CN111621884A - 一种并条机上料状态监控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种并条机上料状态监控系统及方法，涉及光谱检测领域，该发明是一种配套使用在并条机上的物料检测系统，通过将NIR传感器架设在待检测纺织品的上方，控制器得到并判断待检测纺织品的光谱测量结果与预设结果是否一致，不一致时NIR传感器将异常状态数据传输给并条机控制模块，并条机控制模块控制报警模块报警，可以有效解决在上料过程中错误投料造成的成品错误，对并条机生产结果提供了技术保障，提高了产品的良品率和管理效率，无需人工频繁查看，大大降低了人工成本。

Description

一种并条机上料状态监控系统及方法

技术领域

本发明涉及光谱检测领域，尤其是一种并条机上料状态监控系统及方法。

背景技术

并条机是纺织品原材料生产过程中必不可少的设备，并条机将多个原材料输入后进行并条处理，使不同种类或不同品质的原材料混合均匀，达到规定的混合比。当前纺织厂内采用人工方式进行上料，每天上料的频次高达8000次，难免会出现上料错误的情况，如果在上料的过程中出现上料原料与对应通道出现错误匹配时，并条机内将会产出大量的错误成品，例如并条机输入3组纯棉料和1组涤纶料，如果涤纶料错误的安装了腈纶料，或者涤纶料安装的通道错误，将会造成输出的产品合成错误，同时对于在下一步的染色生产步骤中也无法达到预期的效果，造成原材料的浪费，在出现错误后也无法追查错误原因和错误状态。

发明内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种并条机上料状态监控系统及方法，本发明的技术方案如下：

一种并条机上料状态监控系统，包括NIR传感器、多通道传动模块、接口模块、并条机控制模块、报警模块和至少两个待检测纺织品，所述待检测纺织品依次安装在并条机的底部，所述NIR传感器安装在所述多通道传动模块上，所述多通道传动模块安装在所述待检测纺织品的上方，所述多通道传动模块包括横向位移机构，所述横向位移机构跨设在所述至少两个待检测纺织品上方并带动所述NIR传感器依次横向移动至各个所述待检测纺织品的上方，所述NIR传感器包括光谱控制模块、控制器和位移机构驱动模块，所述位移机构驱动模块连接所述控制器，所述位移机构驱动模块还连接并驱动所述横向位移机构，所述光谱控制模块包括NIR光谱仪、光纤耦合器、光源驱动模块、光源发射器、多通道光纤束收集器和光谱仪入射光纤束，所述控制器连接所述光源驱动模块，所述光源驱动模块连接并控制所述光源发射器发射宽带光，所述光源发射器朝向所述NIR传感器底部的光学窗口，所述多通道光纤束收集器也朝向所述光学窗口并采集反射光，所述多通道光纤束收集器、所述光纤耦合器、所述光谱仪入射光纤束和所述NIR光谱仪依次相连，所述NIR光谱仪对反射光进行分光处理得到对应的光谱测量结果，所述NIR光谱仪连接至所述控制器；所述控制器具有传感器接口，所述传感器接口通过所述接口模块连接所述并条机控制模块，所述并条机控制模块连接到所述报警模块。

其进一步的技术方案为，所述多通道传动模块还包括对焦传动机构，对焦传动机构带动所述NIR传感器上下移动进行对焦；则所述NIR传感器内还包括分别与所述控制器相连的对焦机构驱动模块以及对焦感应探头，所述对焦感应探头竖直向下布置，所述对焦机构驱动模块连接并驱动所述对焦传动机构，所述对焦感应探头检测间距信息并传输给所述控制器，所述控制器根据所述间距信息控制所述对焦机构驱动模块驱动所述对焦传动机构带动所述NIR传感器进行上下调节。

其进一步的技术方案为，所述并条机上料状态监控系统还包括自检模块和归零定位点，所述自检模块、归零定位点和各个所述待检测纺织品沿着所述NIR传感器的横向移动方向依次布置，所述自检模块和所述待检测纺织品之间通过所述归零定位点间隔开；则所述NIR传感器内部还包括与所述控制器相连的归零传感器，所述NIR传感器移动至所述自检模块上方时通过所述自检模块进行自检，移动至所述归零定位点上方时通过内部的所述归零传感器感应所述归零定位点进行初始位置定位。

