CN1115554C - 检测棉网重量均匀度的方法与装置 - Google Patents

Abstract

一种检测棉网重量均匀度的检测与装置，检测检测包括以下步骤：以一光源及一光电感测装置量测通过棉网的透光率，利用透光率与棉网的单位面积重量的函数关系，计算棉网的重量均匀度，利用电脑将量测结果记录与分析；检测装置包括：信号发射器、接收器、信号产生器及电脑；接收器拾取透过待测棉网的信号，信号产生器产生信号及处理信号，电脑用于计算并将结果储存并显示在输出装置上，本装置测量数据准确，便于在自动化生产线上应用。

Description

检测棉网重量均匀度的方法与装置

技术领域

本发明涉及一种检测棉网重量均匀度的方法与装置。

背景技术

目前，检测棉网重量均匀度的方法主要有两种：

(一)直接接触法，以浮动加压量测棉网的厚度，换算棉网重量均匀度的方法，因该方法直接接触棉网量测，易破坏或改变棉网原有的物理性质，此方式用于量测轻量的棉网(100g/m²以下)。

(二)放射线法(利用α或β射线)，由于放射剂量对人体健康有害及成本高，故一般均使用单点取样值，作为量测棉网均匀度的依据。由于均匀度一般以单位面积重量为衡量标准，故以点状变化作为均匀度的量测，代表性不足，因而影响整体量测精度的可信度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用光电方式检测棉网均匀度的方法，其为非接触检测，故不致破坏棉网原有的物理特性，可利用多对光电感测器对棉网取样，可提高量测精度，并且不损害健康及棉网的物理性，另外，更重要的是可在线上即时显示基本重量，便于现场操作。

为达到上述目的，本发明采取如下措施：

本发明的检测棉网重量均匀度的方法，其特征在于，包括以下步骤：以一光源及一光电感测装置，量测通过棉网的透光率，利用透光率与棉网的单位面积重量的函数关系，计算棉网的重量均匀度，配合电脑将量测结果记录与分析。

本发明的检测棉网重量均匀度的装置，其特征在于，包括：信号发射器、接收器、信号产生器及电脑；接收器、信号产生器及电脑依次连接；接收器用于拾取透过待测棉网的信号，信号产生器用于产生信号及处理信号，电脑用于计算并将结果储存并显示在一输出装置上。

其中，所述信号发射器为光源，接收器为光电感测装置。

其中，所述发射器、接收器以单点对照方式量测。

其中，所述发射器、接收器以多点对照方式横列在棉网两侧。

其中，所述光源为发光二极管，所述感测装置为光电二极管，以量测100g/m²以下的棉网。

其中，所述光源为激光管，以量测100g/m²以上的棉网。

其中，所述光源的光波波长为可见光及红外光范围。

附图简单说明

图1为本发明的检测装置的整体示意图；

图2为本发明检测装置中信号感测与透光效应的关系示意图；

图3为本发明的信号拾取与放大部分的电路方块图；

图4为本发明的系统检测流程图；

图5为本发明中求取线性回归方程式的步骤示意图。

结合附图及实施例对本发明的具体结构特征及检测方法详细说明如下。

实施例的详细说明

如图1所示，其为本发明的检测装置的整体示意图，本发明是以光电方式量测棉网1重量均匀度，本发明检测在线上的棉网1的检测装置由发射器2、接收器3、信号拾取与放大电路4、电脑5组合而成，其中，采用光电感测的发射器2及接收器3用于量测棉网1的透光率，发射器2经由信号拾取与放大电路4产生光源信号，光线穿透棉网1达到接收器3上，接收器3将透过棉网1的光信号转换成电信号并由信号拾取与放大电路4传输至电脑5，而加以计算分析，将分析结果储存并显示，利用上述构件的组合，再应用本发明的方法进行线上重量均匀度的检测，该方法是利用光学原理(参阅图2)，利用发射器2、接收器3，测得棉网1的透光率与单位面积重量的函数关系(参阅图5)，再利用线性回归方法，将所测得的透光率与重量数据求得最佳线性方程式(参阅图5)，当执行线上检测时，利用光电方式感侧棉网1的透光率，经由最佳线性方程式的转换，求得重量变化的各种相关数据(参阅图4)，以计算棉网1的重量变化是否超过管制界限值，以此方法管制棉网1的重量均匀与质量，并检测制造工艺中，机台是否有不正常操作及变异现象。

本方法详述如下：

基本重量与透光率的理论关系(参阅图2)叙述如下：当发射器2发射一束光线，穿过一介质时，首先可利用光吸收理论(theexponential law of absorption)，我们可得到透光介质的物理性质与透光率的关系： $\frac{I_t}{I_o}=e^{-\mathrm{\αxc}}---(2-1)$

