CN110629393A - 一种外挂式针织圆纬机纱线状态监测系统 - Google Patents

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彭来湖
戴宁
章钰娟
戴昱昊
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Abstract

本发明公开了一种外挂式针织圆纬机纱线状态监测系统，包括：纱线状态监测系统控制器模块和多个纱线状态监测系统传感器模块，所述纱线状态监测系统控制器模块通过串行总线驱动芯片与多个所述纱线状态监测系统传感器模块连接，且纱线状态监测系统控制器模块并与纱线状态监测系统传感器模块以既定的协议进行通讯。本发明中，采用外挂式监测系统更具有市场价值，且只需提供通用的输入输出接口，接入市场上的针织圆纬机控制系统中，即可完成纱线状态的监测，监测方便，实用性强，且该外挂式针织圆纬机纱线状态监测系统可以及时准确对衡量针织圆纬机纱线状态，显著提高纺织机械的生产效率以及降低织物的次品率。

Description

一种外挂式针织圆纬机纱线状态监测系统
技术领域
本发明涉及针织圆纬机纱线状态监测技术领域，尤其涉及一种外挂式针织圆纬机纱线状态监测系统。
背景技术
市场上很多针织厂家在使用针织圆纬机进行织物生产时，针织设备会间歇性出现纱线断裂、挂针、走纱等异常情况。当这些情况出现时，需要针织圆纬机及时停机，消除异常状况后才能再次开启，否则将造成产品出现次品甚至损坏机械设备等状况的发生。监测报警的及时性和准确性是衡量针织圆纬机纱线状态监测系统的两个主要指标。当监测不及时或者无法准确监测出纱线状态时，将会导致圆纬机停机滞后、误报警等状况的产生，进而影响纺织机械的生产效率以及增加织物的次品率。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种外挂式针织圆纬机纱线状态监测系统。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种外挂式针织圆纬机纱线状态监测系统，包括：纱线状态监测系统控制器模块和多个纱线状态监测系统传感器模块；
所述纱线状态监测系统控制器模块通过串行总线驱动芯片与多个所述纱线状态监测系统传感器模块连接，且纱线状态监测系统控制器模块并与纱线状态监测系统传感器模块以既定的协议进行通讯，所述纱线状态监测系统控制器模块实现对纱线状态监测系统传感器模块进行编号管理、参数设置、在线学习及在线监控的管理。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述纱线状态监测系统控制器模块由高性能单片机1、储存芯片、液晶显示芯片和光耦隔离芯片组成，且储存芯片、液晶显示芯片和光耦隔离芯片均与高性能单片机1连接。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述高性能单片机1为纱线状态监测系统控制器模块的主控芯片；
所述光耦隔离芯片用于对对输入信号零位脉冲同步信号、编织节点同步脉冲信号和输出信号报警信号进行隔离及电平转换；
所述液晶显示芯片用于进行控制数据显示并进行人机交互；
所述储存芯片用于储存液晶显示芯片显示需要用到的显示数据。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述纱线状态监测系统传感器模块包括高性能单片机2、高精度运算放大器芯片、红外接收二极管、二通道红外感光芯片和红外发射二极管，且红外发射二极管通过二通道红外感光芯片和红外接收二极管与高精度运算放大器芯片连接，且高精度运算放大器芯片与高性能单片机2连接。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述高性能单片机2为纱线状态监测系统传感器模块的主控芯片；
