CN115520724B - 一种络丝机卷绕装置纠偏控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种络丝机卷绕装置纠偏控制系统及方法，所述纠偏控制系统包括控制模块、张力传感器、两端均带有挡边的卷绕纱筒和原纱筒，纱线通过导纱嘴从原纱筒卷绕至卷绕纱筒上，并在卷绕纱筒和原纱筒之间构成纱路，张力传感器设置在纱线构成的纱路上并与控制模块连接。所述纠偏控制方法具体为确定卷绕纱筒的上边沿位置和下边沿位置，开始纱线卷绕，实时采集纱线张力并将其与预设变化范围进行比较，当纱线张力超过预设变化范围时判断纱线卷绕产生偏移，调取此时的引纱次数，确定偏移方向，并通过模糊控制算法确定导纱嘴的调节距离，以此调节导纱嘴，完成纠偏。本发明能够纱线的纠偏情况进行判断和处理，防止出现纱线卷绕成形不良的问题。

Description

一种络丝机卷绕装置纠偏控制系统及方法

技术领域

本发明涉及纱线制造技术领域，尤其是指一种络丝机卷绕装置纠偏控制系统及方法。

背景技术

络丝机是一种能够将纱或丝自原纱筒上退绕下来，并卷绕至目标筒管上，从而形成新的纱筒的机器，在卷绕的同时，还能够清除纱线或丝上杂质或疵点，是纱线制造过程中最常见的一种纺织设备。但在络丝机的卷绕过程中，如果筒管位置或者导纱嘴的位置发生意外偏移，均会导致纱线卷绕成形不良，形成的卷绕纱筒质量不满足生产要求。针对偏移情况时，现有的络丝机大多通过设置限制位置器件或精准控制卷绕速度等络丝机运行参数的方式来预防偏移情况出现，但是伴随着工作时间变长，限制位置器件可能存在松动，且络丝机中的运行器件也会出现老化现象，无法完美实现设置的运行参数，因此现有的偏移预防方法的偏移预防效果并不佳，且在发生偏移情况后无法对偏移情况进行处理，无法保障络丝机生产出卷绕纱筒的质量。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的缺点，提供一种络丝机卷绕装置纠偏控制系统及方法，通过纱线张力变化来判断是否发生偏移，并在发生偏移时，能够通过模糊控制算法进行纠偏，能够解决现有络丝机中无法对偏移情况进行处理的问题，使得络丝机生产的卷绕纱筒质量能够得到保障，不会出现纱线卷绕成形不良的问题。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现：

一种络丝机卷绕装置纠偏控制方法，包括以下步骤：

步骤一，确定卷绕纱筒的上边沿位置和下边沿位置，导纱嘴从预设的起绕位置开始进行纱线卷绕；

步骤二，在纱线卷绕过程中通过张力传感器实时采集纱线张力，将纱线张力与预设变化范围进行比较，当纱线张力超过预设变化范围时，判断纱线与卷绕纱筒的其中一端挡边发生摩擦，纱线卷绕产生偏移；

步骤三，调取纱线张力超过预设变化范围时的引纱次数，基于引纱次数确定偏移方向，并通过模糊控制算法确定导纱嘴的调节距离，按照卷绕纱筒的偏移反方向根据调节距离调节导纱嘴，完成纠偏。

进一步的，步骤三中基于引纱次数确定偏移方向时，根据引纱次数确定导纱嘴的往返次数，并根据导纱嘴的往返次数判断导纱嘴位于卷绕纱筒的上边沿位置还是下边沿位置，若导纱嘴位于卷绕纱筒的上边沿位置，纱线往卷绕纱筒的上边沿方向偏移，在调整导纱嘴时，将导纱嘴向卷绕纱筒的下边沿方向移动，若导纱嘴位于卷绕纱筒的下边沿位置，纱线往卷绕纱筒的下边沿方向偏移，在调整导纱嘴时，将导纱嘴向卷绕纱筒的上边沿方向移动。

