CN105442110B - 用于控制纱锭底部成型的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于控制纱锭底部成型的方法和系统，所述方法包括生成指示每个动程的起始高度的节升曲线，以及根据所生成的节升曲线执行每个动程，完成纱锭的底部成型。所述系统包括曲线生成器和运动控制器，分别用于生成指示每个动程的起始高度的节升曲线和根据所生成的节升曲线执行每个动程。本发明提供的方法和系统灵活便捷、能够提高纱锭的成品率，并且减少底部纱线脱落现象。

Description

用于控制纱锭底部成型的方法和系统

技术领域

本发明涉及运动控制技术领域，尤其涉及一种用于控制纺织细纱机的纱锭底部成型的方法和系统。

背景技术

在纺织细纱机中，纱线在锭子上卷绕的形状会直接影响到后道工序的生产以及成品纱线的质量。目前，市场上的纱锭底部形状一般为圆锥型或纺锤形。当纱锭从设备上取下后，在储运容器中会互相碰檫，从而导致卷绕在锭子上的纱线脱落，尤其是底部纱线的脱落。良好的底部形状可以防止弧形底部纱线的脱落、保证后道工序的处理、减少后道工序的断头率，并且提高成品品质。因此，能够灵活便捷地控制纱锭的底部成型意义重大。

现有技术通常依靠电机带动机械凸轮来控制节升(又称为极升或者抬升)和动程，从而实现纱锭的卷绕和底部成型。其中，动程是指将纱线在锭子上从下往上卷绕的一个过程。而每个动程的节升起始位置(即节升起始高度，简称起始高度)通常是在前一个动程的节升起始位置叠加一个节升量，通过各个动程的相应节升起始位置可确定不同的纱锭底部形状。通常，可通过更换机械凸轮来控制每个动程的节升量。然而，由于不同的底部成型需要更换不同形状的机械凸轮，其实现过程较为复杂困难，且停机时间较长，因此难以满足生产和市场的需要。

发明内容

本发明旨在提供一种通用的纱锭底部成型的控制方法和系统，以解决现有技术中机械凸轮结构复杂、操作不便的缺陷。

根据本发明的一个实施例，提供一种用于控制纱锭底部成型的方法，包括：生成指示每个动程的起始高度的节升曲线；以及根据所生成的节升曲线执行每个动程，完成纱锭的底部成型。

在一个实施例中，生成指示每个动程的起始高度的节升曲线包括：在二维直角坐标系中生成所述节升曲线，其中所述节升曲线的一个端点的横纵坐标分别表示第一个动程以及执行该第一个动程的起始高度，所述节升曲线的另一个端点的横纵坐标分别表示最后一个动程以及执行该最后一个动程的起始高度。

在一个实施例中，生成指示每个动程的起始高度的节升曲线还包括：在二维直角坐标系中，将所述节升曲线的两个端点处的切线的交点位置设定为活动点，并通过调整该活动点来改变所述节升曲线的形状。所述节升曲线可以是上凸曲线、上凹曲线或者固定斜率的直线。

在一个实施例中，根据所生成的节升曲线执行每个动程包括：根据所述节升曲线计算每一个动程对应的起始高度；以及按对应的起始高度执行每一个动程，以完成纱锭的底部成型。

在一个实施例中，所述方法还包括：在生成所述节升曲线后，拟合所述节升曲线得到曲线方程。

根据本发明的一个实施例，还提供一种用于控制纱锭底部成型的系统，包括：

曲线生成器，用于生成指示每个动程的起始高度的节升曲线；以及

运动控制器，用于根据所生成的节升曲线执行每个动程，完成纱锭的底部成型。

与现有技术相比，本发明通过建立节升曲线来表示动程的节升起始位置，基于该节升曲线形成期望的纱锭底部形状，代替了传统的机械凸轮。本发明灵活便捷，能够提高纱锭的成品率，减少底部纱线脱落现象。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，

图1是根据本发明一个实施例的用于控制纱锭底部成型的方法的流程图；

图2是根据本发明一个实施例的节升曲线的示意图；

图3a是根据本发明一个实施例的用于实现不同纱锭底部形状的不同节升曲线的示意图；以及

图3b-3d是根据图3a所示的不同节升曲线分别得到的纱锭底部形状的示意图；

图4是根据本发明一个实施例的用于收线的机械结构示意图；以及

图5是根据本发明一个实施例的用于控制纱锭底部成型的系统的框图。

附图标记列表

41-导纱弓；

42-锭子；

43-张力弓。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

根据本发明的一个实施例，提供一种用于控制纱锭底部成型的方法。参考图1且概括而言，该方法包括：生成指示每个动程的起始高度的节升曲线；以及根据所生成的节升曲线执行每个动程，完成纱锭的底部成型。下文将分别描述这两个步骤：

