CN107700063A - 一种自适应式经编张力智能均衡调控方法 - Google Patents
一种自适应式经编张力智能均衡调控方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种自适应式经编张力智能均衡调控方法，属于经编机智能装备控制技术领域。本发明利用导纱梳栉进行针前垫纱与针背垫纱的角度区间这一机构属性，作为经纱张力调控周期内不同调控时段的划分依据，以不同横列针前与针背不同的垫纱数码这一工艺属性，作为经纱张力调控幅值的调控因子，可以在经编机开始生产之前即可生成在整个花高的产品循环周期内的调控曲线，属于预先规划的前馈控制，从而可以省却纱线张力传感器与张力测试与变送反馈系统，实施方案更加简洁高效。本发明的方法对于不同的经编机型，以及不同机型的不同经编工艺，都具有更加良好的自适应性。并且本发明进一步扩大了经纱原料的选择范围。
Description
技术领域
本发明涉及一种自适应式经编张力智能均衡调控方法，属于经编机智能装备控制技术领域。
背景技术
经编技术因其极高的编织效率而成为针织技术的重要分支，经编机在高速编织时，经纱需要维持一定的纱线张力才能正常成圈，但是过大的经纱张力峰值，或者过大的经纱张力波动加速度，都会造成纱线断头或无法成圈，进而影响坯布品质或使生产中断。而在经编机每一个横列的成圈编织过程中，因为纱线输送长度在主轴角度任意区间内的均匀性，以及在主轴角度不同区间内消耗纱线长度的突变性，从原理上决定了在每一个横列的成圈编织过程中，必然会出现经纱张力的波动，每一个成圈编织周期自然也就是经纱张力波动的一个基本周期。而这种周期性经纱张力波动的根源，恰恰是经编机成圈的基本动作，为了弥补经纱张力的这种周期性波动变化，现有技术都是采用张力杆进行补偿。
在送经机构与成圈机构之间增加张力杆，通过纱线与弹性张力杆之间的相互作用，利用张力杆的挠性变形和纱线的弹性伸长来对纱线实现一定量的预存储。当张力突然增大时，经纱拉紧，弹性张力杆受压下降，释放预存量纱线，缓减张力的瞬态增加；当张力突然减小时，经纱放松，弹性张力杆回弹上抬，缓补纱线张力的瞬态下跌，并完成新纱线的暂存，从而减缓经纱张力上升或下降的斜率，并削减张力波动的峰值。这种通过纱线本身传递张力，进而逼迫张力杆产生变形的工作机理，决定了张力杆对经纱张力的均衡调控是一种被动反馈式调整，同时也决定了参与编织的经纱本身必须具备一定的弹性系数和断裂强度，才能配合张力杆的机械挠性进行正常工作。因此，对于弹性差模量高的玻璃纤维、金属丝、蚕丝等经编原料，以及捻度小断裂强度低的天然短纤维类经编原料，生产实践已经证明，采用张力杆的这种被动反馈式经纱张力调控方法，已难以保证低断头率的高速连续经编生产。
在专利CN201710378790.0中公布了一种经编积极式张力补偿装置，该装置的方法特征为：利用电阻应变仪测量经纱张力波动，并在纱线张力异常增大时，将信号传递给编码器，编码器以电信号的形式反馈给控制器，控制器再控制音圈电机调整刚性张力杆的角度。该方法虽然在一定程度上实现了对经纱张力波动的积极式补偿，但由于其补偿的时机以及补偿量完全取决于电阻应变式张力仪的测量反馈值，也即在时序上，仍然要求先有张力波动的产生，然后才有张力波动的补偿，在机理上仍然属于反馈式控制。由于动态张力测量的滤波及张力信号反馈处理的时间性限制，这种方法对于高模量和低强度的经纱原料，仍然难以实现高速化成圈编织时对经纱张力波动的均衡化调控。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种自适应式经编张力智能均衡调控方法，以有效解决高速经编成圈过程中，因经纱张力峰值过大和张力波动加速度过大，而造成对经纱原料的弹性系数和断裂强度要求过高的问题。
本发明的第一个目的是提供一种自适应式经编张力智能均衡调控方法，所述方法是以经编机主轴的旋转角度θ为时间横坐标轴，并以该横坐标轴上主轴每旋转的一圈360°作为一个张力调控基本周期，进而沿时间轴上生成调控基本周期数目为N的调控循环周期；将每一个调控基本周期划分为四个调控时段；在每个调控时段内，以经编张力动态调控值F为纵坐标轴，纵坐标轴上的动态调控值F采用预先规划的方法生成，生成函数为以经编工艺对应横列内针前横移针距数与针前横移角度区间宽度之比值、针前横移针距数与针前往针背摆动过针角度区间宽度之比值、以及针背横移针距数与针背横移角度区间宽度之比值、针背横移针距数与针背往针前摆动过针角度区间宽度之比值为因子的分段函数F(θ)。
在本发明的一种实施方式中，所述时间横坐标轴为经编机主轴旋转的角度θ沿时间线增加而进行剖开展铺后的周期性等效时间轴。
在本发明的一种实施方式中，所述四个调控时段的划分是利用导纱梳栉完成针前横移垫纱与针背横移垫纱两个成圈动作的四个角度为依据将调控基本周期划分为四个调控时段。