进一步的，纱线卷绕发生偏移时，导纱嘴的位置和与其发生摩擦的挡边的位置一致。

进一步的，步骤三中根据模糊控制算法确定导纱嘴的偏移距离的具体过程为：调取络丝机卷绕装置的运行参数，基于络丝机卷绕装置的运行参数确定导纱嘴在每次引纱开始和结束时的目标位置点，并根据每次引纱开始和结束时的目标点确定导纱嘴的运行轨迹，根据导纱嘴的运行轨迹确定每次引纱时导纱嘴的最优轨迹点序列，在导纱嘴运行过程中实时获取导纱嘴的位置信息，根据导纱嘴在运行过程中的位置信息获取实际轨迹点序列，将实际轨迹点序列以及最优轨迹点序列计算导纱嘴运行时的距离误差，调取纱线张力超过预设变化范围的时刻，根据最优轨迹点序列确定该时刻导纱嘴对应的最优轨迹点，计算该时刻导纱嘴对应的最优轨迹点与发生摩擦的挡边的距离，将距离计算结果以及导纱嘴运行时的距离误差作为模糊控制的输入变量，获取导纱嘴的调节距离。

进一步的，步骤一中通过定位电机和定位传感器确定卷绕纱筒的上边沿位置以及下边沿位置。

进一步的，所述通过定位电机和定位传感器确定卷绕纱筒的上边沿位置以及下边沿位置的具体过程为：定位电机正转，并通过定位传感器实时采集卷绕纱筒的位置信息，在定位传感器数值稳定不变时，停止定位电机，确定卷绕纱筒的下边沿位置，定位电机反转，在定位传感器数值再次保持稳定不变时，停止定位电机，确定卷绕纱筒的上边沿位置。

一种络丝机卷绕装置纠偏控制系统，所述络丝机卷绕装置包括锭子电机、由锭子电机驱动旋转的锭杆、引纱电机和由引纱电机驱动做往返运动的导纱嘴，所述络丝机卷绕装置通过锭杆和导纱嘴进行纱线的卷绕，所述络丝机卷绕装置纠偏控制系统包括控制模块、张力传感器、两端均带有挡边的卷绕纱筒和原纱筒，纱线通过导纱嘴从原纱筒卷绕至卷绕纱筒上，并在卷绕纱筒和原纱筒之间构成纱路，所述张力传感器设置在纱线构成的纱路上，所述张力传感器与控制模块连接，所述张力传感器用于实时采集纱线张力并传输至控制模块，所述控制模块用于根据纱线张力对纱线偏移进行判断，所述控制模块还用于在判断纱线出现偏移时确定导纱嘴的调节距离，根据导纱嘴的调节距离控制导纱嘴进行纠偏。

进一步的，所述络丝机卷绕装置纠偏控制系统还包括定位电机和定位传感器，所述定位电机和定位传感器均与控制单元连接，所述定位电机和定位传感器互相配合，确定卷绕纱筒的上边沿位置和下边沿位置并传输至控制模块，所述定位传感器还用于采集导纱嘴在运行过程中的位置信息。

本发明的有益效果是：

在卷绕纱筒两端设置挡板，在防止纱线卷绕超出卷绕纱筒的同时，还能够辅助控制模块对偏移情况进行判断，实现在预防偏移的同时对偏移情况进行实时判断，从而提高纠偏情况的处理效率。在出现偏移情况时，通过模糊控制算法确定导纱嘴的调节距离，能够将导纱嘴在运行过程中的距离误差也考虑至导纱嘴的调节距离计算中，使得后续通过调节距离调节导纱嘴时，达到的纠偏效果更好，能够进一步保障络丝机生产的卷绕纱筒质量，不会出现纱线卷绕成形不良的问题。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图；

图2是本发明的一种流程示意图。

其中：1、控制模块，2、张力传感器，3、卷绕纱筒，4、原纱筒，5、定位电机，6、定位传感器，7、纱线，8、导纱嘴。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步描述。

