CN107815760A - 用于监测运动纱线的状态和转速的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于监测运动纱线的状态和转速的系统和方法，具体涉及用于监测从环锭纺纱机的牵伸辊传送的运动纱线(1)的状态和转速的系统，包括：光源(3)，从所述纱线球囊(11)的一侧发射调制光线；和光接收器(5)，位于与光源(3)相反的纱线球囊的另一侧，每当运动纱线在其旋转期间阻挡光时，光接收器检测纱线球囊(11)的阴影，以及信号处理单元(14)，处理来自接收器的阴影信号，并且在需要时向用户提供诸如运动纱线的状态和转速的信息以采取整改措施。本发明还用于借助于如上系统进行这种监测的方法。

Description

用于监测运动纱线的状态和转速的系统和方法

技术领域

本发明处于环形框架的纺织纱线生产期间的质量控制领域。本发明有助于连续监测从环锭纺纱机的牵伸辊传送的纱线的状态和转速，并且每当检测到与设定标准的偏离时产生信号，以采取必要的纠正措施，确保以用于高产量的最佳转速来生产优质纱线。

背景技术

现有的一些纺锤监测系统包括通常装配在环形框架的环形导轨上的传感器。传感器以光学或电磁原理工作，感测移动架的旋转。这种系统的主要缺点是在接纱时对操作者不便。

另外，如果现有的纺锤监测系统使用电磁原理，则只能感测磁场感测到的铁质材料。近来，随着陶瓷移动架和其他非铁质移动架的引入，这种基于磁场检测的原理将不起作用。由于本发明使用光学原理并监测运动纱线的跟随的阴影，因此适用于具有以任何材料制成的移动架的环形框架。

如下所述，现有技术在纺织纱线制造过程中监测纱线的速度或纱线的状态，但是没有一个公开了能够通过捕捉运动纱线的阴影同时监测纱线的速度和状态的系统。

WO 2014/012189A1公开了一种基于光电监测的装置，该装置包括在一个壳体中的发射器和接收器，发射器和接收器两者彼此并置安装并且接收器接收来自纱线的反射光。在该现有技术中使用反射原理来监测纱线的状态。该发明的缺点在于，一些有色纱线可能无法正确反射，并且因此精度较低。

EP 0480898A1公开了一种用于测量和控制纱线的转速的装置，该装置包含光发射头和光接收头而纱线切割光。发射器和接收器通过光纤连接到包括光源和光接收装置的电子测量和控制单元。这种现有技术没有提到诸如环境光的外部光源对用于纱线阻挡测量的光学光源和检测器的影响。所述现有技术没有提及环境光对光源的影响，并且没有公开采取以解决环境光影响的任何措施。

US 3430426公开了用于监测环形框架的纺锤的操作条件的监测装置。监测纱线的圆锥形区域，并且使用来自纱线的反射光来识别纱线的状态。基于反射的监测受到基于纱线颜色反射的光的变化的影响。

US 6112508公开了一种传感器，该传感器布置成使得其可沿着生产站前面的轨道行进。为了允许监测纺纱机的每个纺纱位置到可定位纱线中的背离行为和其他形式的不均匀的程度，形成并布置传感器以检测纱线的直径。光学传感器包含可移动光源和反射器。光变化被进一步评估以测量性质。

US 9255889公开了一种用于监测纱线质量的方法和传感器。该发明的目的是提高监测纱线质量的准确性。在该现有技术中，通过检测在纱线旋转期间由于纱线对光的阻挡而产生的阴影来仅监测纱线的状态，但没有提及纱线速度的测量。

WO 1999036746A1公开了一种使用辐射源和CCD传感器确定纺织材料的厚度和/或均匀度的方法。测量纺织材料的真实厚度并与预设值进行比较以进一步评估。

WO 2002037056A1公开了一种用于非接触式测量线性纺织材料的装置，所述纺织材料诸如纱线、线、纺织纤维、条子等，该装置包含对辐射敏感的辐射源和辐射传感器。

WO 2011027366A1公开了一种横扫多个机器的单个扫描模块，每个扫描模块包括多个纺锤。当纱线断裂时，它会向人类操作员发出警报，提供关于断裂位置的足够信息以使他们能够迅速地注意到。感测装置使用与图像处理系统集成的照相机。

WO 2014012189A1公开了一种用于光电监测环锭纺纱单元中纱线的旋转运动的装置。该装置包括安装在共同的壳体内的光发射器和光接收器，并且光接收器和光发射器彼此并置安装。光接收器适于接收由光发射器发射的反射光。使用来自纱线的光的反射来监测纱线。在参考专利中的反射原理中，存在如下缺点：在具有不同颜色性质的纱线的情况下，光的反射变化，改变了测量精度。