在本发明的一种实施方式中，所述导纱梳栉完成针前横移垫纱与针背横移垫纱两个成圈动作的四个角度分别为针背横移结束角度θ1、针前横移起始角度θ2、针前横移结束角度θ3、针背横移起始角度θ4。
在本发明的一种实施方式中，所述调控循环周期内的调控基本周期数目N为经编工艺的花高循环横列数。
在本发明的一种实施方式中，所述动态调控值F在四个调控时段内的分段函数表达式F(θ)如式(1)所示：
其中θ1、θ2、θ3、θ4分别为经轴所对应导纱梳栉的针背横移结束角度、针前横移起始角度、针前横移结束角度、针背横移起始角度，Δn1为第n横列针前横移垫纱针距数，Δn2为第n横列针背横移垫纱针距数。
在本发明的一种实施方式中，所述动态调控值F的预先规划生成时机为：在四个横移角度参数正确设置，新的编织工艺加载到编织系统后，在经编机开始织造之前，完成动态调控曲线的预生成。
本发明的第二个目的是提供上述自适应式经编张力智能均衡调控方法在经编中的应用。
本发明有益效果
1、本发明利用导纱梳栉进行针前垫纱与针背垫纱的角度区间这一机构属性，作为经纱张力调控周期内不同调控时段的划分依据，以不同横列针前与针背不同的垫纱数码这一工艺属性，作为经纱张力调控幅值的调控因子，可以在经编机开始生产之前即可生成在整个花高的产品循环周期内的调控曲线，属于预先规划的前馈控制，从而可以省却纱线张力传感器与张力测试与变送反馈系统，实施方案更加简洁高效。
2、本发明综合考虑了经编机的机构属性与经编产品的工艺属性，使得这种经纱张力动态均衡调控方法对于不同的经编机型，以及不同机型的不同经编工艺，都具有更加良好的自适应性。
3、本发明采用主动前馈式积极调控，可实现经纱张力峰值最大程度的降低，进一步扩大了经纱原料的选择范围。
附图说明
图1是经纱张力波动周期图；
图2是导纱梳栉横移垫纱动作周期图；
图3是调控前后经纱张力动态曲线示意图；
图3中1表示调整前纱线动态张力，2表示Fi(θ)的动态调控规划曲线，3表示调整后纱线动态张力实际变化。
具体实施方式
本发明的本质是针对经编机生产过程中，因为导纱梳栉横移垫纱运动造成在每一个编织周期内纱线消耗量不均匀所导致的纱线峰值过大和高频波动，通过采用与横移垫纱运动的速度时间坐标系中相同的水平坐标轴(主轴转角)为参考，并在该坐标轴上对主轴单位角度增量上纱线的消耗增量进行微分，进而计算出在一个成圈周期内，在针前横移垫纱时段、针背横移垫纱时段，以及两次过针时段，共计四个时段内，相同的主轴角度增量，不同的主轴转角位置时，单位主轴角度增量上纱线的消耗增量长度，通过预先规划，主动弥补纱线长度的方法，实现纱线张力峰值削减，波动减缓的动态调控效果。
本发明的技术原理为：首先，基于背景技术中对经编成圈时经纱张力产生的根源与机理分析可知，在每一个360°的主轴旋转周期内，也即每一个经编横列的编织周期内，是经编机成圈的基本动作造成了经纱张力的波动以及峰值的产生，因此可以将每一个成圈动作周期作为经纱张力调控基本周期；其次，通过对经编机各机构成圈动作时序及经纱张力波动规律的研究，可以得到图1与图2的研究结果：图1展示了在一个主轴360°的编织周期中经纱出现两次张力峰值的角度区间位置，图2展示了对应梳栉在一个主轴360°成圈周期中实施针前与针背两次横移垫纱动作的角度区间，通过图1与图2的对照可知，图1中两次经纱张力产生波动的角度区间与图2中两次横移垫纱的动作角度区间几乎完全吻合，且经纱张力最大峰值出现在主轴180°附近，经纱张力次大值出现在主轴0°附近，并分别以180°和0°为中心左右对称分布，而180°正好是针前横移动作的中间点，0°是针背横移动作的中间点，由此可知，在一个经编成圈动作周期内，导纱梳栉在针前与针背的横移垫纱动作，是导致经纱张力波动与峰值产生的主要因素；最后，基于前述对经纱张力调控基本周期的描述，以及对经纱张力波动与峰值产生主要因素的分析，提出本发明的技术思路为：以经编机的主轴转角为张力调控的时间横坐标轴，张力调控幅值为纵坐标轴，并在该坐标系的时间横坐标轴上的每一个张力调控基本周期内确定张力调控的时段，即调控的角度区间可用导纱梳栉实施针前横移垫纱与针背实施横移垫纱的角度区间作为划分依据，将一个张力调控基本周期划分为四个调控时段，这四个调控时段由横移机构导纱梳栉动作特性决定；张力调控的幅值需综合考虑导纱梳栉在每一调控基本周期内，纱线在针前与针背横移角度区间上消耗的不同长度，以及消耗完该长度纱线所耗费的时间跨度；纱线的长度可用编织工艺在不同横列上相邻的垫纱数码之差值表征，时间跨度可用完成该横移动作的角度区间宽度来表征，因此结合横移角度区间宽度以及横移垫纱数码差值，即可形成与花高横列数相同个数的张力调控基本周期，进而形成针对完整工艺的调控循环周期。由多个张力调控基本周期形成的完整调控循环周期，既包含了引起经纱张力波动的导纱梳栉机构内在因素，又包含了横移垫纱数码的工艺外在因素，也就是在花高循环编织过程中进行经纱张力动态均衡调控时，综合考虑了经编机的机构属性与经编产品的工艺属性，这就使得这种经纱张力的动态均衡调控方法，对于不同的经编机机型，以及不同机型的不同经编工艺都具有良好的自适应性，并利用其能自动依据工艺垫纱数码计算出每一个横列的经纱张力微调量，从而产生智能化自适应调控效果。
