CN113646477A - 一种带有集成式纱线输送和控制系统的筒子架 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于纱线筒子架的通信系统，其具有传感器和显示器，该传感器和显示器位于纱线位置阵列中，并且与筒子架控制器通信，以便于传输和显示线头信息以及分析操作数据。

Description

一种带有集成式纱线输送和控制系统的筒子架

技术领域

本发明涉及簇绒工艺的自动化，尤其涉及纱线筒子架操作的改进，以及为簇绒工业应用而优化的设计。

背景技术

在过去的几年中，已经开发出用于簇绒机的人机界面(HMI)，以改进机器的操作员控制装置。与簇绒机配套使用的纱线筒子架上也增加了有限的电子设备，但据信纱线筒子架和簇绒机在以前无法共享信息，尤其是无法共享近乎实时的信息。通过纱线筒子架和由纱线筒子架供应纱线的簇绒机之间的实时通信，以及通过为筒子架配备指示器、显示器和传感器电子设备，显著的优势就可以显现出来。

发明内容

一种新型系统，该系统将基于计算机的簇绒机图案(pattern)处理系统，与一个或多个与基于电子传感器的断纱系统、可调节的压敏纱线张力系统、用于地毯检查或用于机器监控的基于数码相机的视觉系统、基于位置的手动开关、以及具有可见标记的筒子架纱线定位系统集成在一起。在整个簇绒过程中，这些相互连接的项目提供计算机控制，以提高机器性能，减少带缺陷地毯产品的出现，并提高簇绒机操作员、辅助支持和管理人员的生产率。由于所有这些联网的项目都可以向生产监控系统提供数据，以便进行汇总、分析和演示，因此管理工作变得更加容易。

通常，集成式纱线输送和控制系统发送、接收、存储、处理和传递关键信息——从最开始选择正确的纱筒位置，直到簇绒织物的输出。该系统集成在纱线输送筒子架中，并且根据用户输入的加工的簇绒机图案文件，可以以照明灯或文本和图形显示的视觉提示形式呈现，以指示筒子架的位置，以确定纱筒具体的颜色和尺寸。纱筒也称为纱管或纱线筒，这需要视具体情况而定。这允许装载或维护筒子架的工人能够快速确定在何处查找特定的纱筒，并减少生产出带缺陷地毯产品的错误。

当纱线在纱线进给系统中移动时，断纱传感器和自动调整的紧端检测器可能会使簇绒机停止运作，并提醒操作员问题纱线的特定区域或位置。紧端探测器可保存与计算机存储的簇绒图案文件一起存储的设置，以便于快速更改样式。地毯中的图案或颜色缺陷，可以通过位于簇绒机输出侧的视觉检测系统来识别，以在检测到颜色或图案可能不符合规格时，通知机器操作员。位于纱线筒位置的按钮或手动开关可提供基于上下文的操作员信息或审计数据。操作员警报可以是一种或多种形式的视觉通知、声音通知、监视器或显示器上显示的消息、或通过移动设备传送的警报的组合。

最后，集成纱线输送和控制系统可以收集整个簇绒系统的数据，并提供汇总信息和分析，以便于对机器、原材料、图案、机器操作员和引起变化的其他潜在源头以及机器生产率进行故障排除。

当图案装入簇绒机时，必须在筒子架或横梁上预加适量的纱线，使每根针在缝制产品的过程中都能使用这些纱线。筒子架是简单的机架，在该处放置纱筒，纱筒将纱线供应给相关的簇绒机上的指定的针。一般来说，筒子架上必须安装纱筒，以与每一个簇绒机针相对应，该簇绒机针用于簇绒图案。因此，可能会产生相对较大且复杂的结构，以将纱线喂入800到甚至2000单独的针的典型范围。除了为成百上千的纱线筒装提供位置阵列外，筒子架还必须以避免缠绕、断头和断裂的方式将这些单独的纱线引导出筒子架。另一种纱线输送机构称为横梁。横梁是一个大的圆形线轴，缠绕有多股纱线。穿过簇绒机针每一股纱线缝制一个垂直的图案列，或者在移针或背衬织物的情况下，在图案的几个相邻或几乎相邻的列缝制一种颜色。在簇绒工业中，通常将这些称为轴，或单针的轴。