EP 0375012A2公开了一种用于连续监测环锭纺纱机中的纱线的方法，在环锭纺纱机中光电换能器位于纱线输送辊和纱线引导元件之间。这仅仅监测纱线的存在。

上述现有技术中没有一个像本发明一样公开了同时监测纺织单元中的纱线的状态和速度。虽然现有技术中的一些使用捕获的运动纱线的阴影来监测纱线的状态或速度，但是它们完全没有提及环境光对光源的影响，并且没有提到如本发明中使用调制器和解调器来抵消环境光对测量的这种影响的任何纠正措施。进一步，如上所述，使用反射光进行纺织纱线的监测在生成有色纱线的不准确结果中具有其自身的缺陷。

发明内容

本发明的目的

本发明旨在提供一种用户友好的系统和方法，用于在克服如上所讨论的领域中的现有技术系统和方法的缺点的情况下连续监测由环形框架的牵伸辊传送的运动纱线的状态和转速，有效监测纱线的质量同时保持高生产率。

发明概述

在一个实施方式中，本发明提供了一种用于监测从环锭纺纱机的牵伸辊传送的运动纱线的状态和转速的系统，该系统包括：光源，从纱线球囊的一侧发射调制光线；和光接收器，位于与光源相反的纱线球囊的另一侧，每当运动纱线在其旋转期间阻挡光时检测纱线球囊的阴影；以及信号处理单元，处理来自接收器的阴影信号并且在需要时向用户提供诸如运动纱线的状态和转速的信息，以用于采取整改措施。

在另一个实施方式中，本发明提供一种用于在生产过程期间监测从环锭纺纱机的牵伸辊传送的运动纱线的状态和转速的方法，该方法包括以下步骤：

(a)由经调制器调制的光源从纱线球囊的一侧发射调制的光线；

(b)通过与光源相反定位的接收器单元接收由纱线球囊在另一侧形成的纱线的阴影。

(c)通过解调器解调由接收器单元接收的阴影信号；

(d)处理发送到信号处理单元的解调的信号，以及

(e)在计算机屏幕上输出纱线的状态和转速的分析结果，以用于根据需要对机器中的纱线的状态和速度采取必要的纠正措施。

在本发明中，光发射器在纱线的一侧并且光接收器在纱线的另一侧。没有使用反射原理。纱线对光的阻挡将在光接收器上产生阴影，作为监测纱线状态以及其旋转的转速的参考。在本发明所涉及的基于阴影的测量的情况下，对于任何纱线颜色，始终保持测量精度。

在本发明中，在各个纺锤中监测纱线的状态，并且感测系统固定地安装在机械部件上。感测系统包括光源和光接收器，并且纱线对光的阻挡以及纱线的阴影由光接收器感测，以监测纱线的存在。在本发明中，不仅可感测纱线的存在还可感测纱线的转速。

在本发明中，光源被调制并以期望的频率脉冲发出，以确保信号和测量不受环境光的影响。单独的调制器和解调器负责处理环境光的影响。光源可具有紫外光谱或可见光谱或红外光谱或这三种光谱的任意组合。

附图说明

图1示出了本发明的纱线监测系统的各个组件。

图2示出了光源和接收器的布置及其互连。

图3示出了纱线球囊及其阴影在接收器上的运动。

图4示出了经调制和经解调的信号结构。

图5示出了使用光源切换电路和外部光补偿电路代替如图2的实施方式所示的调制器和解调器的替代实施方式。

具体实施方式

本发明在一个实施方式中提供了一种用于检测从环锭纺纱机的牵伸辊传送的运动纱线的状态和转速的系统。装置包括从纱线球囊的一侧发射调制光的光源和从纱线球囊的另一侧接收发射的光并且固定到光源的相反侧的光接收器。光源和光接收器安装在分开的壳体中或共同的壳体中。

在本发明的一个实施方式中，当纱线运行时，由于在管纱成形期间移动架在环形件上的旋转，因此纱线产生球囊。当光源将调制的光发射到另一侧的接收器时，该纱线球囊在其旋转期间阻挡纱线并在接收器上产生运动阴影。由于球囊在光源和接收器之间，所以球囊阴影的每次旋转将落在接收器上。阴影的发生被视为信号并且该信号由解调器解调，并且基于该解调的阴影信号，由信号处理单元计算纱线的存在及其转速。