步骤S101、生成指示每个动程的起始高度的节升曲线

该节升曲线用于指示在纱锭底部成型过程中每个动程对应的节升起始高度。在一个实施例中，可在二维直角坐标系中表示该节升曲线。图2示出了二维直角坐标系下的节升曲线的一个实施例，该二维直角坐标系的横坐标(X轴)可表示纱锭底部成型所包括的每一个动程(或者每一次节升)，纵坐标(Y轴)可表示每一个动程的起始高度。本领域普通技术人员应理解，该节升曲线为一个曲线段，其起始点表示第一个动程(第0次节升)的起始高度，其结束点表示最后一个动程(最后一次节升)的起始高度。如图2所示，可以用原点O(0，0)表示第一个动程的起始高度为0，则结束点E的纵坐标可表示最后一个动程相对于第一个动程的节升量，结束点E可以根据需要而事先确定。

在一个实施例中，生成起始点O(0，0)和结束点E(X_E，Y_E)之间的节升曲线可包括以下子步骤：

1、设置一个活动点A(X_A，Y_A)，其中X_A∈[0，X_E]且Y_A∈[0，Y_E]，在点O和E之间作曲线，使得活动点A为该曲线在点O和点E处的切线的交点。也可以首先在点O和点E之间作曲线，从而得到该曲线在点O和点E处的切线的交点A。

需要注意的是，虽然在图2以及上文的描述中将节升曲线的起始点设置在坐标原点O，但可以理解，节升曲线的起始点并不一定必须位于坐标原点O，例如，取决于纵坐标上的高度0与锭子轴线上的位置的对应关系，节升曲线的起始点的纵坐标可以大于0或小于0。

作为示例，在本文中示出了三类形状的曲线：凹凸方向相反的两种圆弧曲线和一种斜率固定的直线，图2中所示的是一种上凸的圆弧曲线。

通过理论推导以及实际实验均可发现，上凸的节升曲线往往会导致内凹的纱锭底部形状；而上凹的曲线往往会导致外凸的纱锭底部形状。图3b示出了一种有利于生产的纱锭底部内凹的底部形状，因此，在本步骤中，可首先生成上凸的曲线，其对应的纱锭底部形状则更趋向于内凹。

2、如果希望对上述曲线进行调整或者根据上述曲线没有得到期望的纱锭底部形状，则可以调准该曲线，在需要时，可以通过多次调准来获得期望底部形状所对应的节升曲线。

要避免机械、锭子等因素的影响，得到期望的纱锭底部形状，有时需对动程的节升量进行调准，在一个实施例中，可以通过对活动点A进行调准来实现这一过程。通过改变活动点A在二维直角坐标系中的位置，能够得到不同形状的圆弧曲线，从而得到不同的纱锭底部成型。如图3a所示，在一个实施例中，当活动点A处于位置A₁(其横坐标属于[0，X_E]且纵坐标属于[0，Y_E])时，能够生成上凸曲线，并且根据该曲线可以得到如图3b所示的内凹的纱锭底部形状；当活动点A处于位置A₂(其横坐标属于[0，X_E]且纵坐标属于[0，Y_E])时，能够生成固定斜率的直线，并且根据该直线可以得到如图3_c所示的圆锥形纱锭底部形状，需要注意的是，在实践中，用来控制节升的机械装置有直线运动的也有旋转运动的，而锭子也分圆柱或圆锥形状的，因此在某些情况下，采用固定斜率的斜线来作节升量控制时可能并不能生成严格意义的圆锥形纱锭底部形状；当活动点A处于位置A₃(其横坐标属于[0，X_E]且纵坐标属于[0，Y_E])时，能够生成上凹的曲线，并且根据该曲线可以得到如图3d所示的外凸的纱锭底部形状。

在一个实施例中，当得到了期望底部形状所对应的节升曲线，则可以拟合该节升曲线并得到曲线方程，将该曲线方程用来控制纱线卷绕(收线)的每个动程的节升。

上文中描述了一种用于生成节升曲线的示例方式，但可以理解，可以使用本领域中存在的其他各种曲线生成方式来生成期望的曲线，例如，可以使用多个活动点或者不使用活动点，或者可以使用位于曲线上的一个或多个控制点，等等。

步骤S102、根据所生成的节升曲线执行每个动程，完成纱锭的底部成型

在一个实施例中，可使用运动控制器根据输入的节升曲线得到每一个动程相对于上一个动程(或者相对于第一个动程)的节升量，完成纱锭的底部成型，其可以包括以下步骤：

1、将上一步得到节升曲线或者其曲线方程设定到运动控制器中，例如，输入到西门子运动控制器SIMO TION D425。

2、运动控制器可以根据需要对节升曲线沿横坐标进行等分(例如，可以根据不同的纱线支数所对应的不同节升次数将该曲线进行等分)，例如，可将图2所示的节升曲线进行n等分，得到等分点(包括原点)的X轴坐标值X₀…X_n。基于该X轴坐标值或者通过将该X轴坐标值代入曲线方程，可得到每个等分点的Y轴坐标值，从而得到每个动程对应的点坐标，这些点坐标指示每一个动程以及其起始高度(如果第一个动程的起始高度在Y轴上为0，则这些点的Y轴坐标值也可以指示每一个动程相对于第一个动程的节升量)。在一个实施例中，可以将这些点的坐标值保存入数组等待调用，数组中各个坐标点的X轴坐标值对应收线时的每个动程，而Y轴坐标值对应该动程的起始高度(或者相对于第一个动程的节升量)。在另一个实施例中，可以在数组中保存每个动程相对于上一个动程的节升量。