所述红外发射二极管用于发出红外光，照射到二通道红外感光芯片与红外接收二极管上，在纱线经过或有遮蔽物时光照强度与光照方向不同；
所述二通道红外感光芯片和红外接收二极管均用于接收红外光，对不同光照强度与光照方向的红外光进行响应，产生不同信号；
所述高精度运算放大器芯片用于对二通道红外感光芯片和红外接收二极管的信号进行处理，产生供高性能单片机2处理的信号。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述串行总线驱动芯片用于将来自纱线状态监测系统控制器模块的差分信号进行接收，并转换成高性能单片机2可接收的信号电平，供高性能单片机2接收，同时也可将高性能单片机2的发送信号进行接收，并转换成差分传输信号，与纱线状态监测系统控制器模块进行通讯。
作为上述技术方案的进一步描述：
一种外挂式针织圆纬机纱线状态监测系统的工作流程，包括以下步骤：
SS01：编号管理，纱线状态监测系统传感器模块必须要有一个独立的编号，纱线状态监测系统控制器模块发送开始编号指令，由纱线状态监测系统传感器模块请求编号，再由纱线状态监测系统控制器模块为纱线状态监测系统传感器模块分配编号；
SS02：参数设置，纱线状态监测系统控制器模块对纱线状态监测系统传感器模块进行参数设置，参数设置包括设置单个传感器的容错范围、错误计数、是否启用传感器、是否启用传感器断纱报警和是否启用传感器走纱报警等参数；
SS03：在线学习，纱线状态监测系统传感器模块接收到学习指令后，确定接下来的一件织物为学习的过程，通过输入信号接口对来自针织圆纬机的织物零位信号和编织节点同步信号进行采集，当收到织物零位信号后开始学习采样，每收到一个编织节点同步信号进行一次采样记录，把采样值记录到FLASH内的一个储存单元，直到收到下一个织物零位信号才结束学习；
SS04：在线监测，纱线状态监测系统传感器模块每接收到一个编织节点同步指令后进行采样，并与学习阶段的记录值进行对比，如在容错范围内视为正常，如超出容错范围，视为异常，连续多次出现异常超过容错次数，进行报警指令的发送，纱线状态监测系统控制器模块一旦接收到来自纱线状态监测系统传感器模块的报警指令，外挂式纱线状态控制器模块就通过输出信号接口向针织圆纬机发送报警信息。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述步骤SS02参数设置中没有启用传感器，则在线学习和在线监测的串口指令被视为无效的串口指令。
有益效果
本发明提供了一种外挂式针织圆纬机纱线状态监测系统。具备以下有益效果：
该外挂式针织圆纬机纱线状态监测系统采用外挂式监测系统更具有市场价值，且该外挂式针织圆纬机纱线状态监测系统只需提供通用的输入输出接口，接入市场上的针织圆纬机控制系统中，即可完成纱线状态的监测，监测方便，实用性强，且该外挂式针织圆纬机纱线状态监测系统可以及时准确对衡量针织圆纬机纱线状态，显著提高纺织机械的生产效率以及降低织物的次品率。
附图说明
图1为本发明提出的一种外挂式针织圆纬机纱线状态监测系统的整体结构示意图；
图2为本发明中纱线状态监测系统控制器模块的结构示意图；
图3为本发明中的纱线状态监测系统传感器模块结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图1所示，一种外挂式针织圆纬机纱线状态监测系统，包括：纱线状态监测系统控制器模块和多个纱线状态监测系统传感器模块；
纱线状态监测系统控制器模块通过串行总线驱动芯片与多个纱线状态监测系统传感器模块连接，且纱线状态监测系统控制器模块并与纱线状态监测系统传感器模块以既定的协议进行通讯，纱线状态监测系统控制器模块实现对纱线状态监测系统传感器模块进行编号管理、参数设置、在线学习及在线监控的管理。
纱线状态监测系统控制器模块由高性能单片机1、储存芯片、液晶显示芯片和光耦隔离芯片组成，且储存芯片、液晶显示芯片和光耦隔离芯片均与高性能单片机1连接。