实施例：

一种络丝机卷绕装置纠偏控制系统，所述络丝机卷绕装置包括锭子电机、由锭子电机驱动旋转的锭杆、引纱电机和由引纱电机驱动做往返运动的导纱嘴，所述络丝机卷绕装置通过锭杆和导纱嘴进行纱线的卷绕，所述络丝机卷绕装置纠偏控制系统如图1所示，包括控制模块1、张力传感器2、两端均带有挡边的卷绕纱筒3和原纱筒4，纱线7通过导纱嘴8从原纱筒卷绕至卷绕纱筒上，并在卷绕纱筒和原纱筒之间构成纱路，所述张力传感器设置在纱线构成的纱路上，所述张力传感器与控制模块连接，所述张力传感器用于实时采集纱线张力并传输至控制模块，所述控制模块用于根据纱线张力对纱线偏移进行判断，所述控制模块还用于在判断纱线出现偏移时确定导纱嘴的调节距离，根据导纱嘴的调节距离控制导纱嘴进行纠偏。

所述络丝机卷绕装置可以为市面上常见的通过锭杆和导纱嘴进行纱线卷绕的设备。锭子电机、引纱电机均与控制模块连接，控制模块能够通过控制锭子电机和引纱电机的转速等来实现对于锭杆和导纱嘴的控制。在调节导纱嘴进行纠偏时，具体通过控制引纱电机正反转的圈数来调节导纱嘴的调节距离。

所述控制模块可以为单片机、MCU等控制器件。在进行纱线卷绕前，根据具体的纱线卷绕需求确定络丝机卷绕装置的运行参数，并输入控制模块，控制模块根据运行参数控制锭子电机以及引纱电机。

卷绕纱筒两端均设置有挡板，当纱线在触碰到挡板时，纱线会与挡板产生摩擦，张力传感器采集到的纱线张力会随之出现变化。由于在纱线卷绕过程中可能因外部环境影响或者络丝机自身运行老化问题而出现引纱电机运行失步或者卷绕纱筒位置产生错位，而在出现上述情况时，导纱嘴中输出的纱线会与卷绕纱筒两端的挡板产生摩擦。

还包括定位电机5和定位传感器6，所述定位电机和定位传感器均与控制单元连接，所述定位电机和定位传感器互相配合，确定卷绕纱筒的上边沿位置和下边沿位置并传输至控制模块，所述定位传感器还用于采集导纱嘴在运行过程中的位置信息。

定位传感器还和定位电机连接，定位电机通过正反转将定位传感器沿卷绕纱筒的上边沿位置或者下边沿位置运动，定位传感器在到达上边沿位置或者下边沿位置后，定位传感器因挡板作用，不再移动，其采集到的数值稳定，根据定位传感器移动的初始位置和停止的结束位置能够确定上边沿位置以及下边沿位置。

所述络丝机卷绕装置纠偏控制系统还包括启动按钮、复位按钮和停止按钮，通过启动按钮和停止按钮实现对于络丝机卷绕装置的启动或关闭，所述复位按钮能够将锭子电机、引纱电机和定位电机进行复位。

所述络丝机卷绕装置纠偏控制系统还包括状态指示灯，在出现偏移情况时，还能够通过状态指示灯对偏移情况进行展示。

一种络丝机卷绕装置纠偏控制方法，如图2所示，包括以下步骤：

步骤一，确定卷绕纱筒的上边沿位置和下边沿位置，导纱嘴从预设的起绕位置开始进行纱线卷绕；

步骤二，在纱线卷绕过程中通过张力传感器实时采集纱线张力，将纱线张力与预设变化范围进行比较，当纱线张力超过预设变化范围时，判断纱线与卷绕纱筒的其中一端挡边发生摩擦，纱线卷绕产生偏移；

步骤三，调取纱线张力超过预设变化范围时的引纱次数，基于引纱次数确定偏移方向，并通过模糊控制算法确定导纱嘴的调节距离，按照卷绕纱筒的偏移反方向根据调节距离调节导纱嘴，完成纠偏。