实施例1：
花高横列数为N的产品工艺，其垫纱数码为标准工艺书写格式，且第i横列与第i+1横列的垫纱数码为：/……/d(i,1)-d(i,2)/d(i+1,1)-d(i+1,2)/……//，在针背横移结束角度为θ1、针前横移起始角度θ2、针前横移结束角度θ3、针背横移起始角度θ4的导纱梳栉上生产，其在第i横列处，即第i调控基本周期内的经纱张力动态调控规划值Fi(θ)的计算函数如式(2)所示，Fi(θ)的动态调控规划曲线如图3中曲线2所示。图3中曲线1表示调整前纱线动态张力，曲线2表示Fi(θ)的动态调控规划曲线，曲线3表示调整后纱线动态张力实际变化，由于在两次横移垫纱阶段，调控曲线的张力动态调整方向为负值，在两次非垫纱阶段(摆动过针)为正值，故经曲线1与曲线2叠加调整后的效果示意图为曲线3所示，波动峰值被削减，波谷值被提升，总体效果是纱线动态张力被明显向平均值均衡化。
实施例2：
某高速经编机上有M把导纱梳栉，分别为GB1、GB2……GBj……GBM，有花高横列数为N的产品工艺，其中GBj对应工艺第i横列与第i+1横列的垫纱数码为：/……/d(j,i,1)-d(i,i,2)/d(j,i+1,1)-d(j,i+1,2)/……//，GBj的针背横移结束角度为θ(j,1)、针前横移起始角度θ(j,2)、针前横移结束角度θ(j,3)、针背横移起始角度θ(j,4),则该经编机上第j把导纱梳栉GBj在一个调控循环周期内任意第i个调控基本周期内的经纱张力动态调控规划值F(j,i)(θ)的计算函数如式(3)所示：
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
Claims (8)
1.一种自适应式经编张力智能均衡调控方法，其特征在于，所述方法是以经编机主轴的旋转角度θ为时间横坐标轴，并以该横坐标轴上主轴每旋转的一圈360°作为一个张力调控基本周期，进而沿时间轴上生成调控基本周期数目为N的调控循环周期；将每一个调控基本周期划分为四个调控时段；在每个调控时段内，以经编张力动态调控值F为纵坐标轴，纵坐标轴上的动态调控值F采用预先规划的方法生成，生成函数为以经编工艺对应横列内针前横移针距数与针前横移角度区间宽度之比值、针前横移针距数与针前往针背摆动过针角度区间宽度之比值、以及针背横移针距数与针背横移角度区间宽度之比值、针背横移针距数与针背往针前摆动过针角度区间宽度之比值为因子的分段函数F(θ)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述时间横坐标轴为经编机主轴旋转的角度θ沿时间线增加而进行剖开展铺后的周期性等效时间轴。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述四个调控时段的划分是利用导纱梳栉完成针前横移垫纱与针背横移垫纱两个成圈动作的四个角度为依据将调控基本周期划分为四个调控时段。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述导纱梳栉完成针前横移垫纱与针背横移垫纱两个成圈动作的四个角度分别为针背横移结束角度θ1、针前横移起始角度θ2、针前横移结束角度θ3、针背横移起始角度θ4。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调控循环周期内的调控基本周期数目N为经编工艺的花高循环横列数。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述动态调控值F在四个调控时段内的分段函数表达式F(θ)如式(1)所示：
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其中θ1、θ2、θ3、θ4分别为经轴所对应导纱梳栉的针背横移结束角度、针前横移起始角度、针前横移结束角度、针背横移起始角度，Δn1为第n横列针前横移垫纱针距数，Δn2为第n横列针背横移垫纱针距数。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述动态调控值F的预先规划生成时机为：在四个横移角度参数正确设置，新的编织工艺加载到编织系统后，在经编机开始织造之前，完成动态调控曲线的预生成。
8.权利要求1所述自适应式经编张力智能均衡调控方法在经编中的应用。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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