高性能单片机1为纱线状态监测系统控制器模块的主控芯片，高性能单片机1可采用STM32F103，MKE06Z64等；
光耦隔离芯片用于对对输入信号零位脉冲同步信号、编织节点同步脉冲信号和输出信号报警信号进行隔离及电平转换，光耦隔离芯片采用TLP185，PC614等；
液晶显示芯片用于进行控制数据显示并进行人机交互，液晶显示芯片可采用ST75256，ST7567等；
储存芯片用于储存液晶显示芯片显示需要用到的显示数据，储存芯片可采用W25Q16，M25P40等。
纱线状态监测系统传感器模块包括高性能单片机2、高精度运算放大器芯片、红外接收二极管、二通道红外感光芯片和红外发射二极管，且红外发射二极管通过二通道红外感光芯片和红外接收二极管与高精度运算放大器芯片连接，且高精度运算放大器芯片与高性能单片机2连接。
高性能单片机2为纱线状态监测系统传感器模块的主控芯片，8位单片机主控制芯可采用STM8S003F3，STM8S208R8等；
红外发射二极管用于发出红外光，照射到二通道红外感光芯片与红外接收二极管上，在纱线经过或有遮蔽物时光照强度与光照方向不同，红外发射二极管可采用IR908，IR928等；
二通道红外感光芯片和红外接收二极管均用于接收红外光，对不同光照强度与光照方向的红外光进行响应，产生不同信号，二通道红外感光芯片可采用HPI2464R5，HPI2464F等，红外接收二极管采用PT12-21C，PT204-6B等；
高精度运算放大器芯片用于对二通道红外感光芯片和红外接收二极管的信号进行处理，产生供高性能单片机2处理的信号，高精度运算放大器芯片可采用SGM324，LM324等。
串行总线驱动芯片用于将来自纱线状态监测系统控制器模块的差分信号进行接收，并转换成高性能单片机2可接收的信号电平，供高性能单片机2接收，同时也可将高性能单片机2的发送信号进行接收，并转换成差分传输信号，与纱线状态监测系统控制器模块进行通讯，串行总线驱动芯片可采用SP3085，MAX13487等。
如图1和图3所示，一种外挂式针织圆纬机纱线状态监测系统的工作流程，包括以下步骤：
SS01：编号管理，纱线状态监测系统传感器模块必须要有一个独立的编号，纱线状态监测系统控制器模块发送开始编号指令，由纱线状态监测系统传感器模块请求编号，再由纱线状态监测系统控制器模块为纱线状态监测系统传感器模块分配编号；
SS02：参数设置，纱线状态监测系统控制器模块对纱线状态监测系统传感器模块进行参数设置，参数设置包括设置单个传感器的容错范围、错误计数、是否启用传感器、是否启用传感器断纱报警和是否启用传感器走纱报警等参数；
SS03：在线学习，纱线状态监测系统传感器模块接收到学习指令后，确定接下来的一件织物为学习的过程，通过输入信号接口对来自针织圆纬机的织物零位信号和编织节点同步信号进行采集，当收到织物零位信号后开始学习采样，每收到一个编织节点同步信号进行一次采样记录，把采样值记录到FLASH内的一个储存单元，直到收到下一个织物零位信号才结束学习；
SS04：在线监测，纱线状态监测系统传感器模块每接收到一个编织节点同步指令后进行采样，并与学习阶段的记录值进行对比，如在容错范围内视为正常，如超出容错范围，视为异常，连续多次出现异常超过容错次数，进行报警指令的发送，纱线状态监测系统控制器模块一旦接收到来自纱线状态监测系统传感器模块的报警指令，外挂式纱线状态控制器模块就通过输出信号接口向针织圆纬机发送报警信息。
步骤SS02参数设置中没有启用传感器，则在线学习和在线监测的串口指令被视为无效的串口指令。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种外挂式针织圆纬机纱线状态监测系统，其特征在于，包括：纱线状态监测系统控制器模块和多个纱线状态监测系统传感器模块；
