CN111485316A - 三维机织预制体纬向纱束状态检测装置及三维机织设备 - Google Patents

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赵谦
张立泉
周海丽
李超
郭洪伟
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    • D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
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    • D03D51/18—Automatic stop motions
    • D03D51/34—Weft stop motions
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Abstract

本发明属于三维机织领域，具体涉及一种三维机织预制体纬向纱束状态检测装置。包括实时检测机构、图像识别系统和控制器；实时检测机构包括竖向检测子单元和横向检测子单元，竖向检测子单元和横向检测子单元实现对纬向纱束的360°全方位检测；图像识别系统包括断纱检测子系统和毛羽检测子系统；图像识别系统与实时检测机构相连，实时采集纬向纱束的运动轨迹；控制器与图像识别系统的断纱检测子系统和毛羽检测子系统相连，通过接收断纱信号和毛羽信号，从而实现对三维机织设备的控制。本发明的检测装置通过设置横向和竖向检测子单元以及毛羽检测子系统，实现了对断纱、毛羽等多种缺陷的同时检测；且能够实现实时纬向纱束运动轨迹的检测。

Description

三维机织预制体纬向纱束状态检测装置及三维机织设备
技术领域
本发明属于三维机织领域，具体涉及一种三维机织预制体纬向纱束状态检测装置及三维机织设备。
背景技术
三维机织预制体制造是一种新型机织技术，它是纱束在三维空间中沿着经向和纬向相互垂直的两个方向分布并相互交织在一起形成的整体结构，做为高性能复合材料增强体制成的复合材料构件具有质量轻、高强度、力学性能优异等诸多优点，目前已经在航空航天、国防军工、交通运输、能源等众多领域得到广泛的应用，并向民用领域不断扩展。
三维机织预制体纬向纱束断纱检测装置是预制体成型制造中重要组成部分，直接影响到预制体的成型制造效率。
现有的断纱检测方式有以下几种。CN208857432U公开了一种具有断纱检测及安全防护的织机，其中的断纱检测装置采用红外检测的方式。但是红外检测存在结构复杂，检测精度低的问题。
CN105518195B公开了一种用于织布机的监控装置、织布机及监控方法，其中公开了摄像机装置布置在筘件的一侧，每个摄影机装置包括图像传感器，还包括对各摄影机装置的图像区域进行照明的照明装置，每个摄影机装置设有光学镜头，光学镜头用以产生待由摄影机装置监控的对象的光学图像，且将该光学图像尽可能清晰地成像在图像传感器上，可利用调节装置精准地调整每个摄影机装置相对于经纱或纬纱和织布的位置，以调整图像聚焦。其公开了一种采用摄像机检测断纱的方式，但是其不能对纱线的其他缺陷进行检测，且由于检测方向的单一性，进一步导致其他缺陷不能有效的检测。
发明内容
本发明的目的在于提供一种三维机织预制体纬向纱束状态检测装置及三维机织设备，其通过设置竖向检测子单元和横向检测子单元，以及毛羽检测系统，实现了对断纱、毛羽等纬向纱束多种缺陷的有效的实时检测。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种三维机织预制体纬向纱束状态检测装置，包括实时检测机构、图像识别系统和控制器；
所述实时检测机构包括竖向检测子单元和横向检测子单元，所述竖向检测子单元和横向检测子单元实现对纬向纱束的360°全方位检测；
所述图像识别系统包括断纱检测子系统和毛羽检测子系统，所述断纱检测子系统用于检测断纱，所述毛羽检测子系统用于检测毛羽；所述图像识别系统与实时检测机构相连，实时采集纬向纱束的运动轨迹；
所述控制器与图像识别系统的断纱检测子系统和毛羽检测子系统相连，通过接收断纱信号和毛羽信号，从而实现对三维机织设备的控制。
进一步的，所述竖向检测子单元包括竖向设置的相机和与相机相对设置的光源。
进一步的，所述横向检测子单元包括横向设置的相机和与相机相对设置的光源。
进一步的，所述毛羽检测子系统用于检测比对区域的毛羽，当纬向纱线的横截面积介于5-10mm2时即认定为有毛羽存在，控制器即发出停机指令。
一种三维机织设备，包括上述的纬向纱束状态检测装置。
进一步的，还包括经轴架、通丝、棕丝眼、钢筘、夹具、引纬器和开口装置；
所述经向纱束由经轴架上引出，按规律穿过与通丝相连的综丝眼，再穿过钢筘后，由夹具夹持；开口装置控制综丝眼升降，使经向纱束形成多个梭口；引纬器将纬向纱束引入织口；引纬结束后，钢筘将纬向纱束推向成型区；引离机构将形成的预制体引出，形成一个制造循环。
进一步的，还包括纬向纱束张力控制机构，用于实时的控制纬向纱束的张力。
进一步的，所述纬向纱束张力控制机构包括张力控制机构和集束器，所述纬向纱束通过纬向纱束放纱机构送出，经过张力控制机构和集束器传递至预制体的织口。
进一步的，所述张力控制机构包括三个张力辊，通过调整张力辊的位置实现对纬向纱束张力的调节。
进一步的，所述纬向纱束为单根或多根纱束；所述纬向纱束为碳纤维。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：
本发明的检测装置通过设置横向和竖向检测子单元以及毛羽检测子系统，实现了对断纱、毛羽等多种缺陷的同时检测；且能够实现实时纬向纱束运动轨迹的检测。
本发明的检测装置结构简单，除了适用于三维机织预制体只在外，同样适用于其他结构的预制体成型制造。
附图说明
图1为三维机织预制体设备的基本制造原理图。
图2为纬向纱束张力控制的侧视图。
图3为本发明的纬向纱束状态检测装置示意图。
图4为集束器示意图。
附图标记说明：
1-经向纱束，2-经轴架，3-通丝，4-棕丝眼，5-钢筘，6-夹具，7-引纬器，8-开口装置，9-纬向纱束，10-张力控制机构，11-集束器，12-固定支架，13-相机，14-镜头，15-光源，16-图像识别系统，17-控制器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
如图3所示，一种三维机织预制体纬向纱束状态检测装置，包括实时检测机构、图像识别系统和控制器。
优选的，所述实时检测机构包括竖向检测子单元和横向检测子单元，所述竖向检测子单元和横向检测子单元实现对纬向纱束的360°全方位检测，并未在图3中示出；
所述图像识别系统包括断纱检测子系统和毛羽检测子系统，所述断纱检测子系统用于检测断纱，所述毛羽检测子系统用于检测毛羽；所述图像识别系统与实时检测机构相连，实时采集纬向纱束的运动轨迹；
所述控制器与图像识别系统的断纱检测子系统和毛羽检测子系统相连，通过接收断纱信号和毛羽信号，从而实现对三维机织设备的控制。提高了对纬向纱线的缺陷的检测种类和准确度。
所述竖向检测子单元包括竖向设置的相机和与相机相对设置的光源，所述光源保证相机能够充分的对该方向的纱线进行观测。
所述横向检测子单元包括横向设置的相机和与相机相对设置的光源，从而保证相机能够充分的对该方向的纱线进行观测。
所述毛羽检测子系统用于检测比对区域的毛羽，当纬向纱线的横截面积介于20-30m2时即认定为有毛羽存在，控制器即发出停机指令。
如图1所示，一种三维机织设备，包括上述的纬向纱束状态检测装置。
还包括经轴架2、通丝3、棕丝眼4、钢筘5、夹具6、引纬器7和开口装置8；
所述经向纱束由经轴架2上引出，按规律穿过与通丝3相连的综丝眼4，再穿过钢筘5后，由夹具6夹持；开口装置8控制综丝眼4升降，使经向纱束形成多个梭口；引纬器7将纬向纱束引入织口；引纬结束后，钢筘5将纬向纱束推向成型区；引离机构将形成的预制体引出，形成一个制造循环。
如图2所示，所述三维机织设备还包括纬向纱束张力控制机构，用于实时的控制纬向纱束的张力。
所述纬向纱束张力控制机构包括张力控制机构10和集束器11，所述纬向纱束9通过纬向纱束放纱机构送出，经过张力控制机构10和集束器11传递至预制体的织口。
所述张力控制机构包括三个张力辊，通过调整张力辊的位置实现对纬向纱束张力的调节。
所述纬向纱束9为单根或多根纱束；所述纬向纱束为碳纤维。
本发明通过设置横向检测子系统和竖向检测子系统，以及在图像系别系统中加入毛羽检测子单元，能够实现对纬向纱束360度全方位的断纱、毛羽等缺陷的检测，能够根据三维机织预制体实时识别纬向纱束运动轨迹。

