CN115874318B - 一种麻条或纱线动态均匀调整控制方法、装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及纺线加工技术领域，尤其涉及一种麻条或纱线动态均匀调整控制方法、装置及系统，包括计算牵伸电机的初始转速；通过应力传感器采集粗纱经过喂入罗拉时厚度变化系数；计算第一视觉修正系数；计算第二视觉修正系数；计算牵伸电机转速修正系数；根据牵伸电机的初始转速和牵伸电机转速修正系数计算牵伸电机转速修正值；并根据牵伸电机修正转速周期，不断对牵伸电机转速进行修正。本发明利用两个摄像头测量出麻条或纱线输出轮廓值的变化量，利用两个位移传感器测量出麻条或纱线厚度的变化量，根据厚度和轮廓变化量动态调整牵伸电机转速，从而调整牵伸比，实现麻条或纱线输出的动态均匀，有效减少麻条或纱线粗细节数量。
Description
技术领域
本发明涉及纺线加工技术领域，尤其涉及一种麻条或纱线动态均匀调整控制方法、装置及系统。
背景技术
在纺织行业中，不论是纺纱还是织造，麻条或纱线的张力、克重稳定和厚度不均匀对产品的品质会产生明显的影响，因此，很好的控制麻条或纱线的张力和厚度均匀是高质量产品的保证，麻类纺机麻条或纱线动态均匀调整控制系统通过麻条或纱线张力控制对麻条或纱线进行精确的调节使麻条或纱线重量及厚度密度均匀、降低纺纱断头、减少粗节、纱疵少、毛羽少等功能。
发明内容
针对现有算法的不足，利用机器视觉识别技术，分别利用安装在喂入罗拉处和牵伸罗拉处摄像头及用于测量厚度的位移传感器，利用两个摄像头测量出麻条或纱线输出轮廓值的变化量，利用两个位移传感器测量出麻条或纱线厚度的变化量，根据厚度和轮廓变化量动态调整牵伸电机转速，从而调整牵伸比，实现麻条或纱线输出的动态均匀，有效减少麻条或纱线粗细节数量。
本发明所采用的技术方案是：一种麻条或纱线动态均匀调整控制方法，包括以下步骤：
步骤一、根据牵伸罗拉牵伸线速度设定值和牵伸罗拉输出轴直径计算牵伸电机的初始转速；
进一步的，牵伸电机的初始转速Y的公式为：
其中，
V为牵伸线速度工艺值，
v 1为工艺锭子转速，a为细纱捻度，b为捻缩比，R为细牵伸罗拉直径。
步骤二、通过应力传感器采集麻条或纱线经过喂入罗拉时厚度变化系数；
进一步的，厚度变化系数λ1的公式为：
其中，为应力应变值，应力标准值。
步骤三、通过第一视觉传感器采集喂入罗拉输出的麻条或纱线轮廓，并与麻条或纱线的标准轮廓值进行比较，得到第一视觉修正系数；
进一步的，第一视觉修正系数λ2的公式为：
其中，为喂入罗拉输出麻条或纱线轮廓值；为喂入罗拉麻条或纱线标准轮廓值。
步骤四、通过第二视觉传感器采集牵伸罗拉输出的麻条或纱线轮廓，并与麻条或纱线的标准线轮廓值进行比较，得到第二视觉修正系数；
进一步的，第二视觉修正系数λ3的公式为：
其中，为牵伸罗拉输出麻条或纱线轮廓值；为牵伸罗拉麻条或纱线标准轮廓值。
步骤五、根据厚度变化系数、第一视觉修正系数和第二视觉修正系数计算牵伸电机转速修正系数；
进一步的，牵伸电机转速修正系数的公式为：
其中，λ1为厚度变化系数，λ2为第一视觉修正系数，λ3为第二视觉修正系数。
步骤六、根据牵伸电机的初始转速和牵伸电机转速修正系数计算牵伸电机转速修正值；并根据牵伸电机修正转速周期，不断对牵伸电机转速进行修正；
进一步的，牵伸电机转速修正值Y’的公式为：
其中，Y为牵伸电机的初始转速，为牵伸电机转速修正系数。
进一步的，牵伸电机修正转速周期
T的公式：
其中，
L为喂入罗拉到牵伸罗拉的距离；为牵伸电机线速度；
S为牵伸周长， Y’为牵伸电机转速修正值，为速度修正常数；c为应力传感器到牵伸罗拉与喂入罗拉到牵伸罗拉距离的比值。