对于每个图案，除了简单的纯色外，有必要将不同的纱线筒放在筒子架上或将不同的纱线缠绕在横梁上，以便将纱线喂入簇绒机上的特定的针。本发明主要适用于筒子架，但本发明的一些要素也可用于从横梁喂入的纱线。

将纱线装入筒子架时，必须将纱线筒与簇绒机上的针位置相关联。除了图案中颜色的变化外，所消耗的纱线数量也可能有变化。因此，对于大量使用的纱线，可能需要使用三磅的纱筒或纱线轴，而不太使用的簇绒纱线可能从两磅线轴喂入筒子架。甚至，可以定制卷绕的纱线轴的期望长度，该期望长度是短期运行模式所必须的，使得大量的纱线不会在生产运行结束时，留在安装在筒子架上的线轴，这样做也是可取的。因此，本发明的目的，是提供一种具有显示功能的筒子架，该筒子架能够访问可用于簇绒机的图案信息。本发明的另一个目的，是实现从簇绒机传至由控制器启用的筒子架的数据的近实时通信。本发明的另一个目的，是提供一种筒子架，该筒子架能够在筒子架中纱线筒的安装位置显示文本和图形信息。

本发明的再一个目的，是为分析机器操作和优化提供实时和离线数据。这些目的中的一些或全部，可以通过本发明的各种实施例来实现。

附图说明

图1A是簇绒机和筒子架的透视图；

图1B是簇绒机和筒子架的简化示意图，该图示出了操作部件；

图2是一个流程图，示出了目前在设计和制造簇绒织物中使用的步骤；

图3是一个原理图，示出了为簇绒机创建图案指令的数据输入和处理，该簇绒机可操作以生产具有多种图案选项的固定和可变规格织物；

图4A是簇绒机操作员界面屏幕，示出了两个针杆的移动模式和基本簇绒参数；

图4B是来自簇绒机的操作员界面屏幕，示出了用于示例性图案的四色线头(threadup)(ABCD)，该界面屏幕具有基本颜色、纱线进给和图案信息；

图4C是簇绒机操作员界面屏幕，示出了簇绒图案的各种纱线进给参数；

图5是系统硬件示意图，该系统硬件用于示例性的与显示器和传感器连线的筒子架，该系统硬件具有与操作者界面或相关簇绒机的控制器界面相连接的控制器；

图6是具有手动开关的示例性显示模块的图示；

图7是几个示例性相互连接的显示模块的图示；

图8是用于创建虚拟筒子架的示例性屏幕显示；

图9是一个示例性的筒子架操作屏幕，该操作屏幕具有多种控制器选项，用于装有显示器和传感器的筒子架；

图10是筒子架操作员屏幕显示，显示了筒子架和纱线管理中可用的示例性配置选项和模板。

具体实施方式

接着转到图1A，图中示出了一种普通的簇绒机10，该簇绒机具有用于簇绒织物的卷取辊19和双层筒子架14，以托住纱筒或纱线轴。应当理解的是，本发明的各个方面可以在多种簇绒机上实施，而不仅仅是图1A所示的宽幅织机10。事实上，该系统的版本可以在大多数计算机控制的簇绒设备上实现，并且可以在更广泛的设置中，捕获和处理传感器数据。

出于解释的目的，图1B公开的簇绒机10包括旋转针轴或主驱动轴11，该旋转针轴或主驱动轴11由驱动电机、或其它常规装置的针脚驱动机构12驱动。安装在旋转针轴11上的旋转偏心机构15适于往复移动垂直推杆16，以垂直往复移动针杆滑动支架17和针杆18。针杆18支撑多个纵向排列、或交错纵向排列的均匀间隔的簇绒针20，横向延伸至背衬织物或材料22的进给方向。背衬织物22通过背衬织物进给机构23，沿方向21纵向移动通过簇绒机10，并用针板和针板指状物穿过背衬织物支撑件。