使用调制器生成调制光，并使用解调器对接收器信号进行解调。调制器和解调器都形成信号处理单元的一部分，或者它们也可以保持分开。通过以期望的频率连续地将光源切换到开和关状态来完成光调制。解调器使用开状态和关状态的信号来确定纱线的存在及其转速。即使受到环境光影响，由于只考虑了开和关状态，所以环境光不会影响测量。调制器和解调器可以是硬件或软件。

在一个实施方式中，光源和接收器保持在分开的壳体中或在共同的壳体中。在壳体内，将有一个强度控制电路，用于消除测量期间的环境照明的影响。在一个实施方式中，在光接收器之后将存在带通滤波器。信号从带通滤波器送到解调器，并进一步到信号处理单元以识别纱线的存在并且还用于计算纱线的转速。信号处理单元具有用于自动强度补偿的内置设施，该设施有助于防止光源和接收器的老化对纱线检测的信号强度和精度的影响。

在替代实施方式中，将存在光源切换电路，其以任意期望的频率将光源切换到开和关状态。切换的电路信号被送到强度控制电路并进一步送到光源。另一侧的光接收器进一步连接到外部光补偿电路，实际信号从外部光补偿电路送到信号处理单元。这里，使用光源切换电路来避免调制和解调。

一个实施方式中的传感器可具有至少一个光指示装置，以向用户指示各种信息。该信息可以是纱线断裂、纱线闲置、滑动纺锤(即与参考速度相比以低速旋转的纱线)、不良纺锤等。光可以是以各种颜色发光的多色的，以用于容易地向用户输送各种类型的信息。

光指示装置可以用传感器组件固定，或者可位于环形框架的任何移动或非移动部件中。

在一个实施方式中，系统安装在环形框架的浮纹钩上或在形成线制造过程的一部分的纺织机的任何其它移动或非移动部件上，或者系统被定位在线制造过程的路径中，具有可调节的位置以捕获更准确的结果。

来自传感器的数据由信号处理单元处理。对于每个单独的传感器可具有分开的处理单元，或者可有用于多个传感器的共同的处理单元。

在一个实施方式中，数据收集单元可用于每个环锭纺纱机，数据收集单元从信号处理单元收集信息。数据收集单元再一次提炼信息并将数据发送到接收单元。

接收单元将数据进一步发送到计算机，用户在计算机处可查看关于纱线状态的信息以及由计算机中运行的软件生成的其他相关信息。

从信号处理单元到数据收集单元、从数据收集单元到接收单元、以及从接收单元到计算机的数据传输可通过如TCP/IP、RS232、RS422、CAN等任何有线技术，或通过如WiFi、蓝牙、NFC等任何无线技术实现。

来自计算机的信息可使用相同的技术再次回传到数据收集单元并且到环形框架的接收单元，以通过如LED显示单元、电视机、移动电话、平板电脑等各种显示方法来显示信息。

现在将参照附图更详细地描述本发明的不同实施方式。

图1示出了从环形框架的牵伸系统传送出并穿过浮纹钩(2)的纱线(1)进一步穿过移动架(7)，并最终卷绕为纺织品包装(9)。由于纺锤(10)和纺织品包装(9)的旋转，移动架(7)在环形件(8)上旋转。在纱线(1)卷绕为纺织品包装(9)期间，形成纱线球囊(11)。传感器(24)安装在浮纹钩(2)的组件上，并且在浮纹钩(2)上可调节传感器(24)的位置。传感器(24)设置有将调制光发射到接收器(5)的光源(3)。纱线球囊(11)在光源(3)与接收器(5)之间旋转。光源(3)安装在光源壳体(4)的内部，并且接收器(5)安装在接收器壳体(6)的内部。

图2示出了光源(3)和接收器(5)的布置及其互连。光源(3)和强度控制电路(12)布置在光源壳体(4)的内部。在相反侧，接收器(5)和带通滤波器(13)布置在接收器壳体(6)的内部。纱线球囊(11)在光源(3)与接收器(5)之间旋转。信号处理单元(14)连接到调制器(16)，调制器反过来连接到强度控制电路(12)。另一方面，带通滤波器(13)进一步连接到解调器(17)，该解调器反过来连接到信号处理单元(14)。强度控制电路(12)有助于补偿老化期间的强度变化和改变。使用调制器(16)和解调器(17)的调制和解调防止在测量如纱线(1)的状态和转速的特性期间的环境光的影响。