由于导纱嘴会受引纱电机运行误差等因素影响，与预计的标准位置存在一些移动误差，而在出现偏移情况时，需要将导纱嘴移动回其在当前时刻对应的标准位置，但若直接按照边沿位置与标准位置的距离来控制导纱嘴的移动，可能会因移动误差而导致纠偏达不到预计效果，而纠偏效果影响到后续的卷绕纱筒的形成质量，因此需要将移动误差考虑至纠偏过程中，而模糊控制算法能够将移动误差的影响反馈至导纱嘴的控制量中，使得达到更高的导纱嘴的控制精度，进一步保障纠偏效果。

而张力在运行过程中随保持大致稳定，但也会有在一定范围内的波动，但在纱线在接触到挡边时，因摩擦忽然变大，张力会急剧波动，从而辨识出偏移情况。而预设变化范围能够根据历史纱线卷绕过程中的张力波动进行设定。

步骤三中基于引纱次数确定偏移方向时，根据引纱次数确定导纱嘴的往返次数，并根据导纱嘴的往返次数判断导纱嘴位于卷绕纱筒的上边沿位置还是下边沿位置，若导纱嘴位于卷绕纱筒的上边沿位置，纱线往卷绕纱筒的上边沿方向偏移，在调整导纱嘴时，将导纱嘴向卷绕纱筒的下边沿方向移动，若导纱嘴位于卷绕纱筒的下边沿位置，纱线往卷绕纱筒的下边沿方向偏移，在调整导纱嘴时，将导纱嘴向卷绕纱筒的上边沿方向移动。

由于导纱嘴在引纱电机的正反转控制下，会沿卷绕纱筒轴方向上做往返运动，从上边沿移动至下边沿的过程记作一次引纱，通过引纱次数能够确定确定导纱嘴的移动方向，即导纱嘴与卷绕纱筒的位置出现错位时，导纱嘴应当与其移动方向对应的边沿位置接触。为了实现纠偏，应当将导纱嘴中输出的纱线与卷绕纱管解除摩擦，即将导纱嘴往反方向调节。

纱线卷绕发生偏移时，导纱嘴的位置和与其发生摩擦的挡边的位置一致。

当导纱嘴中的纱线接触到挡边时，张力瞬间变化，在张力出现变化时，会立刻执行纠偏步骤，即导纱嘴在接触到挡边位置后，会立即按照反方向进行移动，以进行纠偏，因此，在发生偏移时，导纱嘴的位置会与挡边位置一致。

步骤三中根据模糊控制算法确定导纱嘴的偏移距离的具体过程为：调取络丝机卷绕装置的运行参数，基于络丝机卷绕装置的运行参数确定导纱嘴在每次引纱开始和结束时的目标位置点，并根据每次引纱开始和结束时的目标点确定导纱嘴的运行轨迹，根据导纱嘴的运行轨迹确定每次引纱时导纱嘴的最优轨迹点序列，在导纱嘴运行过程中实时获取导纱嘴的位置信息，根据导纱嘴在运行过程中的位置信息获取实际轨迹点序列，将实际轨迹点序列以及最优轨迹点序列计算导纱嘴运行时的距离误差，调取纱线张力超过预设变化范围的时刻，根据最优轨迹点序列确定该时刻导纱嘴对应的最优轨迹点，计算该时刻导纱嘴对应的最优轨迹点与发生摩擦的挡边的距离，将距离计算结果以及导纱嘴运行时的距离误差作为模糊控制的输入变量，获取导纱嘴的调节距离。

所述络丝机卷绕装置的运行参数包括导纱嘴的移动速度、导纱嘴的起纱位置等，根据导纱嘴的移动速度以及每次引纱开始和结束时的目标点能够确定每次引纱过程中，每个时刻对应的导纱嘴位置，从而确定导纱嘴的运行轨迹，而此时获取的运行轨迹为理想状态下的运行轨迹，导纱嘴会持续进行往返运动，且保持稳定，不会出现抖动等情况，而理想状态下的运动轨迹中每个时刻的导纱嘴位置构成的序列即为最优轨迹点序列。但在实际运行过程中，因控制误差、机器抖动等情况会使得导纱管的位置与理想位置出现偏移，达到的位置即为实际轨迹点，最优轨迹点和实际轨迹点之间的距离差即为导纱嘴移动时的距离误差。