纱线25从筒子架14喂入到图案控制纱线进给装置26，再喂入相应的针20。当每个针20携带纱线25穿过背衬织物22时，钩子或弯针被弯针驱动器29往复驱动，以穿过每个相应的针20，并保持相应的纱线25末端以形成毛圈。割毛圈簇可通过使用刀具切割毛圈来形成：也可以使用切/环或水平切/环(LCL)装置，并且其自身可以有控制器，就像纱线进给装置、针杆或背衬移位器以及背衬进给装置一样。

针杆移动装置32设计为使针杆18相对于针杆支架17侧向或横向移动预定的横向距离，该横向距离通常等于针距(gauge)或针距的若干倍，并且在相对于背衬织物22的正常中心位置的任一横向方向上移动，并且对于针20的每个行程也是如此。在一些配置中，多排针安装在针杆中，或者多个针杆可以同时或独立地移动。黄麻或背衬移位器可以相对于横向固定的针杆横向移动背衬织物，或者与一个或多个横向移动的针杆同时移动。

为了生成针杆移动装置32对应于针20每个行程的输入编码器信号，编码器34可以安装在短轴35上，或者安装在另一个合适的位置，以传送位置信息，从该位置信息中，簇绒机控制器可以确定簇绒圈中针的位置。可选地，驱动马达可以使用换向器来指示马达位置，控制器可以从马达位置推断相关联的被驱动部件的位置。如图3示意图所示，操作员控制装置24还与簇绒机控制器连接，以在机器操作之前，向与各种簇绒机控制器相关联的存储器提供必要的图案信息。

然后转向图2，在现有工艺中，设计和制造簇绒织物的第一步，是创建要簇绒的图形设计28。该设计可以由画家创作，也可以根据照片或已有的图像进行修改。无论是哪种情况，都应该创建或处理图像，以将调色板限制在可管理的纱线选择数量内，该纱线选择数量优选在2到12种之间，最常见的是大约2到6种颜色。优选地，该设计过程在运行Texcelle或Tuftco设计软件的设计工作站上执行，尽管有时簇绒机的操作界面中也包括了自动设计功能。

下一个步骤30，是将图案图像或数据加载到簇绒机中，该簇绒机具有控制器，该控制器运行操作界面软件(例如Tuftco公司的Tuftworks软件套件)，并处理图案图形以创建机器指令。这些步骤可以使用现代的簇绒机操作员控制装置24来执行。簇绒机应该穿有合适的纱线31。使用Tuftworks系统时，在创建机器指令之前有两个主要步骤。一个步骤33(在图2中)是给针杆18(在图1B中示出)分配移位模式或步进模式，并且给该模式分配缝合速率。在双色模式的情况下，使用非常简单的来回步进模式是非常实用的，这样针杆仅从静点移动到偏移一个计量单位的位置，然后重复。

用纱线31穿过簇绒机的步骤，需要将簇绒机与纱线筒子架14或纱线横梁相关联。必须装载纱线筒子架，这样才能将与簇绒机上的第一根针相对应的纱线，喂入簇绒机的适当一侧。这就要求在装载筒子架时，适当的颜色，可能还有适当的纱线线轴尺寸，需位于在喂入第一根针的筒子架的位置上。在图1A所示的纱线筒子架14中，不同的地毯厂可能会在筒子架的顶部或底部、筒子架的四个角中的任何一个指定位置，在16个不同的位置(即顶部或底部位置)向簇绒机的第一根针进料。当感知到对应于相关簇绒机上的针位置的筒子架位置时，簇绒机操作员位置上可用的图案输入和实时数据可用于该筒子架的工作中。因此，从簇绒机界面或控制器传输信息，以供筒子架工人或技术人员访问，这样是有益的。

