CN110552094B - 气圈至锭罐距离检测装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种气圈至锭罐距离检测装置及方法，它包括设置在气圈高度范围内的一组光电发射管和光电接收管，光电发射管与光电接收管之间的光束被设置为与合适气圈相切，用于根据气圈旋转一个周期内光电接收管接收到的脉冲数量检测气圈是否位于合适位置。锭子组件带动纱线旋转形成的气圈，在旋转一周范围内对光电接收管接收到的脉冲计数，若计数为1，则判断为气圈至锭罐距离合适，若计数为2，则判断为气圈至锭罐距离过大，若计数为零，则判断为气圈至锭罐距离过小，由此实现气圈位置快速检测并维持气圈形态稳定。采用对射的光束位于合适气圈相切位置，以计数的方式检测气圈是否位于合适的位置，测量精度较高。

Description

气圈至锭罐距离检测装置及方法
技术领域
本发明涉及捻线机领域，特别是一种气圈至锭罐距离检测装置及方法。
背景技术
捻线机的纱线被加捻组件驱动在锭罐外以4000~12000转/分钟旋转形成气圈，气圈大小对能耗和成品质量影响很大，过大的气圈直径使捻线机的能耗急剧上升，能耗增加能够达到30%，并且过大的气圈可能触碰墙板或隔纱板等而导致纱线强损增大甚至断纱；而过小的气圈会使纱线与锭罐摩擦而造成毛丝和断纱，影响成品质量和设备满锭率。维持气圈形态的稳定是确保捻线机正常生产的必要条件。
现有技术中有采用传感器检测纱线气圈直径的方案。
例如在德国专利文献DE102015014382中记载了用于检测测量值i的设备是传感器设备25，其构造为光栅，即，包括光源26和光接收器27。该光学方式工作的光栅被线气圈B的环行的纱线遮挡，在示例性实施方式中，源自第一喂给筒管7的外纱线5，在线气圈B的每次旋转中间歇性地遮挡光束28，其能够推断锭子2的瞬时旋转速度和线气圈B的尺寸。在文件中未给出如何确定线气圈B的尺寸。在德国专利文献DE102016001099中记载了传感装置33既可以被构造为单路-光栅，其中光源41和光接收器40被设置在待监控的纱线气圈B的相互对置的两侧上，或被构造为反射-光栅，其中该光源41和光接收器40被定位在待监控的纱线气圈的同一侧上，并被设置在共同的传感器壳体中。传感装置33的测量光束42因此在纱线气圈B的每个环绕时被纱线两次相交。调节电路18基于两个测量脉i的时间间隔t、测量光束42至锭子2的转动轴线35的已知间距毫无问题地计算当前的纱线气圈B的直径。由该方案，对传感装置33和调节电路18的精度要求非常高，以纱线气圈转速10000转/分钟为例，纱线旋转一周的时间约为6毫秒，而根据PLC用户程序执行的差异性，PLC刷新一次所需时间约为1~100毫秒，需要在6毫秒一周的时间范围内检测两次脉冲之间的0.5~2毫秒时间差，对于传感装置33和调节电路18的精度要求较高，而且对设备的抗干扰能力要求也极高，造成设备的成本较高，抗干扰能力较弱。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种气圈至锭罐距离检测装置及方法，能够以较低的成本和较强的抗干扰能力实现气圈至锭罐距离检测，借此保证气圈形态的稳定。并且，根据此检测装置及方法所获得的气圈至锭罐的合适距离，可以确定每个锭位正常运转所需要的合理空间位置，从而避免因气圈至锭罐距离过小而触碰锭罐，以及，避免因气圈至锭罐距离过大而触碰墙板或隔纱板。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种气圈至锭罐距离检测装置，它包括设置在气圈高度范围内的一组光电发射管和光电接收管，光电发射管与光电接收管之间的光束被设置为与合适气圈相切，用于根据气圈旋转一个周期内光电接收管接收到的脉冲数量检测气圈是否位于合适位置。
优选的方案中，所述的光电发射管的光源为可见光、红外光或激光。
优选的方案中，所述的光束位于匀捻器底部至锭罐底部之间的区域范围内。