其进一步的技术方案为，所述自检模块包括参比板和标准物质板。

其进一步的技术方案为，所述自检模块还包括清洁毛刷，所述清洁毛刷紧邻所述归零定位点安装，当所述NIR传感器移动至所述清洁毛刷上方时，所述NIR传感器的所述光学窗口与所述清洁毛刷接触。

一种并条机上料状态监控方法，该方法应用于如上述并条机上料状态监控系统中，该方法包括：

所述NIR传感器内部的所述控制器控制所述位移机构驱动模块驱动所述横向位移机构进行移动，所述横向位移机构带动所述NIR传感器移动，到第一个待检测纺织品的上方位置；

所述控制器控制所述光谱控制模块发射宽带光照射下方的待检测纺织品并采集反射光得到所述待检测纺织品的光谱测量结果；

所述控制器检测所述待检测纺织品的光谱测量结果与预设结果是否一致；

当所述待检测纺织品的光谱测量结果与预设结果不一致时，所述NIR传感器通过所述接口模块将异常状态数据传输给所述并条机控制模块，所述并条机控制模块接收所述异常状态数据并控制所述报警模块报警；

当所述待检测纺织品的光谱测量结果与预设结果一致时，所述控制器控制所述位移机构驱动模块驱动所述横向位移机构带动所述NIR传感器移动到下一个待检测纺织品的上方位置，并再次执行所述NIR传感器内部的所述控制器控制所述光谱控制模块发射宽带光照射下方的待检测纺织品并采集反射光得到所述待检测纺织品的光谱测量结果的步骤。

其进一步的技术方案为，所述多通道传动模块还包括对焦传动机构，所述NIR传感器内还包括分别与所述控制器相连的对焦机构驱动模块以及对焦感应探头，则所述方法还包括：

所述NIR传感器在移动到每一个待检测纺织品的上方位置时，所述控制器通过所述对焦感应探头检测测量间距；

所述控制器检测所述测量间距是否在预设对焦范围内；

若所述测量间距在所述预设对焦范围内，则所述控制器控制所述光谱控制模块获取所述待检测纺织品的光谱测量结果；

若所述测量间距超出所述预设对焦范围，则所述控制器控制所述对焦机构驱动模块驱动所述对焦传动机构带动所述NIR传感器上下调节所述测量间距直至在所述预设对焦范围内。

其进一步的技术方案为，所述并条机上料状态监控系统还包括自检模块和归零定位点，所述自检模块、归零定位点和各个所述待检测纺织品沿着所述NIR传感器的横向移动方向依次布置，所述NIR传感器内部还包括与所述控制器相连的归零传感器；

则所述方法包括：

所述控制器通过内部的所述归零传感器感应所述归零定位点进行初始位置定位并进行系统归零；

所述控制器控制所述位移机构驱动模块驱动所述横向位移机构带动所述NIR传感器移动到所述自检模块上方进行自检；

自检完成后，所述控制器向所述待检测纺织品方向移动，在通过内部的所述归零传感器感应到所述归零定位点时再次进行初始位置定位并进行系统归零，然后驱动所述横向位移机构带动所述NIR传感器移动到第一个待检测纺织品的上方位置。

其进一步的技术方案为，所述异常状态数据包括报警信号以及所述待检测纺织品对于的属性信息，所述属性信息包括所述待检测纺织品的光谱测量结果、所述待检测纺织品对于的工位号、所述待检测纺织品对应的负责人信息以及当前检测时间中的至少一种。

本发明提出了一种并条机上料状态监控系统及方法，通过将NIR传感器架设在待检测纺织品的上方，控制器得到并判断待检测纺织品的光谱测量结果与预设结果是否一致，不一致时NIR传感器将异常状态数据传输给并条机控制模块，并条机控制模块控制报警模块报警，可以有效解决在上料过程中错误投料造成的成品错误，对并条机生产结果提供了技术保障，提高了产品的良品率和管理效率，无需人工频繁查看，大大降低了人工成本。