现有技术对筒子架装载过程自动化的尝试，主要包括埃塞克斯有限公司(Essex,Inc.)提供的图案完美(PatternPerfect)筒子架系统，该系统包括安装在筒子架上的控制器，该控制器提供照明闪光灯。在图案完美(PatternPerfect)系统中，LED与位于筒子架的每个线轴的位置相关联。图案完美(PatternPerfect)使用单一一种颜色点亮LED，以便按顺序装入特定类型的颜色或色彩包，并且六色图案需要六次单独通过筒子架。此外，必须对图案进行专门配置，以便通过图案完美(PatternPerfect)系统的操作员界面加载到控制器中。这意味着，不同的信息和文件中，在簇绒机和相关联的、配备图案完美(PatternPerfect)的筒子架中，使用了不同的信息和文件。

有时，将图案直接加载到筒子架的界面上是很有用的，这样就可以在不与运行中的簇绒机通信的情况下，装载筒子架。这是移动式筒子架的情况，该移动式筒子架被推到合适的位置以供使用，或者簇绒机与多个筒子架(或筒子架段)相关联，以便同时进行图案制作和不同图案的纱线装载。此外，在图1的双层筒子架14中，可以在特定的筒子架部分(如顶层)装载一个图案，同时从一组单独的纱线筒(如底层)喂入一个单独的图案。然而，将装载到簇绒机操作员界面的图案用于相关的筒子架，这也是值得期待的。

图3提供了一个概述图，概述了如何将来自图案文件的数据输入与操作员输入相结合，以创建图案信息文件。该图案信息文件从操作员界面计算机传输到簇绒机控制器，用于适当的轴，该轴的运动引起部件的移动、进给和往复运动，从而形成簇绒织物。特别地，在图3中可以看出，在操作者界面101，可以加载PCX格式图案文件102，该图案文件以图形形式描述要簇绒的图像。在操作员界面101上，操作员将输入纱线进给速率103、纱线线头104、移位模式105以及机器和簇绒样式106-108的规格信息。利用该信息，簇绒机产生、验证和存储适用于簇绒机110-112上各种针的纱线进给模式，并且该信息可用于纱线进给控制器113，以运行图案控制纱线进给装置26(如图1B所示)。另外，移位模式信息105被存储(114)，并可用于移位控制器，织物移位和进给信息被生成和存储(116-118)，并可用于织物控制器119。

图4A示出了用于簇绒机的操作员界面屏幕，该屏幕可用于创建涉及纱线放置的图案。可以用一排或两排针来创建图案。操作员可以指定针杆和后退移位的移位模式。所示的移位模式105，示出了前后针杆在交替方向上，以四个或四个以上连续步骤同时移位。在图4A中，缝合速率106名义上设置为每英寸10针。然而，每英寸的实际针数，其实是指定的每英寸10针，乘以不同纱线的数量。如果以不同于簇绒机1/10针距规格(gauge)的速度簇绒，则用一个系数来补偿非机器规格所需的不同针密度。

图4B示出了一个操作员界面屏幕，其中将纱线线头104分配给图案和纱线堆高度103，图案和纱线堆高度103是为不同纱线分配的，并且它们的外观反映在图形图案图像102中。图中所示为四色(ABCD)线头，每根纱线的堆高度为高等，其中两根纱线的堆高度为中等，从而使图像显示器102具有六种颜色。

图4C显示了一个附加的操作员屏幕，具有将空心针簇绒机和纱线放置机结合的功能。通常，双针杆或图形机具有均匀的颜色模式，并且，由于背衬移位器允许变动规格，因此可以指定机器规格107。为了放置纱线，规定了埋入针或抽出针以及附加针的纱线长度。所有这些图案信息的结果是：可以计算出相对精确的纱线消耗量的估值，并根据生产中得到的织物进行验证。此外，在生产过程中，可以对纱线消耗量进行估算和验证。启用筒子架后，可以向筒子架控制器发送适当的信息，并以首选方式显示该信息。

