CN109338575B - 一种基于摩擦力反馈的上下织轴协同方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于摩擦力反馈的上下织轴协同方法，首先通过50标距金属引伸计和纳米压痕仪InSEM，协同嵌入式系统分别进行同轴下不同织物表面的应力以及不同织物表面上的摩擦力数据的获取，然后通过嵌入式系统实时比较采集到的同轴下不同织物表面的应力和摩擦力数据的大小，从而判断织物被拉伸或被挤压；最后基于嵌入式系统计算出摩擦力最佳补偿值，传递给“摩擦力协同控制装置“输入端，由其传递个给织机探纬器输入端，由探纬器对织轴的转速进行修正，实现对拉伸或变形最严重的品种进行修正的同时，对其他品种的影响最小。
Description
技术领域
本发明涉及纺织领域，具体涉及一种基于摩擦力反馈的上下织轴协同方法。
背景技术
如图1所示，某一时刻，织物表面的变形取决于多品种共轴下表面自发性失稳和拉伸挤压变形哪个最先发生，而织物表面的变形伴随纱线的重要性能指标(如条干不匀、断裂功等)的降低，当这些性能参数低于需求值时，判定织物表面变形。
随机变量yi(i＝1，2，…，n)为第i次在摩擦界面上摩擦力对纱线条干不匀的直接影响。可见，纱线与上轴、织物与下轴之间的摩擦力大小是引发织物表面拉伸挤压变形的主要因素，因此，厄需构建一种可以测算纱线与上轴、织物与下轴之间的摩擦力大小，并通过调整，做到反馈，实现上下织轴协同控制的方法。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种基于摩擦力反馈的上下织轴协同方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种基于摩擦力反馈的上下织轴协同方法，包括如下步骤：
S1、织物运动过程中，利用钢刀切割不同织物之间的连接部分使其分离，在此切割过程中，采用的50标距金属引伸计通过读取织物表面的应力和位移数据实时输出织物表面应力应变数据，基于嵌入式系统，得到同轴下不同织物表面的应力fi(i＝1，2，3)；
同时利用纳米压痕仪InSEM采集织物织造过程中表面压入的载荷和参量(比如位移、弹性模量等)，实时输出压痕的载荷-压深曲线，通过嵌入式系统将其转化为不同织物表面上的摩擦力数据fj(j＝1，2，3)；
S2、通过嵌入式系统实时比较采集到的同轴下不同织物表面的应力和摩擦力数据的大小，从而判断织物被拉伸或被挤压；正常情况下，所有织物的应力应等于摩擦力；若所有织物的应力均大于摩擦力，则判定织物表面被拉伸；若某一织物的应力小于摩擦力，则判定该织物表面被挤压；
S3、基于嵌入式系统计算出摩擦力最佳补偿值，传递给“摩擦力协同控制装置“输入端，由其传递个给织机探纬器输入端，由探纬器对织轴的转速进行修正，实现对拉伸或变形最严重的品种进行修正的同时，对其他品种的影响最小。
进一步地，所述步骤S3具体包括如下步骤：
S31、由嵌入式系统分别选择摩擦力的最大值fjmax和应力的最大值fimax，计算最大应力与最大摩擦力之比，得到极限拉伸度a；
S32、计算不同织物的被拉伸分摊系数αi(i＝1，2，3)，即：αi＝(fi/fj)*a.按照摩擦力贡献的大小，在t时刻，利用分摊系数对摩擦力进行修正；
S33、基于嵌入式系统计算得到修正的摩擦力αifj(i，j＝1，2，3)的最大值，并测算输出不同织物表面应力fi(i＝1，2，3)与修正摩擦力αifj之间的偏差Δf＝fi-αifj，将Δf视为补偿值；
S35、嵌入式系统驱动控制器，将Δf输入到进给织机伺服控制系统的探纬器，探纬器监测到Δf并由传感器预测到的纬纱到达时间与达时间进行加权平均，得到修正的纬纱到达时间，调整电磁阀的开闭，织轴的转速进行修正，实现t时刻织轴对不同织物摩擦力的实时补偿输入端。
本发明具有以下有益效果：
本发明在多品种织物同轴生产时，实时测算纱线与上轴、织物与下轴之间的摩擦力大小，实现不同品种织物与上下织轴之间摩擦力的动态调整和反馈，有利于防止织物在织造过程中被拉伸或变形。
附图说明
图1为纤维、纱线、织物相依理论模型。
图2为上下轴协同控制原理图。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
纤维、纱线、织物相依理论模型构建
在图1的基础上，利用高速显微摄像仪、压力传感装置以及调节装置，研发一个如图2所示的织物摩擦界面调控装置。某一时刻，实时观测并逐帧分析纱线与上轴，以及织物与下轴之间摩擦界面的黏着区与滑移区，获得不同摩擦力作用下界面的黏着行为与循环次数的动态关系曲线。同时利用B样条算法构造曲线拟合算法(见算法设计部分)，测算纱线与上轴、织物与下轴之间的摩擦力大小，并通过调整，做到反馈。
算法设计的基本思路为：选择3个不同品种的纱线，用x、y、z表示，建立面向织机的输入伺服控制系统的闭环传递函数模型，利用零阶保持器的Z变换和2阶差分法，在t时刻获得不同摩擦力作用下的动态关系曲线，并利用B样条实时轮廓估算算法进行曲线拟合，测算纱线与上轴、织物与下轴之间的摩擦力大小；然后，采用Taylor级数一阶展开式，对t时刻拟合后的曲线展开，得到上下轴摩擦力误差的补偿值；最后，通过控制器反馈，将补偿值输入到进给伺服控制系统的输入端，实现对t+1时刻上下轴摩擦力误差的实时补偿。