图3示出了纱线球囊(11)及其阴影(23)在接收器(5)上的运动。其等效信号(15)绘制在纱线运动的每个阶段之下。信号在第一阶段是平坦的。第一阶段示出纱线球囊(11)和阴影(23)尚未进入接收器(5)。第二阶段示出纱线球囊(11)及其阴影(23)进入接收器(5)之上。信号(15)在此阶段开始上升。第三阶段示出纱线球囊(11)和阴影(23)将要从接收器(5)离开。信号(15)在此阶段开始下降。第四阶段示出纱线球囊(11)和阴影(23)从接收器(5)出来。信号(15)在此阶段变得平坦。

图4示出了经调制和经解调的信号结构。第一个曲线图示出了调制的信号(18)和载波(19)。第二曲线图示出了解调的信号(20)。如图4所示，使用调制器(16)生成调制光并且从而生成调制的信号(18)，并且使用解调器(17)对接收器信号进行解调，并从而生成解调的信号(20)。通过以期望的频率连续地将光源切换到开和关状态来完成光调制。调制的信号(18)与载波(19)一起被解调器(17)使用来确定纱线(1)的存在及其转速。由于信号以期望的频率被调制和解调，所以环境光将不会影响如纱线(1)的状态和转速的测量特性。

图5示出了使用光源切换电路(21)和外部光补偿电路(22)代替图2所示的调制器(16)和解调器(17)的替代实施方式。信号处理单元(14)连接到光源切换电路(21)，光源切换电路(21)进一步连接到强度控制电路(12)。强度控制电路(12)进一步连接到光源(3)。另一方面，接收器(5)连接到外部光补偿电路(22)，外部光补偿电路(22)进一步连接到信号处理单元(14)。

光源切换电路(21)以任意期望的频率将光源(3)切换到开和关状态。强度控制电路(12)有助于补偿老化期间的强度变化和改变。

该系统包括彼此相反定位的接收器(5)和光源(3)。当纱线(1)被传送并穿过浮纹钩(2)时，纱线(1)旋转并形成纱线球囊(11)。由于光源(3)和接收器(5)彼此相反定位并且纱线在光源(3)与接收器(5)之间旋转，所以对于纱线的每次旋转，纱线阻挡光两次。阻挡使得阴影(23)落在接收器(5)上。因此，阴影(23)的存在意味着纱线(1)处于运行状态。每当阴影(23)落在接收器(5)上时，信号发生变化，并且这由信号处理单元(14)识别并处理。当纱线(1)断裂时，将没有阴影(23)落在接收器(5)上。利用该信息，信号处理单元(14)识别纱线(1)的存在。当纱线(1)运行并且纱线球囊(11)旋转时，对于纱线(1)的每次旋转，将以阴影(23)的形式在接收器(5)上接收到两次阻挡。考虑两个连续阴影事件所花费的时间以用于计算纱线(1)的转速。如纱线闲置、纱线滑动(即滑动纺锤)、不良纺锤的其他状态是来自基本测量(即状态和转速)的衍生测量。例如，如果纱线(1)不处于运行状态超过预定义的时段，则纺锤位置被视为闲置纺锤。当特定纺锤位置以低于参考转速(例如所有纺锤位置的平均转速)的转速旋转时，则纺锤位置被视为滑动纺锤。当特定纺锤位置与其他纺锤位置的断裂率相比重复断裂时，则该纺锤位置被视为不良纺锤。

本发明的相对优点

1.基于阴影原理，通过光学方法感测纱线旋转。

2.光源是不受任何环境光影响的调制光源。

3.调制器和解调器都可在系统中使用。

4.再次对接收器信号进行解调，以检测纱线的存在和转速。

5.系统具有自动强度补偿技术，以避免光老化对检测和测量精度的影响。

6.可采用两种替代方法。

a.使用调制/解调原理

b.使用LED切换电路

附图中使用的附图标记列表

1.运动纱线

2.浮纹钩

3.光源

4.光源壳体

5.光接收器

6.光接收器壳体

7.移动架

8.环形件

9.纺织品包装

10.纺锤

11.纱线球囊

12.强度控制电路

13.带通滤波器

14.信号处理单元

15.阴影信号

16.调制器

17.解调器

18.调制的信号

19.载波

20.解调的信号

21.光源切换电路

22.外部光补偿电路

23.纱线的阴影

24.传感器。

Claims (27)