图5示出了与簇绒机操作控制装置连接的筒子架的示例性概述，其中机器操作员的计算机24与簇绒机10中的控制器通信，在簇绒机10中喂入纱线进给图案数据、移位模式数据、背衬进给指令数据和切/环数据信息。该计算机24上带有操作员界面(HMI)的软件与筒子架控制器62进行通信，筒子架控制器62也可能具有操作员界面(HMI)，并且与传感器70和纱线照明模块80进行有线或无线通信。传感器70和显示器80技术可以在单独的单元中或组合在复合单元中。显示技术可限于可改变颜色、光强度或甚至可以闪烁的LED型装置，且可包括提供图形或文本信息的屏幕显示器，或可包括这两个显示方面。在所示的实施例中，以太网布线60将筒子架操作员界面控制器62连接到以太网集线器63，以太网集线器63又连接到有线传感器包70a，其包含微控制器71和多个传感器设备74-77，微控制器71与微控制器73通信。由于可在单个筒子架中安装大量纱线筒，多个传感器包70a可分布在筒子架上。另外，以太网集线器63与有线显示模块80a通信，该有线显示模块80a还包括以太网控制器81，以太网控制器81与微控制器83通信，微控制器83向多色LED单元提供指令。还可以将无线计算机或平板电脑与筒子架控制器62相关联，以允许在筒子架内工作、而不是被限制在固定位置时，在横穿多个纱线筒位置，同时使用筒子架功能。

在无线传感器/显示器版本中，以太网集线器63连接到无线路由器65，该无线路由器65带有与以太网控制器66通信的微控制器67、无线收发机68，以此向传感器包70b、无线显示模块80b提供无线通信61，而传感器包70b具有无线收发机72，无线显示模块80b具有与微控制器83通信的无线收发机82。如图6所示,所示的是无线显示模块使用的薄膜晶体管(TFT)显示器，其中无线显示模块80b和第一薄膜晶体管(TFT)显示器84、无线天线89在一个组合单元中。薄膜晶体管显示器84示意性地示出了针位置编号91、纱线颜色名称92、线轴尺寸93和纱线染料批次94。这些显示的信息，可以根据特定地毯生产商的需要而变化，以在筒子架装载或操作过程中的任何特定时间，向筒子架工人或技术人员提供最相关的信息。纱线显示模块80b还可以包括传感器或传感器接口。在图6的图示实施例中，包括传感器，该传感器的形式为手动按钮开关99。筒子架技术人员或工人可以按下按钮99向筒子架控制器发送一个上下文信号。图7示出与显示器84、85和86进行有线通信的无线显示模块80b，顶部模块位于显示器/传感器组件的树或柱上，为筒子架树或柱的每个组件提供通信功能。

图8示出了在筒子架14或簇绒机的操作员控制装置24处，可用的操作员界面(HMI)中使用的虚拟筒子架130。要为特定的物理筒子架14创建虚拟筒子架，图案界面必须了解纱线线轴位置与簇绒机上的针的关系。虚拟筒子架将应包含在映射算法中的筒子架物理特性，映射到实际筒子架。所示的虚拟筒子架HMI支持物理特性的输入，输入的物理特性包括筒子架131的每棵树(或每柱)的纱线线头数、筒子架132的层数、筒子架133上每个通道的柱的数目和筒子架上柱行134的数量。利用该信息以及与第一针相关联的位置的知识(通常是在筒子架的一个地板的拐角处的顶部或底部位置)，就可以通过算法确定虚拟筒子架。根据纱线线头在筒子架内是从左到右、从前到后还是从上到下增加，给筒子架位置顺序分配针的位置编号。当配置好虚拟筒子架时，从簇绒机(图4B)输入或传送纱线104，并分配给虚拟筒子架映射。

在操作中，当虚拟筒子架就位后，如图2的步骤30所示，一个图案被装入簇绒机，然后纱线的进入导致纱线被分配到不同的筒子架位置，并且当筒子架被装入时，所需的位置信息会发亮或显示。或者，图案或线头信息可以直接加载到筒子架控制器上。筒子架控制器可以具有操作员界面140，如图9所示，为筒子架技术人员提供多种选择。例如，如图8所示，技术人员可以选择配置屏幕141、设置线头ID和颜色142、虚拟筒子架中的配置线头位置143、进入审核模式144、输入适用的纱筒尺寸148、设置屏幕页面147、直接加载图案146或利用调试工具145。特别值得注意的是，设置屏幕页面，可允许筒子架内的显示单元显示多个屏幕的信息。这允许显示单元在多个图案之间循环，或者在图案信息、传感器信息或历史数据之间循环。