优选的方案中，所述的光电发射管和光电接收管与采集装置电连接，采集装置用于收集气圈旋转一个周期内光电接收管接收到的脉冲数量。
优选的方案中，光电发射管与光电接收管分别与一个安装座固定连接，安装座之间通过连接杆固定连接，以限定光电发射管与光电接收管之间的相对位置。
优选的方案中，所述的安装座与支架座以可调节位置的方式连接；
可调节位置的方式包括：
两个安装座通过与支架座上的第二滑轨或第一滑轨以可调节上、下、前、后的方式连接；
或者两个安装座中，一个安装座与支架座通过销轴连接，另一个安装座通过固定螺钉与支架座上的滑槽以可调节的方式连接。
优选的方案中，所述的安装座与支架座以可调节位置的方式连接；
可调节位置的方式包括：
两个安装座通过第一滑轨与支架座滑动连接，沿着第一滑轨还设有可转动的丝杆，丝杆与安装座螺纹连接，丝杆的一端与电机连接；
或者两个安装座中，一个安装座与支架座通过销轴连接，另一个安装座通过第一滑轨与支架座滑动连接，沿着第一滑轨还设有可转动的丝杆，丝杆与安装座螺纹连接，丝杆的一端与电机连接。
优选的方案中，在安装座上设有刻度，以用于确定安装座的安装位置；
在与光束重合的竖直面上设有与光束平行的丝线，以用于确定光束的具体位置。
一种采用上述的气圈至锭罐距离检测装置的方法，包括以下步骤：
锭子组件带动纱线旋转形成的气圈，在旋转一周范围内对光电接收管接收到的脉冲计数，若计数为1，则判断为气圈至锭罐距离合适，若计数为2，则判断为气圈至锭罐距离过大，若计数为零，则判断为气圈至锭罐距离过小，由此实现气圈至锭罐距离快速检测。
优选的方案中，
当计数为2，则张力调节装置增大对纱线的张力；
当计数为1，张力调节装置维持现有张力；
当计数为0，则张力调节装置减小对纱线的张力，在一个时间段后，若计数仍为0，则确定为断纱，若计数增加为1，则张力调节装置维持现有张力。
本发明提供的一种气圈至锭罐距离检测装置及方法，通过采用对射的光束位于合适气圈相切位置的一组光电发射管和光电接收管，能够以计数的方式检测气圈是否位于合适的位置，从而能够以精度较低的光电发射管、光电接收管和采集电路实现气圈位置，尤其是气圈至锭罐距离的精确检测。采用计数的检测方式与采用时间差的检测方式相比，具有更高的鲁棒性。优选的方案中，设置的连接杆将光电发射管和光电接收管之间相对位置固定，从而便于在安装前确保光电发射管和光电接收管之间的相对位置，确保安装精度，在总成安装时，仅需确保光束与合适气圈相切即可。采用可调节安装座位置的安装方式，便于安装时的位置调节，也便于根据不同纱线对应不同气圈的大小进行调节，在生产不同的产品时非常方便，采用电机控制安装座的位置的方案，能够实现根据纱线品种和锭罐外径自动调节，进一步提高设备的自动化程度。本发明的方法控制简便，对元器件的精度要求不高，经济效益显著。本发明的安装位置可选择范围较大，能够被安装在匀捻器底部至锭罐底部之间的区域范围内。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明中气圈至锭罐距离检测装置的整体结构示意图。
图2为本发明中另一优选气圈至锭罐距离检测装置的整体结构示意图。
图3为本发明中光电发射管和光电接收管与气圈相对安装位置的俯视结构示意图。
图4为本发明中采集装置采集到的纱线一个旋转周期内，不同的气圈至锭罐距离对应的脉冲数信号图。
图5为本发明中另一优选气圈至锭罐距离检测装置的整体结构示意图。
图6为本发明中优选气圈至锭罐距离检测装置的安装结构示意图。
图7为本发明中另一优选气圈至锭罐距离检测装置的整体结构示意图。
图中：气圈1，光电发射管2，光电接收管3，张力调节装置4，纱线5，加捻组件6，锭罐7，光束8，匀捻器9，采集装置10，过大气圈11，合适气圈12，过小气圈13，连接杆14，固定螺钉15，安装座16，滑槽17，支架座18，电机19，轴承座20，丝杆21，第一滑轨22，脉冲23，第二滑轨24，卷装25。
具体实施方式
实施例1：