其中，I_o＝投射光的强度

      I_t透过介质后光的强度

      α＝介质的光吸收系数

      c＝介质的密度

      x＝介质的厚度

若此介质为棉网1时，则在接收器3涵盖面积的棉网1的重量表示为W，如下：

      W＝πΨ²×h×D                (2-2)

其中，W＝接收器3涵盖面积的棉网重量；

      D＝棉网1平均纤维容积密度；

      h＝棉网1厚度；

      Ψ＝接收器3的直径；

由(2-1)式h＝x，D＝c得： $h\×D=\frac{1}{\mathrm{\α}}\ln \frac{I_o}{I_t}---(2-3)$ $W=\frac{1}{\mathrm{\α}}\mathrm{\π}{\mathrm{\ψ}}^2\ln \frac{I_o}{I_t}---(2-4)$

由(2-4)式的泰勒展开式得： $W=\frac{1}{\mathrm{\α}}\mathrm{\π}{\mathrm{\ψ}}^2(1-\frac{I_t}{I_o})=K(1-\frac{I_t}{I_o})\…\…$

为线性方程式(2-5)其中K＝常数)

本发明中利用(2-5)式简单的线性方程式、利用透光率反求棉网1的重量，以进行快速的线上检测。

如图3所示，其为信号拾取与放大电路4的方块图。当进行棉网1的重量检测时，可利用信号触发时序7，利用发射器2发射光信号，使光信号穿透棉网1而为接收器3所接收，并转换成电信号，此信号经由信号前置处理器8处理后，由信号放大即积分电路9将输入信号电压对时间积分，再利用模拟/数字转换电路10转换成数字信号，到微电脑数字介面11而传输至电脑5，进行计算分析与显示。

棉网均匀度监测系统的功能如下述：

本发明可显示棉网生产线上的均匀程度，是以显示计量值管制图的管制界限，以中心线是常态分配的平均数，管制上限及管制下限为即时所测得，当均匀度超过管制上限或管制下限，系统即会送出警示信号，以利于掌握产品质量，并作线上即时显示重量连续变化情形；本发明可用于检测以棉网为基材的产品如：无纺布或纸。

本发明可显示线上均匀度的直方图，其目的为测知制造能力，计算产品不良率。

本发明也可显示线上均匀度的平均值为一群数值中的一个数值、标准差则表示该群数值间差异大小的一个数值，变异数分析为寻求最佳条件或发现不良原因。

由以上本发明利用光电感测方式对棉网1作线上重量均匀度的监测系统的详细说明及分析，可明显看出与现有技术相比，本发明具有如下效果：

1、本发明的光感测元件灵敏度高，测量数据准确；

2、本发明为非接触式检测，不破坏检测棉网1的任何物理特性；

3、以光电感测替代人工测量均匀度，可减少人为误差，降低生产成本。

4、本发明可在横向增加光电感测器的对数，作横向及纵向棉网1均匀度的监测，使监测人员便于掌控系统状态，便于追查不均匀及变异产生的原因；

5、本发明可利用量测均匀度所得的数据，作系统整体均匀度分布统计图及变异分析；

6、本发明可显示线上即时所测得的均匀度与标准值及容许值，并确定管制上限及下限，以及时掌控产品质量；

7、本装置及方法可用于自动化生产线。

以上叙述是借实施例来说明本发明的结构特征，并非用于限制本发明的保护范围。

Claims (8)

1、一种检测棉网重量均匀度的方法，其特征在于，包括以下步骤：以一光源及一光电感测装置，量测通过棉网的透光率，利用透光率与棉网的单位面积重量的函数关系，计算棉网的重量均匀度，配合电脑将量测结果记录与分析。

2、一种检测棉网重量均匀度的装置，其特征在于，包括：信号发射器、接收器、信号产生器及电脑；接收器、信号产生器及电脑依次连接；接收器用于拾取透过待测棉网的信号，信号产生器用于产生信号及处理信号，电脑用于计算并将结果储存并显示在一输出装置上。

3、根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述信号发射器为光源，接收器为光电感测装置。

4、根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述发射器、接收器以单点对照方式量测。

5、根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述发射器、接收器以多点对照方式横列在棉网两侧。

6、根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述光源为发光二极管，所述感测装置为光电二极管，以量测100g/m²以下的棉网。

7、根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述光源为激光管，以量测100g/m²以上的棉网。

8、根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述光源的光波波长为可见光及红外光范围。

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