附图说明

图1是本申请公开的一种并条机上料状态监控系统的系统架构图。

图2是本申请公开的NIR传感器的内部结构示意图。

图3是本申请公开的一种并条机上料状态监控方法的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

如图1所示，本申请公开的一种并条机上料状态监控系统及方法，该系统主要用于对并条机的上料状态进行监控，该系统包括依次安装在并条机底部的至少两个待检测纺织品1，如图1所示的并条机放置有四个待检测纺织品1，将待检测纺织品1输入并条机后合并成一条新的产品，并条机底部具有并条机档条2，待检测纺织品1通过并条机档条2进行固定，待检测纺织品1的两侧都设置有并条机档条2，并条机档条2用于防止待检测纺织品1左右摇摆造成物料的不稳定。

该系统还包括NIR传感器3、多通道传动模块、接口模块4、并条机控制模块5和报警模块6，NIR传感器3安装在多通道传动模块上，多通道传动模块安装在待检测纺织品1的上方，多通道传动模块包括横向位移机构7，横向位移机构7跨设在至少两个待检测纺织品1的上方并带动NIR传感器3依次横向移动至各个待检测纺织品1的上方，NIR传感器3通过接口模块4连接到并条机控制模块5，并条机控制模块5连接到报警模块6，避免传统人工上料过程中，错误上料引起的原材料浪费和经济损失。

如图2所示，NIR传感器3包括光谱控制模块、控制器8和位移机构驱动模块9，位移机构驱动模块9连接控制器8，位移机构驱动模块9还连接并驱动横向位移机构7，光谱控制模块包括NIR光谱仪10、光纤耦合器11、光源驱动模块12、光源发射器13、多通道光纤束收集器14和光谱仪入射光纤束15，控制器8连接光源驱动模块12，光源驱动模块12连接并控制光源发射器13发射宽带光，光源发射器13朝向NIR传感器3底部的光学窗口，多通道光纤束收集器14也朝向光学窗口并采集反射光，多通道光纤束收集器14、光纤耦合器11、光谱仪入射光纤束15和NIR光谱仪10依次相连，NIR光谱仪10对反射光进行分光处理得到对应的光谱测量结果，NIR光谱仪10连接至控制器8。控制器8具有传感器接口16，NIR传感器3通过传感器接口16连接到接口模块4，继而连接并条机控制模块5。

多通道传动模块还包括对焦传动机构17，对焦传动机构17带动NIR传感器3上下移动进行对焦，对焦传动机构17和横向位移机构7构成双自由度传动机构，具体可以由滑台等常规机构实现，本申请不赘述。NIR传感器1内还包括分别与控制器8相连的对焦机构驱动模块18以及对焦感应探头19，对焦感应探头19竖直向下布置，对焦机构驱动模块18连接并驱动对焦传动机构17，对焦感应探头19检测间距信息并传输给控制器8，控制器8根据间距信息控制对焦机构驱动模块18驱动对焦传动机构17带动NIR传感器3进行上下调节，从而根据光谱特征实现NIR传感器3的自动对焦，提高了光谱采集成功的概率。

该系统还包括自检模块和归零定位点20，自检模块、归零定位点20和各个待检测纺织品1沿着NIR传感器3的横向移动方向依次布置，自检模块和待检测纺织品1之间通过归零定位点20间隔开，NIR传感器3内部还包括与控制器8相连的归零传感器21，NIR传感器3移动至自检模块上方时通过自检模块进行自检，移动至归零定位点20上方时通过内部的归零传感器21感应归零定位点20进行初始位置定位。

自检模块包括清洁毛刷22、参比板23和标准物质板24，清洁毛刷22紧邻归零定位点20安装，当NIR传感器3移动至清洁毛刷22上方时，NIR传感器3的光学窗口与清洁毛刷22接触，通过NIR传感器3的光学窗口与清洁毛刷22之间的摩擦，有效防止纺织品生产过程中产生的棉絮、杂物等粘连到NIR传感器3上，参比板23用于扣除光学背景，标准物质板24用于检测NIR传感器3的波长精度，通过自检模块使NIR传感器3时刻保持在稳定的工作状态下。

基于图1和图2公开的系统，本申请还公开了一种并条机上料状态监控方法，该方法包括如下步骤，请参考图3所述的流程图：

步骤1，控制器8通过系统内的归零传感器21感应归零定位点20进行初始位置定位并进行系统归零，即NIR传感器3处于初始位置，此时系统处于等待指令的工作状态。

步骤2，当系统发出工作指令，控制器8控制位移机构驱动模块9驱动横向位移机构7带动NIR传感器3移动到自检模块上方进行自检，NIR传感器3进入自检流程，NIR传感器3移动到归零定位点20一侧的自检模块上方，分别经过清洁毛刷22、参比板23和标准物质板24。