1.一种用于监测从环锭纺纱机的牵伸辊传送的运动纱线(1)的状态和转速的系统，包括：光源(3)，从纱线球囊(11)的一侧发射调制光线；和光接收器(5)，位于与所述光源(3)相反的纱线球囊的另一侧，每当所述运动纱线在其旋转期间阻挡光时所述光接收器检测所述纱线球囊(11)的阴影；以及信号处理单元(14)，处理来自所述光接收器的阴影信号，并且在需要时向用户提供信息以用于采取整改措施。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光源包括紫外光谱或可见光谱或红外光谱或这三个光谱的任意组合。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，通过使用处理环境光的影响的调制器(16)生成调制光。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述调制器是硬件或软件。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，对于所述纱线球囊(11)的每次旋转，来自所述光源(3)的光的阻挡导致落在所述光接收器(5)上的阴影，并且所述阴影信号由解调器(17)解调以消除环境光的影响，并且基于解调的阴影信号，由所述信号处理单元(14)计算所述运动纱线(1)的存在及其转速。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述解调器是硬件或软件。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光源(3)和所述光接收器(5)安装在分开的壳体上或共同的壳体上。

8.根据权利要求3所述的系统，其中，所述调制器(16)是所述信号处理单元(14)的一部分或者是分开的单元。

9.根据权利要求5所述的系统，其中，所述解调器(17)是所述信号处理单元(14)的一部分或者是分开的单元。

10.根据权利要求3或6所述的系统，其中，通过切换装置以期望的频率连续地将所述光源切换到开和关状态，来进行光调制。

11.根据权利要求1所述的系统，其中，强度控制电路(12)有助于补偿老化期间的强度变化和改变。

12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述信号处理单元(14)具有内置设施，以用于根据信号强度和结果的精度补偿所述光源(3)和所述光接收器(5)的老化。

13.根据权利要求1所述的系统，其中，光源切换电路(21)以期望的频率将所述光源(3)切换到开和关状态，切换的电路信号连接到外部光补偿电路(22)以消除环境光的影响，并且所述光接收器(5)连接到所述外部光补偿电路(22)，实际信号从所述外部光补偿电路(22)送到所述信号处理单元(14)，从而消除对用于所述光源的调制器和用于所述阴影信号的解调器的需要。

14.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统安装在浮纹钩(2)上或形成线制造过程的一部分的纺织机的任何其它移动或非移动部件上，或者位于所述线制造过程的路径中，具有可调节的位置以捕获准确的结果。

15.根据权利要求1所述的系统，其中，为每个单独的传感器提供分开的信号处理单元(14)。

16.根据权利要求1所述的系统，其中，为多个传感器提供共同的信号处理单元(14)。

17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述信号处理单元和传感器容纳在分开的载体中或在共同的载体中。

18.根据权利要求15所述的系统，其中，多个所述信号处理单元和多个所述传感器容纳在共同的或分开的载体中。

19.根据权利要求1所述的系统，其中，每个环锭纺纱机设置有数据收集单元，所述数据收集单元收集来自所述信号处理单元的信息、提炼信息并经由接收单元将所提炼信息的数据发送到计算机，用户在所述计算机处能够查看关于所述运动纱线的状态和转速的信息以及由设置在计算机中的软件生成的其他相关信息。

20.根据权利要求16所述的系统，其中，通过任何有线或无线技术进行数据发送。

21.根据权利要求1所述的系统，其中，所述信息是所述运动纱线的状态和转速。

22.一种用于在生产过程期间监测从环锭纺纱机的牵伸辊传送的运动纱线(1)的状态和转速的方法，包括以下步骤：

(a)由经调制器(16)调制的光源(3)从纱线球囊(11)的一侧发射调制的光线；

(b)通过与所述光源相反定位的光接收器(5)接收由所述纱线球囊在另一侧形成的纱线的阴影；

(c)通过解调器(17)解调由所述光接收器接收的阴影信号；

(d)处理发送到信号处理单元的解调的信号，以及

(e)在计算机屏幕上输出所述运动纱线的状态和转速的分析结果，以用于根据需要对机器中的所述运动纱线的状态和转速采取必要的纠正措施。

23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述光源包括紫外光谱或可见光谱或红外光谱或三个光谱的任意组合。

24.根据权利要求22所述的方法，其中，所述调制器(16)和所述解调器(17)是所述信号处理单元的一部分。

25.根据权利要求22所述的方法，其中，所述信号处理单元(14)具有内置设施，以针对阴影信号强度和结果的精度补偿所述光源(3)和所述光接收器(5)的老化。

26.根据权利要求22所述的方法，其中，设置光切换电路(21)以用于以期望的频率将所述光源切换到开和关状态，并将切换的电路信号送到强度控制电路(12)以在不使用调制器的情况下消除环境光的影响。

27.根据权利要求22所述的方法，其中，所述光接收器(5)连接到外部光补偿电路(22)，信号从所述外部光补偿电路(22)送到所述信号处理单元(14)，而免除了使用解调器。