基于上述基本思路，本发明设计了一种基于摩擦力反馈的上下织轴协同方法，包括如下步骤：
S1、在“多品种共轴”织造过程中，不同的品种经线不同，但是用于织造的纬线是相同的，导致织造后不同品种的织物是相连的。为此，织物运动过程中，利用钢刀切割不同织物之间的连接部分使其分离。在此切割过程中，采用的50标距金属引伸计通过读取织物表面的应力和位移数据实时输出织物表面应力应变数据，通过我们开发的嵌入式系统，得到同轴下不同织物表面的应力fi(i＝1，2，3)；
同时利用纳米压痕仪InSEM采集织物织造过程中表面压入的载荷和参量(比如位移、弹性模量等)，并实时输出压痕的载荷-压深曲线，通过我们开发的嵌入式系统将其转化为不同织物表面上的摩擦力数据fj(j＝1，2，3)；
S2、基于嵌入式系统实时比较采集的同轴下不同织物的应力和摩擦力数据的大小，利用零阶保持器的Z变换和2阶差分法，在t时刻获得应力fi(i＝1，2，3)、摩擦力fj(j＝1，2，3)的动态关系曲线，并利用B样条实时轮廓估算算法进行曲线拟合；
S3、基于嵌入式系统测算纱线与上轴、织物与下轴之间的摩擦力大小，并采用Taylor级数一阶展开式，对t时刻拟合后的曲线展开，得到上下轴摩擦力误差的补偿值，从而判断织物被拉伸或被挤压；正常情况下，所有织物的应力应等于摩擦力。若所有织物的应力均大于摩擦力，则判定织物表面被拉伸；若某一织物的应力小于摩擦力，则判定该织物表面被挤压；
S4、基于嵌入式系统计算出摩擦力最佳补偿值，通过控制器反馈，将补偿值传递给“摩擦力协同控制装置“输入端，由其传递个给织机探纬器输入端，由探纬器对织轴的转速进行修正，实现t+1时刻上下轴摩擦力误差的实时补偿，并做到对拉伸或变形最严重的品种进行修正的同时，对其他品种的影响最小。
最优摩擦力补偿值的求解
由嵌入式系统分别选择摩擦力和应力的最大值(fjmax，fimax)。由于同轴下一个织物被拉伸时，会牵制其他织物表面被拉伸。为此，通过计算最大应力与最大摩擦力之比，得到极限拉伸度a。计算不同织物的被拉伸分摊系数αi(i＝1，2，3)，即：αi＝(fi/fj)*a.按照摩擦力贡献的大小，在t时刻，利用分摊系数对摩擦力进行修正。嵌入式系统计算得到修正的摩擦力αifj(i，j＝1，2，3)的最大值，并测算输出不同织物表面应力fi(i＝1，2，3)与修正摩擦力αifj之间的偏差Δf＝fi-αifj，并将Δf视为补偿值。
嵌入式系统驱动控制器，将Δf输入到进给织机伺服控制系统的探纬器，探纬器监测到Δf并由传感器预测到的纬纱到达时间与达时间进行加权平均，得到修正的纬纱到达时间，调整电磁阀的开闭，织轴的转速进行修正，实现t时刻织轴对不同织物摩擦力的实时补偿输入端。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种基于摩擦力反馈的上下织轴协同方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、织物运动过程中，利用钢刀切割不同织物之间的连接部分使其分离，在此切割过程中，采用的50标距金属引伸计通过读取织物表面的应力和位移数据实时输出织物表面应力应变数据，基于嵌入式系统，得到同轴下不同织物表面的应力fi(i＝1，2，3)；
同时利用纳米压痕仪InSEM采集织物织造过程中表面压入的载荷和参量，实时输出压痕的载荷-压深曲线，通过嵌入式系统将其转化为不同织物表面上的摩擦力数据fj(j＝1，2，3)；
S2、通过嵌入式系统实时比较采集到的同轴下不同织物表面的应力和摩擦力数据的大小，从而判断织物被拉伸或被挤压；正常情况下，所有织物的应力应等于摩擦力；若所有织物的应力均大于摩擦力，则判定织物表面被拉伸；若某一织物的应力小于摩擦力，则判定该织物表面被挤压；
S3、基于嵌入式系统计算出摩擦力最佳补偿值，传递给“摩擦力协同控制装置”输入端，由其传递给织机探纬器输入端，由调节装置对织轴的转速进行修正，实现对拉伸或变形最严重的品种进行修正的同时，对其他品种的影响最小；所述摩擦力协同控制装置由高速显微摄像仪、压力传感装置以及调节装置组成，压力传感装置采用纳米压痕仪InSEM，调节装置采用嵌入式系统驱动控制器，是一种协同控制装置；
S31、由嵌入式系统分别选择摩擦力的最大值fjmax和应力的最大值fimax，计算最大应力与最大摩擦力之比，得到极限拉伸度a；
S32、计算不同织物的被拉伸分摊系数αi(i＝1，2，3)，即：αi＝(fi/fj)*a.按照摩擦力贡献的大小，在t时刻，利用分摊系数对摩擦力进行修正；
S33、基于嵌入式系统计算得到修正的摩擦力αifj(i，j＝1，2，3)的最大值，并测算输出不同织物表面应力fi(i＝1，2，3)与修正摩擦力αifj之间的偏差Δf＝fi-αifj，将Δf视为补偿值；
S34、嵌入式系统驱动控制器，将Δf输入到进给织机伺服控制系统的探纬器中，探纬器接收Δf，并修正的纬纱到达时间，调整电磁阀的开闭，织轴的转速进行修正，实现t时刻织轴对不同织物摩擦力的实时补偿输入端。
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