步骤3，自检完成后，控制器8向待检测纺织品1方向移动，通过内部的归零传感器21感应到归零定位点20时再次进行初始位置定位并进行系统归零。

步骤4，NIR传感器3通过内部的控制器8控制位移机构驱动模块9驱动横向位移机构7，横向位移机构7带动NIR传感器3移动，到第一个待检测纺织品10的上方位置。

步骤5，控制器8通过对焦感应探头19测量间距，控制器8检测测量间距是否在预设的对焦范围内，如果测量间距在预设的对焦范围内，执行步骤7，如果测量间距超出预设的对焦范围，执行步骤6。

步骤6，控制器8控制对焦机构驱动模块18驱动对焦传动机构17带动NIR传感器3上下调节测量间距，执行步骤5。

步骤7，控制器8控制光谱控制模块发射宽带光照射下方的待检测纺织品1并采集得到待检测纺织品1的光谱测量结果。

步骤8，控制器8检测待检测纺织品1的光谱测量结果与预设结果是否一致，当待检测纺织品1的光谱测量结果与预设结果不一致时执行步骤9，当待检测纺织品1的光谱测量结果与预设结果一致时执行步骤10。

步骤9，NIR传感器3通过接口模块4将异常状态数据传输给并条机控制模块5，并条机控制模块5接收异常状态数据并控制报警模块6报警。

异常状态数据包括报警信号以及待检测纺织品1对应的属性信息，属性信息包括待检测纺织品1的光谱测量结果、待检测纺织品1对应的工位号、待检测纺织品1对应的负责人信息以及当前检测时间中的至少一种。

步骤10，控制器8控制位移机构驱动模块9驱动横向位移机构7带动NIR传感器3移动到下一个待检测纺织品1的上方位置，并重复执行步骤5-9。

以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种并条机上料状态监控系统，其特征在于，包括NIR传感器、多通道传动模块、接口模块、并条机控制模块、报警模块和至少两个待检测纺织品，所述待检测纺织品依次安装在并条机的底部，所述NIR传感器安装在所述多通道传动模块上，所述多通道传动模块安装在所述待检测纺织品的上方，所述多通道传动模块包括横向位移机构，所述横向位移机构跨设在所述至少两个待检测纺织品上方并带动所述NIR传感器依次横向移动至各个所述待检测纺织品的上方，所述NIR传感器包括光谱控制模块、控制器和位移机构驱动模块，所述位移机构驱动模块连接所述控制器，所述位移机构驱动模块还连接并驱动所述横向位移机构，所述光谱控制模块包括NIR光谱仪、光纤耦合器、光源驱动模块、光源发射器、多通道光纤束收集器和光谱仪入射光纤束，所述控制器连接所述光源驱动模块，所述光源驱动模块连接并控制所述光源发射器发射宽带光，所述光源发射器朝向所述NIR传感器底部的光学窗口，所述多通道光纤束收集器也朝向所述光学窗口并采集反射光，所述多通道光纤束收集器、所述光纤耦合器、所述光谱仪入射光纤束和所述NIR光谱仪依次相连，所述NIR光谱仪对反射光进行分光处理得到对应的光谱测量结果，所述NIR光谱仪连接至所述控制器；所述控制器具有传感器接口，所述传感器接口通过所述接口模块连接所述并条机控制模块，所述并条机控制模块连接到所述报警模块。

2.根据权利要求1所述的一种并条机上料状态监控系统，其特征在于，所述多通道传动模块还包括对焦传动机构，对焦传动机构带动所述NIR传感器上下移动进行对焦；则所述NIR传感器内还包括分别与所述控制器相连的对焦机构驱动模块以及对焦感应探头，所述对焦感应探头竖直向下布置，所述对焦机构驱动模块连接并驱动所述对焦传动机构，所述对焦感应探头检测间距信息并传输给所述控制器，所述控制器根据所述间距信息控制所述对焦机构驱动模块驱动所述对焦传动机构带动所述NIR传感器进行上下调节。