一种麻条或纱线动态均匀调整控制装置，包括：
输入模块，用于根据牵伸线速度工艺值和细牵伸罗拉直径计算牵伸电机的初始转速；
第一计算模块，用于通过应力传感器采集麻条或纱线经过喂入罗拉时厚度变化系数；
第二计算模块，用于通过第一视觉传感器采集喂入罗拉输出的麻条或纱线轮廓值，并与麻条或纱线的标准支数轮廓值进行比较，得到第一视觉修正系数；
第三计算模块，用于通过第二视觉传感器采集牵伸罗拉输出的麻条或纱线轮廓，并与麻条或纱线的标准线轮廓值进行比较，得到第二视觉修正系数；
第四计算模块，用于根据厚度变化系数、第一视觉修正系数和第二视觉修正系数计算牵伸电机转速修正系数；
第五计算模块，用于根据牵伸电机的初始转速和牵伸电机转速修正系数计算牵伸电机转速修正值；并根据牵伸电机修正转速周期，不断对牵伸电机转速进行修正；
输出模块，用于根据牵伸电机的初始转速和牵伸电机转速修正系数计算牵伸电机转速修正值；并根据牵伸电机修正转速周期，不断对牵伸电机转速进行修正。
一种麻条或纱线动态均匀调整控制系统，包括：喂入罗拉、牵伸罗拉、第一视觉传感器、第二视觉传感器、应力传感器、微处理器模块和伺服电机驱动模块，第一视觉传感器、第二视觉传感器、应力传感器和伺服电机驱动模块均与微处理器模块电性连接，喂入罗拉和牵伸罗拉通过传送带相连接；应力传感器用于检测麻条或纱线的应力应变值；第一视觉传感器用于采集喂入罗拉输出的麻条或纱线轮廓值；第二视觉传感器用于采集牵伸罗拉输出的麻条或纱线轮廓值；微处理器模块根据牵伸电机的初始转速和牵伸电机转速修正系数计算牵伸电机转速修正值；并根据牵伸电机修正转速周期，输出牵伸电机转速修正值。
本发明的有益效果：
通过计算麻条或纱线应力变化检测麻条或纱线的厚度变化，通过两个视觉传感器检测麻条或纱线经过喂入罗拉和牵伸罗拉后的输出轮廓值的变化，从而控制牵伸电机的转速，从而调整牵伸比，实现麻条或纱线输出的动态均匀，有效减少麻条或纱线粗节数量；该方法实时性好、制造成本低，有利于大规模推广应用。
附图说明
图1是本发明的麻条或纱线动态均匀调整控制方法及装置流程图；
图2是本发明的麻条或纱线动态均匀调整控制装置位置示意图；
图3是本发明的麻条或纱线动态均匀调整控制系统连接图；
图2中，1、喂入罗拉；2、牵伸罗拉；3、第一视觉传感器；4、第二视觉传感器；5、应力传感器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，一种麻条或纱线动态均匀调整控制方法包括：
步骤一、根据牵伸罗拉2牵伸线速度设定值和牵伸罗拉2输出轴直径计算牵伸电机的初始转速；
牵伸电机的初始转速Y的公式为：
其中，
V为牵伸线速度工艺值，
v 1为工艺锭子转速，a为细纱捻度，b为捻缩比，R为细牵伸罗拉直径。
步骤二、通过应力传感器5采集麻条或纱线经过喂入罗拉1时厚度变化系数；
厚度变化系数λ1的公式为：
其中，为应力应变值，应力标准值。
步骤三、通过第一视觉传感器3采集喂入罗拉1输出的麻条或纱线轮廓，并与麻条或纱线的标准轮廓值进行比较，得到第一视觉修正系数；
第一视觉修正系数λ2的公式为：
其中，为喂入罗拉输出麻条或纱线轮廓值，单位mm；为喂入罗拉麻条或纱线标准轮廓值，单位mm。
步骤四、通过第二视觉传感器4采集牵伸罗拉2输出的麻条或纱线轮廓，并与麻条或纱线的标准轮廓值进行比较，得到第二视觉修正系数；
第二视觉修正系数λ3的公式为：
其中，为牵伸罗拉输出麻条或纱线轮廓值，单位mm；为牵伸罗拉麻条或纱线标准轮廓值，单位mm。
步骤五、根据厚度变化系数、第一视觉修正系数和第二视觉修正系数计算牵伸电机转速修正系数；
