两个红外线发射器呈正交分布。 

本发明的基于非均匀红外光场的纱线飞行姿态检测装置进一步设置为：每一红外线发射器能产生一个非均匀红外光场；两个非均匀红外光场共同构成一个复合非均匀红外光场。 

本发明的基于非均匀红外光场的纱线飞行姿态检测装置进一步设置为：所述两个红外线发射器发射不同波长的红外线，并采用与之对应的红外线接收装置接收特定波长。 

本发明的基于非均匀红外光场的纱线飞行姿态检测装置还设置为：所述纱线飞行通道的横截面呈圆环形。 

为实现上述第二目的，本发明采取的技术方案为：一种基于非均匀红外光场的纱线飞行姿态检测方法，其包括如下步骤： 

1），纱线进入纱线飞行通道的非均匀光场之后，纱线遮挡红外线的传播，使得红外线接收器接收到红外信号强度发生变化，通过光电转化之后，红外线接收器产生相对应的电信号，最终生成检测信号；

2），所述检测信号传输至信号处理模块，信号处理模块参考真实的纱线飞行姿态与检测信号的特征之间的映射关系，并对两路信号进行对比分析处理，判断出检测纱线的飞行姿态。

本发明的基于非均匀红外光场的纱线飞行姿态检测方法进一步为：所述信号检测模块通过信号线将检测信号传输给信号处理模块进行信号处理，最后采用信号峰值包络方法得到检测信号的信号特征。 

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明的基于非均匀红外光场的纱线飞行姿态检测方法及装置具有操作简单，成本低，连续工作性好等诸多优点。 

附图说明

图1是本发明的基于非均匀红外光场的纱线飞行姿态检测装置的原理图。 

图2是本发明的基于非均匀红外光场的纱线飞行姿态检测装置的信号检测部分的结构示意图。 

图3是图1中的红外线发射器所在的截面上的红外线光强分布图。 

图4与纱线抖动飞行姿态对应的检测信号特征图。 

图5与纱线平稳飞行姿态对应的检测信号特征图。 

具体实施方式

请参阅说明书附图1至附图5所示，本发明为一种基于非均匀红外光场的纱线飞行姿态检测装置，其由纱线飞行通道1、非均匀红外光场产生装置2、信号检测模块3以及信号处理模块4等几部分组成。 

其中，所述纱线飞行通道1的横截面呈圆环形，其为纱线穿过非均匀红外光场为纱线提供飞行通道，保证纱线能够顺利穿过非均匀红外光场并接收检测。 

所述非均匀红外光场产生装置2为信号检测模块提供检测环境，其包括两个红外线发射器5，该两个红外线发射器5呈正交分布，且每一红外线发射器5能产生一个非均匀红外光场；两个非均匀红外光场共同构成一个复合非均匀红外光场。 

所述信号检测模块3包括两个红外线接收器6，其和红外线发射器5相对设置。所述两个红外线发射器5发射不同波长的红外线，并采用与之对应的红外线接收装置6接收特定波长。且所述红外线发射器5、红外线接收器6分别固持在纱线飞行通道1上。所述信号检测模块3的工作原理如下：当纱线通过纱线飞行通道1进入非均匀红外光场时，会阻碍红外线的传播，从而导致红外线接收器6接收到的红外线强度发生变化，根据光电转化效应，产生相对应的电信号。 

所述信号处理模块4和信号检测模块3连接，其用于将信号检测模块3检测到的信号进行处理，参照真实的纱线飞行姿态类型与检测信号的特征之间的映射关系，判断出所检测到的纱线的飞行姿态。 

本发明的一种基于非均匀红外光场的纱线飞行姿态检测方法，其包括如下步骤： 

1），纱线进入纱线飞行通道的非均匀光场之后，纱线遮挡红外线的传播，使得红外线接收器接收到红外信号强度发生变化，通过光电转化之后，红外线接收器产生相对应的电信号，最终生成检测信号；

2），所述检测信号传输至信号处理模块，信号处理模块参考真实的纱线飞行姿态与检测信号的特征之间的映射关系，并对两路信号进行对比分析处理，判断出检测纱线的飞行姿态。其中，所述信号检测模块通过信号线将检测信号传输给信号处理模块进行信号处理，最后采用信号峰值包络方法得到检测信号的信号特征。

请参阅说明书附图3，A区域的红外光线较密，因此光场强度较大，纱线在A区域中遮挡的红外线较多，纱线飞行姿态稍有变化，检测装置的检测信号变化较大。而B区域的红外光线较疏，因此该区域光场强度较小，纱线在B区域中遮挡的红外线较少，因此纱线飞行姿态变化较大时，检测装置的检测信号有较大变化。若纱线在A区域内，飞行姿态变化较小；若在B区域内，纱线飞行姿态变化较大才能得到相同的检测信号的变化量。综上所述，一个红外线发射器5产生的单一非均匀红外光场无法实现准确检测纱线的飞行姿态，因此本发明采用两个正交的非均匀红外光场构成一个复合非均匀红外光场。 