如图1~7中，一种气圈至锭罐距离检测装置，锭子组件6带动纱线5旋转形成的气圈1，在纱线5的路径上，设有张力调节装置4，以调节纱线5的张力；它包括设置在气圈1高度范围内的一组光电发射管2和光电接收管3，光电发射管2与光电接收管3之间的光束8被设置为与合适气圈12相切，用于根据气圈1旋转一个周期内光电接收管3接收到的脉冲数量检测气圈1是否位于合适位置。由此方案，通过检测光束8被截断的次数，即可实现气圈1是否位于合适位置的判断，从而降低对设备精度的要求。尤其是在工厂的复杂工况下，灰尘、振动、电路扰动等原因会影响光电发射管2与光电接收管3的精度，采用检测脉冲数量的方案，能够降低对精度的要求。
优选的方案中，所述的光电发射管2的光源为可见光、红外光或激光。
优选的方案如图1、2中，所述的光束8位于匀捻器9底部至锭罐7底部之间的区域范围内。本发明的方案用于检测脉冲数量，对于安装位置要求不高，而且设置在锭罐7顶部到底部之间，能够获得更为清晰的脉冲信号。
优选的方案中，所述的光电发射管2和光电接收管3与采集装置10电连接，采集装置10用于收集气圈1旋转一个周期内光电接收管3接收到的脉冲数量。采集装置10采集的光电接收管3的脉冲信号经过放大滤波后，能够接收脉冲计数的芯片较多，例如51系列，stm32系列等单芯片，价格较为低廉。
优选的方案如图5、7中，光电发射管2与光电接收管3分别与一个安装座16固定连接，安装座16之间通过连接杆14固定连接，以限定光电发射管2与光电接收管3之间的相对位置。由此结构，便于安装和调试。大幅降低了总成安装和调试时间。
优选的方案如图5、7中，所述的安装座16与支架座18以可调节位置的方式连接；本例中的支架座18是与捻线机的支架固定连接的结构。
可调节位置的方式包括：
两个安装座16通过与支架座18上的第二滑轨24或第一滑轨22以可调节上、下、前、后的方式连接，其中，第一滑轨22大致水平布置，调节两个安装座16的前后位置。第二滑轨24大致竖直布置调节两个安装座16的上下位置。
；如图5中，两个安装座16通过固定螺钉15与支架座18上的滑槽以可调节的方式连接；该方案为整体前后调节位置。上、下调节的方案在图中未示出，由于气圈1的形状从上到下大致为卵形，当两个安装座16上下调节后，光束8的位置能够与合适气圈12相切，能够适应不同尺寸的气圈1。
或者如图7中，两个安装座16中，一个安装座与支架座18通过销轴连接，另一个安装座16通过固定螺钉15与支架座18上的滑槽以可调节的方式连接。该方案为旋转调节相切位置。
另一优选的方案如图6中，所述的安装座16与支架座18以可调节位置的方式连接；
可调节位置的方式包括：
如图5、6的组合，两个安装座16通过第一滑轨22与支架座18滑动连接，沿着第一滑轨22还设有可转动的丝杆21，丝杆21与安装座16螺纹连接，丝杆21的一端与电机19连接；该方案实现自动化的整体前后调节位置。
或者如图6、7的组合，两个安装座16中，一个安装座与支架座18通过销轴连接，另一个安装座16通过第一滑轨22与支架座18滑动连接，沿着第一滑轨22还设有可转动的丝杆21，丝杆21与安装座16螺纹连接，丝杆21的一端与电机19连接。该方案为自动化的旋转调节相切位置。
优选的方案中，在安装座16上设有刻度，以用于确定安装座16的安装位置；
在与光束8重合的竖直面上设有与光束8平行的丝线，以用于确定光束的具体位置。由于部分光束8为肉眼不可见光，调试较为麻烦，设置的丝线能够方便确定与气圈1相切的位置。
实施例2：
一种采用上述的气圈至锭罐距离检测装置的方法，包括以下步骤：
加捻组件6带动纱线5旋转形成的气圈1，在旋转一周范围内对光电接收管3接收到的脉冲计数，若计数为1，则判断为气圈1至锭罐距离合适，若计数为2，则判断为气圈1至锭罐距离过大，若计数为零，则判断为气圈1至锭罐距离过小，由此实现气圈至锭罐距离快速检测。如图4中所示，通过检测得到的脉冲数，能够精确的控制气圈1位于合适的位置。
优选的方案中，
当计数为2，则张力调节装置4增大对纱线5的张力；
当计数为1，张力调节装置4维持现有张力；