牵伸电机转速修正系数的公式为：
其中，λ1为厚度变化系数，λ2为第一视觉修正系数，λ3为第二视觉修正系数。
步骤六、根据牵伸电机的初始转速和牵伸电机转速修正系数计算牵伸电机转速修正值；并根据牵伸电机修正转速周期，不断对牵伸电机转速进行修正；
牵伸电机转速修正值Y’的公式为：
其中，Y为牵伸电机的初始转速，为牵伸电机转速修正系数。
牵伸电机修正转速周期
T的公式：
其中，
L为喂入罗拉到牵伸罗拉的距离；为牵伸电机线速度；
S为牵伸周长， Y’为牵伸电机转速修正值，为速度修正常数，0.3s；c为应力传感器5到牵伸罗拉2与喂入罗拉1到牵伸罗拉2距离的比值，本实施例为2/3。
麻条或纱线在拉伸过程中牵伸比是固定的，但麻条或纱线不能做到完全拉伸，利用安装在喂入罗拉1上的应力传感器5快速感知麻条或纱线厚度变化；利用第一视觉传感器3测量麻条或纱线宽度，通过计算改变牵伸罗拉2速度，实现牵伸比的变化，从而获得均匀的麻条或纱线。
一种麻条或纱线动态均匀调整控制装置，包括：
输入模块，用于根据牵伸线速度工艺值和细牵伸罗拉直径计算牵伸电机的初始转速；
第一计算模块，用于通过应力传感器采集麻条或纱线经过喂入罗拉时厚度变化系数；
第二计算模块，用于通过第一视觉传感器采集喂入罗拉输出的麻条或纱线轮廓值，并与麻条或纱线的标准支数轮廓值进行比较，得到第一视觉修正系数；
第三计算模块，用于通过第二视觉传感器采集牵伸罗拉输出的麻条或纱线轮廓，并与麻条或纱线的标准线轮廓值进行比较，得到第二视觉修正系数；
第四计算模块，用于根据厚度变化系数、第一视觉修正系数和第二视觉修正系数计算牵伸电机转速修正系数；
第五计算模块，用于根据牵伸电机的初始转速和牵伸电机转速修正系数计算牵伸电机转速修正值；并根据牵伸电机修正转速周期，不断对牵伸电机转速进行修正；
输出模块，用于根据牵伸电机的初始转速和牵伸电机转速修正系数计算牵伸电机转速修正值；并根据牵伸电机修正转速周期，不断对牵伸电机转速进行修正。
如图2,3所示，一种麻条或纱线动态均匀调整控制系统连接图，包括：
喂入罗拉1、牵伸罗拉2、第一视觉传感器3、第二视觉传感器4和应力传感器5，麻条或纱线进入喂入罗拉1后再进入牵伸罗拉2变为细纱线，细纱线缠绕到纱管上；应力传感器5安装在喂入罗拉1的输出端用于检测麻条或纱线的应力应变值；第一视觉传感器3安装在喂入罗拉1的输出端的上方，用于采集喂入罗拉输出的麻条或纱线轮廓值；第二视觉传感器4安装在牵伸罗拉2的输出端上方，用于采集牵伸罗拉输出的麻条或纱线轮廓。
喂入罗拉1和牵伸罗拉2之间距离为牵伸区，麻条或纱线进入喂入罗拉1后再进入牵伸罗拉2变为细纱线，细纱线缠绕到纱管上；应力传感器5安装在喂入罗拉1的输出端用于检测麻条或纱线的应力应变值，利用安装在喂入罗拉1上的应力传感器快速感知麻条或纱线厚度变化；第一视觉传感器3安装在喂入罗拉1的输出端的上方，用于采集喂入罗拉1输出的麻条或纱线轮廓值；第二视觉传感器4安装在牵伸罗拉2的输出端上方，用于采集牵伸罗拉2输出的麻条或纱线轮廓值；第一视觉传感器3、第二视觉传感器4、应力传感器5输出端分别与微处理器模块输入端I/O口连接；伺服电机驱动模块输入端与微处理器模块输出端I/O口连接；伺服电机驱动模块输出端与伺服电机电源模块连接；伺服电机输出轴与牵伸罗拉2输入轴连接；触摸显示屏输入端与微处理器模块输入端I/O口连接；电源模块输出端与微处理器模块、伺服电机驱动模块、伺服电机以及触摸显示屏对应电源接口连接，为其提供工作电源；RS485通信模块输入端与微处理器模块输出端对应通信接口连接。