本领域技术人员应理解，也可以采用其他数据结构来存储每个动程对应的起始高度。

3、在纱线收线时，运动控制器可以得到每个动程对应的起始高度(例如通过查询存储的数组)，并根据该起始高度来控制每一个动程中的纱线卷绕，直到执行完数组的最后一个元素。至此，完成整个节升，纱线的底部成型结束。

图4示出了一种示例性的收线机械机构。在下文中，以图4所示的该收线机械机构为例来描述一个动程，其中，运动控制器通过控制伺服电机带动导纱弓41上下摆动，锭子电机带动收线的锭子42单方向旋转，张力弓电机带动张力弓线与导纱弓线将纱线拉紧。运动控制器查询数组得到该次动程对应的起始高度，在上一次动程结束之后，就把该次动程所对应的起始高度值写入运动控制器。导纱弓41根据设定的起始高度值走到下部，执行该次动程。其中张力弓43和导纱弓41将线拉紧，锭子电机旋转，导纱弓41自下而上运动，将纱线绕上锭子42，直到该次动程完成。在该次动程完成后，可以以类似方式执行下一次动程，在执行完所有动程后最终完成纱锭的底部成型。

这种通过建立节升曲线来控制动程节升，从而形成期望的纱锭底部形状的方法灵活便捷，能够提高纱锭的成品率、减少底部纱线脱落现象。在另一方面，本发明所建立的节升曲线的形状实际上能够在某些方面反映出将来所生成的纱锭底部形状，因此，这种采用节升曲线进行控制的方式非常直观，其便于操作人员迅速地为期望的纱锭底部形状进行设定，并极大地减少可能需要的试验次数或调整次数。

根据本发明的一个实施例，还提供一种用于控制纱锭底部成型的系统。如图5所示，该系统包括曲线生成器和运动控制器。其中，曲线生成器用于生成指示每个动程的起始高度的节升曲线；而运动控制器用于根据所生成的节升曲线执行每个动程，完成纱锭的底部成型。如上文所述，生成指示每个动程的起始高度的节升曲线包括：在二维直角坐标系中生成节升曲线，其中节升曲线的一个端点的横纵坐标分别表示第一个动程以及执行该第一个动程的起始高度，而节升曲线的另一个端点的横纵坐标分别表示最后一个动程以及执行该最后一个动程的起始高度。在二维直角坐标系中，将节升曲线的两个端点处的切线的交点位置设定为活动点，并通过调整该活动点来改变节升曲线的形状。如上文所述，根据所生成的节升曲线执行每个动程包括：根据节升曲线计算每一个动程对应的起始高度；以及按对应的起始高度执行每一个动程，以完成纱锭的底部成型。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种用于控制纱锭底部成型的方法，包括：

生成指示每个动程的起始高度的节升曲线；

根据所生成的节升曲线执行每个动程，完成纱锭的底部成型。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，生成指示每个动程的起始高度的节升曲线包括：

在二维直角坐标系中生成所述节升曲线，其中所述节升曲线的一个端点的横纵坐标分别表示第一个动程以及执行该第一个动程的起始高度，所述节升曲线的另一个端点的横纵坐标分别表示最后一个动程以及执行该最后一个动程的起始高度。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，生成指示每个动程的起始高度的节升曲线还包括：

在二维直角坐标系中，将所述节升曲线的两个端点处的切线的交点位置设定为活动点，并通过调整该活动点来改变所述节升曲线的形状。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，所述节升曲线是上凸曲线、上凹曲线或者固定斜率的直线。

5.根据权利要求1-3中任何一个所述的方法，其中根据所生成的节升曲线执行每个动程包括：

根据所述节升曲线计算每一个动程对应的起始高度；以及

按对应的起始高度执行每一个动程，以完成纱锭的底部成型。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括：

在生成所述节升曲线后，拟合所述节升曲线得到曲线方程。

7.一种用于控制纱锭底部成型的系统，包括：

曲线生成器，用于生成指示每个动程的起始高度的节升曲线；

运动控制器，用于根据所生成的节升曲线执行每个动程，完成纱锭的底部成型。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，生成指示每个动程的起始高度的节升曲线包括：

在二维直角坐标系中生成所述节升曲线，其中所述节升曲线的一个端点的横纵坐标分别表示第一个动程以及执行该第一个动程的起始高度，所述节升曲线的另一个端点的横纵坐标分别表示最后一个动程以及执行该最后一个动程的起始高度。

9.根据权利要求8所述的系统，其中，生成指示每个动程的起始高度的节升曲线还包括：

在二维直角坐标系中，将所述节升曲线的两个端点处的切线的交点位置设定为活动点，并通过调整该活动点来改变所述节升曲线的形状。

10.根据权利要求7-9中任何一个所述的系统，其中，根据所生成的节升曲线执行每个动程包括：

根据所述节升曲线计算每一个动程对应的起始高度；以及

按对应的起始高度执行每一个动程，以完成纱锭的底部成型。