Claims (10)

1.一种三维机织预制体纬向纱束状态检测装置，其特征在于，包括实时检测机构、图像识别系统和控制器；
所述实时检测机构包括竖向检测子单元和横向检测子单元，所述竖向检测子单元和横向检测子单元实现对纬向纱束的360°全方位检测；
所述图像识别系统包括断纱检测子系统和毛羽检测子系统，所述断纱检测子系统用于检测断纱，所述毛羽检测子系统用于检测毛羽；所述图像识别系统与实时检测机构相连，实时采集纬向纱束的运动轨迹；
所述控制器与图像识别系统的断纱检测子系统和毛羽检测子系统相连，通过接收断纱信号和毛羽信号，从而实现对三维机织设备的控制。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述竖向检测子单元包括竖向设置的相机和与相机相对设置的光源。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述横向检测子单元包括横向设置的相机和与相机相对设置的光源。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述毛羽检测子系统用于检测比对区域的毛羽，当纬向纱线的横截面积介于5-10mm2时即认定为有毛羽存在，控制器即发出停机指令。
5.一种三维机织设备，其特征在于，包括权利要求1-4任一项所述的纬向纱束状态检测装置。
6.根据权利要求5所述的三维机织设备，其特征在于，还包括经轴架、通丝、棕丝眼、钢筘、夹具、引纬器和开口装置；
所述经向纱束由经轴架上引出，按规律穿过与通丝相连的综丝眼，再穿过钢筘后，由夹具夹持；开口装置控制综丝眼升降，使经向纱束形成多个梭口；引纬器将纬向纱束引入织口；引纬结束后，钢筘将纬向纱束推向成型区；引离机构将形成的预制体引出，形成一个制造循环。
7.根据权利要求6所述的三维机织设备，其特征在于，还包括纬向纱束张力控制机构，用于实时的控制纬向纱束的张力。
8.根据权利要求6所述的三维机织设备，其特征在于，所述纬向纱束张力控制机构包括张力控制机构和集束器，所述纬向纱束通过纬向纱束放纱机构送出，经过张力控制机构和集束器传递至预制体的织口。
9.根据权利要求8所述的三维机织设备，其特征在于，所述张力控制机构包括三个张力辊，通过调整张力辊的位置实现对纬向纱束张力的调节。
10.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述纬向纱束为单根或多根纱束；所述纬向纱束为碳纤维。
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