所述纱线状态监测系统控制器模块通过串行总线驱动芯片与多个所述纱线状态监测系统传感器模块连接，且纱线状态监测系统控制器模块并与纱线状态监测系统传感器模块以既定的协议进行通讯，所述纱线状态监测系统控制器模块实现对纱线状态监测系统传感器模块进行编号管理、参数设置、在线学习及在线监控的管理。
2.根据权利要求1所述的一种外挂式针织圆纬机纱线状态监测系统，其特征在于，所述纱线状态监测系统控制器模块由高性能单片机1、储存芯片、液晶显示芯片和光耦隔离芯片组成，且储存芯片、液晶显示芯片和光耦隔离芯片均与高性能单片机1连接。
3.根据权利要求2所述的一种外挂式针织圆纬机纱线状态监测系统，其特征在于，所述高性能单片机1为纱线状态监测系统控制器模块的主控芯片；
所述光耦隔离芯片用于对对输入信号零位脉冲同步信号、编织节点同步脉冲信号和输出信号报警信号进行隔离及电平转换；
所述液晶显示芯片用于进行控制数据显示并进行人机交互；
所述储存芯片用于储存液晶显示芯片显示需要用到的显示数据。
4.根据权利要求1所述的一种外挂式针织圆纬机纱线状态监测系统，其特征在于，所述纱线状态监测系统传感器模块包括高性能单片机2、高精度运算放大器芯片、红外接收二极管、二通道红外感光芯片和红外发射二极管，且红外发射二极管通过二通道红外感光芯片和红外接收二极管与高精度运算放大器芯片连接，且高精度运算放大器芯片与高性能单片机2连接。
5.根据权利要求4所述的一种外挂式针织圆纬机纱线状态监测系统，其特征在于，所述高性能单片机2为纱线状态监测系统传感器模块的主控芯片；
所述红外发射二极管用于发出红外光，照射到二通道红外感光芯片与红外接收二极管上，在纱线经过或有遮蔽物时光照强度与光照方向不同；
所述二通道红外感光芯片和红外接收二极管均用于接收红外光，对不同光照强度与光照方向的红外光进行响应，产生不同信号；
所述高精度运算放大器芯片用于对二通道红外感光芯片和红外接收二极管的信号进行处理，产生供高性能单片机2处理的信号。
6.根据权利要求1所述的一种外挂式针织圆纬机纱线状态监测系统，其特征在于，所述串行总线驱动芯片用于将来自纱线状态监测系统控制器模块的差分信号进行接收，并转换成高性能单片机2可接收的信号电平，供高性能单片机2接收，同时也可将高性能单片机2的发送信号进行接收，并转换成差分传输信号，与纱线状态监测系统控制器模块进行通讯。
7.一种外挂式针织圆纬机纱线状态监测系统的工作流程，其特征在于，包括以下步骤：
SS01：编号管理，纱线状态监测系统传感器模块必须要有一个独立的编号，纱线状态监测系统控制器模块发送开始编号指令，由纱线状态监测系统传感器模块请求编号，再由纱线状态监测系统控制器模块为纱线状态监测系统传感器模块分配编号；
SS02：参数设置，纱线状态监测系统控制器模块对纱线状态监测系统传感器模块进行参数设置，参数设置包括设置单个传感器的容错范围、错误计数、是否启用传感器、是否启用传感器断纱报警和是否启用传感器走纱报警等参数；
SS03：在线学习，纱线状态监测系统传感器模块接收到学习指令后，确定接下来的一件织物为学习的过程，通过输入信号接口对来自针织圆纬机的织物零位信号和编织节点同步信号进行采集，当收到织物零位信号后开始学习采样，每收到一个编织节点同步信号进行一次采样记录，把采样值记录到FLASH内的一个储存单元，直到收到下一个织物零位信号才结束学习；
SS04：在线监测，纱线状态监测系统传感器模块每接收到一个编织节点同步指令后进行采样，并与学习阶段的记录值进行对比，如在容错范围内视为正常，如超出容错范围，视为异常，连续多次出现异常超过容错次数，进行报警指令的发送，纱线状态监测系统控制器模块一旦接收到来自纱线状态监测系统传感器模块的报警指令，外挂式纱线状态控制器模块就通过输出信号接口向针织圆纬机发送报警信息。
8.根据权利要求7所述的一种外挂式针织圆纬机纱线状态监测系统的工作流程，其特征在于，所述步骤SS02参数设置中没有启用传感器，则在线学习和在线监测的串口指令被视为无效的串口指令。
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