模糊控制能够根据操作人员或专家经验编辑为模糊规则，再将输入的信息，即距离误差、导纱管的实际轨迹点、导纱管的最优轨迹点、发生摩擦的挡边位置等信息进行模糊化，并将模糊化的信息作为模糊规则的输入，完成模糊推理，再将推理后的输出量反馈至控制模块，控制模块根据推理后的输出量调节导纱管位置，此处所述的输出量即为导纱管的调节距离。

步骤一中通过定位电机和定位传感器确定卷绕纱筒的上边沿位置以及下边沿位置。

所述通过定位电机和定位传感器确定卷绕纱筒的上边沿位置以及下边沿位置的具体过程为：定位电机正转，并通过定位传感器实时采集卷绕纱筒的位置信息，在定位传感器数值稳定不变时，停止定位电机，确定卷绕纱筒的下边沿位置，定位电机反转，在定位传感器数值再次保持稳定不变时，停止定位电机，确定卷绕纱筒的上边沿位置。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (4)

1.一种络丝机卷绕装置纠偏控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，确定卷绕纱筒的上边沿位置和下边沿位置，导纱嘴从预设的起绕位置开始进行纱线卷绕；

步骤二，在纱线卷绕过程中通过张力传感器实时采集纱线张力，将纱线张力与预设变化范围进行比较，当纱线张力超过预设变化范围时，判断纱线与卷绕纱筒的其中一端挡边发生摩擦，纱线卷绕产生偏移；

步骤三，调取纱线张力超过预设变化范围时的引纱次数，基于引纱次数确定偏移方向，并通过模糊控制算法确定导纱嘴的调节距离，按照卷绕纱筒的偏移反方向根据调节距离调节导纱嘴，完成纠偏；

步骤三中基于引纱次数确定偏移方向时，根据引纱次数确定导纱嘴的往返次数，并根据导纱嘴的往返次数判断导纱嘴位于卷绕纱筒的上边沿位置还是下边沿位置，若导纱嘴位于卷绕纱筒的上边沿位置，纱线往卷绕纱筒的上边沿方向偏移，在调整导纱嘴时，将导纱嘴向卷绕纱筒的下边沿方向移动，若导纱嘴位于卷绕纱筒的下边沿位置，纱线往卷绕纱筒的下边沿方向偏移，在调整导纱嘴时，将导纱嘴向卷绕纱筒的上边沿方向移动；

纱线卷绕发生偏移时，导纱嘴的位置和与其发生摩擦的挡边的位置一致；

步骤三中根据模糊控制算法确定导纱嘴的偏移距离的具体过程为：调取络丝机卷绕装置的运行参数，基于络丝机卷绕装置的运行参数确定导纱嘴在每次引纱开始和结束时的目标位置点，并根据每次引纱开始和结束时的目标点确定导纱嘴的运行轨迹，根据导纱嘴的运行轨迹确定每次引纱时导纱嘴的最优轨迹点序列，在导纱嘴运行过程中实时获取导纱嘴的位置信息，根据导纱嘴在运行过程中的位置信息获取实际轨迹点序列，将实际轨迹点序列以及最优轨迹点序列计算导纱嘴运行时的距离误差，调取纱线张力超过预设变化范围的时刻，根据最优轨迹点序列确定该时刻导纱嘴对应的最优轨迹点，计算该时刻导纱嘴对应的最优轨迹点与发生摩擦的挡边的距离，将距离计算结果以及导纱嘴运行时的距离误差作为模糊控制的输入变量，获取导纱嘴的调节距离。

2.根据权利要求1所述的一种络丝机卷绕装置纠偏控制方法，其特征在于，步骤一中通过定位电机和定位传感器确定卷绕纱筒的上边沿位置以及下边沿位置。

3.根据权利要求2所述的一种络丝机卷绕装置纠偏控制方法，其特征在于，所述通过定位电机和定位传感器确定卷绕纱筒的上边沿位置以及下边沿位置的具体过程为：定位电机正转，并通过定位传感器实时采集卷绕纱筒的位置信息，在定位传感器数值稳定不变时，停止定位电机，确定卷绕纱筒的下边沿位置，定位电机反转，在定位传感器数值再次保持稳定不变时，停止定位电机，确定卷绕纱筒的上边沿位置。