为了避免复合非均匀红外光场对红外线检测装置的干扰，采用以下两个解决方案： 

1、两个红外线发射器发射不同波长的红外线加以区分，并采用与之对应的红外线接收装置接收特定波长，从而避免两个信号装置发生信号干扰。

2、两个红外线发射器以不同频率发生红外线，设计特定的信号处理电路来过滤得到特定的红外信号。 

信号检测模块通过信号线将检测信号传输给信号处理模块进行信号处理：滤波、放大等信号处理，最后采用信号峰值包络方法得到检测信号的信号特征，参照图4、5。 

根据纱线实际飞行姿态分类标准与检测信号的信号特征之间的映射关系，设计出信号特征的判断阀值：最低包络阀值电压 、最高包络阀值电压、波动周期。 

当纱线飞行姿态发生波动时，检测信号的强弱会发生变化，经过信号处理之后，得到相应的特征信号，参照图4。是特征信号的变化量，其物理意义为值越大，说明纱线的波动越剧烈；T是特征信号变化的周期，其物理意义为T值越小，特征信号的变化越快，对应的是纱线的波动越频繁，表现为纱线的飞行姿态越不稳定。 

单一非均匀红外光场的检测信号的判断标准如下： 

当<时，根据纱线实际飞行姿态分类标准与检测信号的信号特征之间的映射关系，判断纱线飞行姿态为平稳飞行姿态类型，信号特征可参考图4；

当<<且T>，根据纱线实际飞行姿态分类标准与检测信号的信号特征之间的映射关系，判断纱线飞行姿态为平稳飞行姿态类型；

当<<且T<，根据纱线实际飞行姿态分类标准与检测信号的信号特征之间的映射关系，判断纱线飞行姿态为抖动飞行姿态类型；

当>，根据纱线实际飞行姿态分类标准与检测信号的信号特征之间的映射关系，判断纱线飞行姿态为甩动飞行姿态类型；

最终判断纱线的飞行姿态类型需要通过对比分析两路检测信号及其检测结果才能确立，其判断标准如下：

当两路检测信号的检测结果都为平稳飞行姿态类型时，最终确定纱线的飞行姿态为平稳飞行姿态类型；

当有一路检测信号的检测结果为抖动飞行姿态类型，而另一路为平稳飞行姿态类型或者抖动飞行姿态类型时，就判断纱线的飞行姿态为抖动飞行姿态类型；

当至少有一路检测信号的检测结果为甩动飞行姿态类型时，就直接判断纱线的飞行姿态为甩动飞行姿态类型。

以上的具体实施方式仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。 

Claims (7)

1.一种基于非均匀红外光场的纱线飞行姿态检测装置，其特征在于：包括纱线飞行通道、非均匀红外光场产生装置、信号检测模块以及信号处理模块；其中，所述非均匀红外光场产生装置包括两个红外线发射器；所述信号检测模块包括两个红外线接收器，其和红外线发射器相对设置；所述红外线发射器、红外线接收器分别固持在纱线飞行通道上；所述信号处理模块和信号检测模块连接。

2.如权利要求1所述的基于非均匀红外光场的纱线飞行姿态检测装置，其特征在于：所述两个红外线发射器呈正交分布。

3.如权利要求2所述的基于非均匀红外光场的纱线飞行姿态检测装置，其特征在于：每一红外线发射器能产生一个非均匀红外光场；两个非均匀红外光场共同构成一个复合非均匀红外光场。

4.如权利要求3所述的基于非均匀红外光场的纱线飞行姿态检测装置，其特征在于：所述两个红外线发射器发射不同波长的红外线，并采用与之对应的红外线接收装置接收特定波长。

5.如权利要求1所述的基于非均匀红外光场的纱线飞行姿态检测装置，其特征在于：所述纱线飞行通道的横截面呈圆环形。

6.一种基于非均匀红外光场的纱线飞行姿态检测方法，其特征在于：包括如下步骤：

1），纱线进入纱线飞行通道的非均匀光场之后，纱线遮挡红外线的传播，使得红外线接收器接收到红外信号强度发生变化，通过光电转化之后，红外线接收器产生相对应的电信号，最终生成检测信号；

2），所述检测信号传输至信号处理模块，信号处理模块参考真实的纱线飞行姿态与检测信号的特征之间的映射关系，并对两路信号进行对比分析处理，判断出检测纱线的飞行姿态。

7.如权利要求1所述的基于非均匀红外光场的纱线飞行姿态检测方法，其特征在于：所述信号检测模块通过信号线将检测信号传输给信号处理模块进行信号处理，最后采用信号峰值包络方法得到检测信号的信号特征。