审核模式144允许在将纱线从筒子架喂入簇绒机之前，随机或系统地照亮选定的纱筒以进行验证。错误定位的纱线会导致相当长的停机时间和浪费。设有审核功能，该审核功能可通过使用按钮99、或由携带移动操作员界面的技术人员或筒子架工人跟踪，就可将这些中断的机会最小化。图10提供了配置屏幕120，该配置屏幕120允许选择通信网络122、选择命令指令124、选择针对各种屏幕显示128而优化的模板126，并允许各种颜色选项129。

在配置和装载图案信息之后，图3中的一个或多个传感器包70a和70b能够向筒子架和簇绒机的操作员控制装置传送各种期望的信息。此外，信息可传送至与特定纱线筒位置相关联的筒子架显示位置。类似地，来自簇绒机的信息，例如图案控制的纱线进给装置26附近的紧纱信号，可以传送回筒子架控制器，并在筒子架HMI上显示，或者通过屏幕或相关纱线筒位置的LED显示。

对本领域技术人员来说，本发明公开的结构的许多改变将是显而易见的。然而，应当理解，本发明所公开的、涉及到本发明的优选实施例，其仅用于说明的目的，而不应被解释为对本发明的限制。所有这些不脱离本发明精神的修改都包括在所附权利要求的范围内。

Claims (14)

1.一种用于筒子架的通信系统，所述筒子架用于向簇绒机供给纱线并具有用于安装纱线筒的位置阵列，所述通信系统包括：

控制器，所述控制器与位于纱线安装位置附近的多个传感器通信；

所述控制器与位于纱线安装位置附近的多个显示器通信；

所述控制器访问虚拟筒子架，用于将图案的纱线线头映射到纱线安装位置；以及

输入，所述输入用于至少包括纱线线头的图案信息。

2.根据权利要求1所述的通信系统，其中传感器包括可手动操作的开关。

3.根据权利要求1所述的通信系统，其中所述显示器包括LED。

4.根据权利要求1所述的通信系统，其中所述显示器包括能够显示文本和图形的屏幕。

5.根据权利要求1所述的通信系统，还包括操作员界面。

6.根据权利要求5所述的通信系统，其中能够在与所述控制器进行无线连接的移动设备上查看操作员界面。

7.根据权利要求1所述的通信系统，其中所述控制器与所述多个显示器进行无线通信。

8.根据权利要求1所述的通信系统，其中位于纱线安装位置附近的多个模块包括所述多个传感器中的至少一个以及所述多个显示器中的至少一个。

9.一种用于将来自纱线筒子架的显示和传感器信息与簇绒机的操作员界面协调的方法，所述方法包括以下步骤：

将图案信息输入所述簇绒机；

从所述图案信息中提取或生成纱线线头信息；

将所述纱线线头信息映射到所述筒子架中的多个纱线安装位置；

激活位于选定的纱线安装位置附近的显示器；

在靠近所激活的显示器的所选定纱线的安装位置安装纱线筒；以及

驱动传感器，所述驱动传感器靠近所选定的纱线安装位置。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述传感器是手动开关。

11.一种筒子架，包括：

用于安装纱线筒的位置阵列；

控制器，所述控制器与能够显示图形和文本信息的多个屏幕通信，所述多个屏幕位于纱线安装位置附近；以及

操作员界面，所述操作员界面用于指定所述屏幕上显示的图形和文本信息。

12.根据权利要求11所述的筒子架，还包括控制器，所述控制器与位于纱线安装位置附近的多个传感器通信。

13.根据权利要求11所述的筒子架，其中所述操作员界面能够通过与所述控制器的有线或无线通信进行操作。

14.根据权利要求11所述的筒子架，其中所述操作员界面提供使用的参数以映射虚拟筒子架，所述虚拟筒子架将所述筒子架中的纱线安装位置与相关簇绒机上的针位置相关联。

Images