4.一种络丝机卷绕装置纠偏控制系统，所述络丝机卷绕装置包括锭子电机、由锭子电机驱动旋转的锭杆、引纱电机和由引纱电机驱动做往返运动的导纱嘴，所述络丝机卷绕装置通过锭杆和导纱嘴进行纱线的卷绕，其特征在于，所述络丝机卷绕装置纠偏控制系统包括控制模块、张力传感器、两端均带有挡边的卷绕纱筒和原纱筒，纱线通过导纱嘴从原纱筒卷绕至卷绕纱筒上，并在卷绕纱筒和原纱筒之间构成纱路，所述张力传感器设置在纱线构成的纱路上，所述张力传感器与控制模块连接，所述张力传感器用于实时采集纱线张力并传输至控制模块，所述控制模块用于根据纱线张力对纱线偏移进行判断，所述控制模块还用于在判断纱线出现偏移时确定导纱嘴的调节距离，根据导纱嘴的调节距离控制导纱嘴进行纠偏；

还包括定位电机和定位传感器，所述定位电机和定位传感器均与控制单元连接，所述定位电机和定位传感器互相配合，确定卷绕纱筒的上边沿位置和下边沿位置并传输至控制模块，所述定位传感器还用于采集导纱嘴在运行过程中的位置信息；

络丝机卷绕装置纠偏控制系统的络丝机卷绕装置纠偏控制方法：

步骤一，确定卷绕纱筒的上边沿位置和下边沿位置，导纱嘴从预设的起绕位置开始进行纱线卷绕；

步骤二，在纱线卷绕过程中通过张力传感器实时采集纱线张力，将纱线张力与预设变化范围进行比较，当纱线张力超过预设变化范围时，判断纱线与卷绕纱筒的其中一端挡边发生摩擦，纱线卷绕产生偏移；

步骤三，调取纱线张力超过预设变化范围时的引纱次数，基于引纱次数确定偏移方向，并通过模糊控制算法确定导纱嘴的调节距离，按照卷绕纱筒的偏移反方向根据调节距离调节导纱嘴，完成纠偏；

步骤三中基于引纱次数确定偏移方向时，根据引纱次数确定导纱嘴的往返次数，并根据导纱嘴的往返次数判断导纱嘴位于卷绕纱筒的上边沿位置还是下边沿位置，若导纱嘴位于卷绕纱筒的上边沿位置，纱线往卷绕纱筒的上边沿方向偏移，在调整导纱嘴时，将导纱嘴向卷绕纱筒的下边沿方向移动，若导纱嘴位于卷绕纱筒的下边沿位置，纱线往卷绕纱筒的下边沿方向偏移，在调整导纱嘴时，将导纱嘴向卷绕纱筒的上边沿方向移动；

纱线卷绕发生偏移时，导纱嘴的位置和与其发生摩擦的挡边的位置一致；

步骤三中根据模糊控制算法确定导纱嘴的偏移距离的具体过程为：调取络丝机卷绕装置的运行参数，基于络丝机卷绕装置的运行参数确定导纱嘴在每次引纱开始和结束时的目标位置点，并根据每次引纱开始和结束时的目标点确定导纱嘴的运行轨迹，根据导纱嘴的运行轨迹确定每次引纱时导纱嘴的最优轨迹点序列，在导纱嘴运行过程中实时获取导纱嘴的位置信息，根据导纱嘴在运行过程中的位置信息获取实际轨迹点序列，将实际轨迹点序列以及最优轨迹点序列计算导纱嘴运行时的距离误差，调取纱线张力超过预设变化范围的时刻，根据最优轨迹点序列确定该时刻导纱嘴对应的最优轨迹点，计算该时刻导纱嘴对应的最优轨迹点与发生摩擦的挡边的距离，将距离计算结果以及导纱嘴运行时的距离误差作为模糊控制的输入变量，获取导纱嘴的调节距离。