当计数为0，则张力调节装置4减小对纱线5的张力，在一个时间段后，若计数仍为0，则确定为断纱，若计数增加为1，则张力调节装置4维持现有张力。
在控制过程中，张力调节装置4采用PID调节方式，在初始时处于过大气圈11状态，当检测到的两个脉冲之间宽度越大，调节速率越高；当检测到的两个脉冲之间脉冲宽度越小，则调节速率越低；直至达到1个脉冲，完成自动控制的调节。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种气圈至锭罐距离检测装置，它包括设置在气圈（1）高度范围内的一组光电发射管（2）和光电接收管（3），其特征是：光电发射管（2）与光电接收管（3）之间的光束（8）被设置为与合适气圈（12）相切，用于根据气圈（1）旋转一个周期内光电接收管（3）接收到的脉冲（23）数量检测气圈（1）是否位于合适位置。
2.根据权利要求1所述的一种气圈至锭罐距离检测装置，其特征是：所述的光电发射管（2）的光源为可见光、红外光或激光。
3.根据权利要求1所述的一种气圈至锭罐距离检测装置，其特征是：所述的光束（8）位于匀捻器（9）底部至锭罐（7）底部之间的区域范围内。
4.根据权利要求1所述的一种气圈至锭罐距离检测装置，其特征是：所述的光电发射管（2）和光电接收管（3）与采集装置（10）电连接，采集装置（10）用于收集气圈（1）旋转一个周期内光电接收管（3）接收到的脉冲数量。
5.根据权利要求1所述的一种气圈至锭罐距离检测装置，其特征是：光电发射管（2）与光电接收管（3）分别与一个安装座（16）固定连接，安装座（16）之间通过连接杆（14）固定连接，以限定光电发射管（2）与光电接收管（3）之间的相对位置。
6.根据权利要求5所述的一种气圈至锭罐距离检测装置，其特征是：所述的安装座（16）与支架座（18）以可调节位置的方式连接；
可调节位置的方式包括：
两个安装座（16）通过与支架座（18）上的第二滑轨（24）或第一滑轨（22）以可调节上、下、前、后的方式连接；
或者两个安装座（16）中，一个安装座与支架座（18）通过销轴连接，另一个安装座（16）通过固定螺钉（15）与支架座（18）上的滑槽以可调节的方式连接。
7.根据权利要求5所述的一种气圈至锭罐距离检测装置，其特征是：所述的安装座（16）与支架座（18）以可调节位置的方式连接；
可调节位置的方式包括：
两个安装座（16）通过第一滑轨（22）与支架座（18）滑动连接，沿着第一滑轨（22）还设有可转动的丝杆（21），丝杆（21）与安装座（16）螺纹连接，丝杆（21）的一端与电机（19）连接；
或者两个安装座（16）中，一个安装座与支架座（18）通过销轴连接，另一个安装座（16）通过第一滑轨（22）与支架座（18）滑动连接，沿着第一滑轨（22）还设有可转动的丝杆（21），丝杆（21）与安装座（16）螺纹连接，丝杆（21）的一端与电机（19）连接。
8.根据权利要求5~7任一项所述的一种气圈至锭罐距离检测装置，其特征是：在安装座（16）上设有刻度，以用于确定安装座（16）的安装位置；
在与光束（8）重合的竖直面上设有与光束（8）平行的丝线，以用于确定光束的具体位置。
9.一种采用权利要求1~8任一项所述的装置的检测方法，其特征是包括以下步骤：
加捻组件（6）带动纱线（5）旋转形成的气圈（1），在旋转一周范围内对光电接收管（3）接收到的脉冲计数，若计数为1，则判断为气圈（1）至锭罐距离合适，若计数为2，则判断为气圈（1）至锭罐距离过大，若计数为零，则判断为气圈（1）至锭罐距离过小，由此实现气圈至锭罐距离快速检测。
10.根据权利要求9所述的检测方法，其特征是：
当计数为2，则张力调节装置（4）增大对纱线（5）的张力；
当计数为1，张力调节装置（4）维持现有张力；
当计数为0，则张力调节装置（4）减小对纱线（5）的张力，在一个时间段后，若计数仍为0，则确定为断纱，若计数增加为1，则张力调节装置（4）维持现有张力。
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