3.根据权利要求1或2所述的一种并条机上料状态监控系统，其特征在于，所述并条机上料状态监控系统还包括自检模块和归零定位点，所述自检模块、所述归零定位点和各个所述待检测纺织品沿着所述NIR传感器的横向移动方向依次布置，所述自检模块和所述待检测纺织品之间通过所述归零定位点间隔开；则所述NIR传感器内部还包括与所述控制器相连的归零传感器，所述NIR传感器移动至所述自检模块上方时通过所述自检模块进行自检，移动至所述归零定位点上方时通过内部的所述归零传感器感应所述归零定位点进行初始位置定位。

4.根据权利要求3所述的一种并条机上料状态监控系统，其特征在于，所述自检模块包括参比板和标准物质板。

5.根据权利要求4所述的一种并条机上料状态监控系统，其特征在于，所述自检模块还包括清洁毛刷，所述清洁毛刷紧邻所述归零定位点安装，当所述NIR传感器移动至所述清洁毛刷上方时，所述NIR传感器的所述光学窗口与所述清洁毛刷接触。

6.一种并条机上料状态监控方法，所述方法应用于如权利要求1-5任一所述的一种并条机上料状态监控系统中，其特征在于，所述方法包括：

所述NIR传感器内部的所述控制器控制所述位移机构驱动模块驱动所述横向位移机构进行移动，所述横向位移机构带动所述NIR传感器移动，到第一个待检测纺织品的上方位置；

所述控制器控制所述光谱控制模块发射宽带光照射下方的待检测纺织品并采集反射光得到所述待检测纺织品的光谱测量结果；

所述控制器检测所述待检测纺织品的光谱测量结果与预设结果是否一致；

当所述待检测纺织品的光谱测量结果与预设结果不一致时，所述NIR传感器通过所述接口模块将异常状态数据传输给所述并条机控制模块，所述并条机控制模块接收所述异常状态数据并控制所述报警模块报警；

当所述待检测纺织品的光谱测量结果与预设结果一致时，所述控制器控制所述位移机构驱动模块驱动所述横向位移机构带动所述NIR传感器移动到下一个待检测纺织品的上方位置，并再次执行所述NIR传感器内部的所述控制器控制所述光谱控制模块发射宽带光照射下方的待检测纺织品并采集反射光得到所述待检测纺织品的光谱测量结果的步骤。

7.根据权利要求6所述的一种并条机上料状态监控方法，其特征在于，所述多通道传动模块还包括对焦传动机构，所述NIR传感器内还包括分别与所述控制器相连的对焦机构驱动模块以及对焦感应探头，则所述方法还包括：

所述NIR传感器在移动到每一个待检测纺织品的上方位置时，所述控制器通过所述对焦感应探头检测测量间距；

所述控制器检测所述测量间距是否在预设对焦范围内；

若所述测量间距在所述预设对焦范围内，则所述控制器控制所述光谱控制模块获取所述待检测纺织品的光谱测量结果；

若所述测量间距超出所述预设对焦范围，则所述控制器控制所述对焦机构驱动模块驱动所述对焦传动机构带动所述NIR传感器上下调节所述测量间距直至在所述预设对焦范围内。

8.根据权利要求6所述的一种并条机上料状态监控方法，其特征在于，所述并条机上料状态监控系统还包括自检模块和归零定位点，所述自检模块、归零定位点和各个所述待检测纺织品沿着所述NIR传感器的横向移动方向依次布置，所述NIR传感器内部还包括与所述控制器相连的归零传感器；

则所述方法包括：

所述控制器通过内部的所述归零传感器感应所述归零定位点进行初始位置定位并进行系统归零；

所述控制器控制所述位移机构驱动模块驱动所述横向位移机构带动所述NIR传感器移动到所述自检模块上方进行自检；

自检完成后，所述控制器向所述待检测纺织品方向移动，在通过内部的所述归零传感器感应到所述归零定位点时再次进行初始位置定位并进行系统归零，然后驱动所述横向位移机构带动所述NIR传感器移动到第一个待检测纺织品的上方位置。

9.根据权利要求6所述的一种并条机上料状态监控方法，其特征在于，所述异常状态数据包括报警信号以及所述待检测纺织品对于的属性信息，所述属性信息包括所述待检测纺织品的光谱测量结果、所述待检测纺织品对于的工位号、所述待检测纺织品对应的负责人信息以及当前检测时间中的至少一种。

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