第一视觉传感器3、第二视觉传感器4分别采用OV5640摄像头模块。
应力传感器5采用应变片传感器TSK-05R-120-3A-11L50W07MS。
微处理器模块采用型号STM32H750VBT6。
伺服电机驱动模块采用型号BLD-100A。
伺服电机采用直流伺服电机。
触摸显示屏采用型号TJC4827K043_011X。
电源模块采用高能立方HE12P24LRN模块，加上EMC前置电路和输出滤波电路。
RS485通信模块采用RSM485通信，采用差分信号数据传输，通常使用的两线制数据传输方式，通过两根传输线的电平差来表示传输逻辑数据；假定A、B的电平分别为VA、VB，当VA-VB≥0.2V时，表示逻辑1，当VA-VB≤-0.2V时，表示逻辑0，RS485采用采用双绞线传输数据，通常双绞线的特征阻抗为120Ω，因此在输出端并联120Ω的阻抗匹配电阻，可以减小信号的反射，增加信号的强度，在现场使用的干扰较大，因此在输出端增加瞬态抑制二极管吸收浪涌电流，保护RS485电路稳定运行。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (4)
1.一种麻条或纱线动态均匀调整控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、根据牵伸罗拉牵伸线速度设定值和牵伸罗拉输出轴直径计算牵伸电机的初始转速；
步骤二、通过应力传感器采集麻条或纱线经过喂入罗拉时厚度变化系数；
应力传感器安装在喂入罗拉的输出端；
厚度变化系数λ1的公式为：
(3)
其中，为应力应变值，为应力标准值；
步骤三、通过第一视觉传感器采集喂入罗拉输出的麻条或纱线轮廓，并与麻条或纱线的标准轮廓值进行比较，得到第一视觉修正系数；
第一视觉传感器安装在喂入罗拉的输出端的上方；
第一视觉修正系数λ2的公式为：
；
其中，为喂入罗拉输出麻条或纱线轮廓值；为喂入罗拉麻条或纱线标准轮廓值；
步骤四、通过第二视觉传感器采集牵伸罗拉输出的麻条或纱线轮廓，并与麻条或纱线的标准轮廓值进行比较，得到第二视觉修正系数；
第二视觉传感器安装在牵伸罗拉的输出端上方；
第二视觉修正系数λ3的公式为：
(5)
其中，为牵伸罗拉输出麻条或纱线轮廓值；为牵伸罗拉麻条或纱线标准轮廓值；
步骤五、根据厚度变化系数、第一视觉修正系数和第二视觉修正系数计算牵伸电机转速修正系数；
牵伸电机转速修正系数的公式为：
（6）
其中，λ1为厚度变化系数，λ2为第一视觉修正系数，λ3为第二视觉修正系数；
步骤六、根据牵伸电机的初始转速和牵伸电机转速修正系数计算牵伸电机转速修正值；并根据牵伸电机修正转速周期，不断对牵伸电机转速进行修正；
牵伸电机转速修正值Y’的公式为：
(7)
其中，Y为牵伸电机的初始转速，为牵伸电机转速修正系数；
牵伸电机修正转速周期T的公式：
；
其中，L为喂入罗拉到牵伸罗拉的距离；为牵伸电机线速度；S为牵伸周长， Y’为牵伸电机转速修正值，为速度修正常数，=0.3s；c为应力传感器到牵伸罗拉与喂入罗拉到牵伸罗拉距离的比值，c=2/3。
2.根据权利要求1所述的麻条或纱线动态均匀调整控制方法，其特征在于，牵伸电机的初始转速Y的公式为：
；
其中，V为牵伸线速度工艺值，v 1为工艺锭子转速，a为细纱捻度，b为捻缩比，R为细牵伸罗拉直径。
3.采用权利要求1-2任意一项所述的麻条或纱线动态均匀调整控制方法的装置，其特征在于，包括：
输入模块，用于根据牵伸线速度工艺值和细牵伸罗拉直径计算牵伸电机的初始转速；
第一计算模块，用于通过应力传感器采集麻条或纱线经过喂入罗拉时厚度变化系数；
第二计算模块，用于通过第一视觉传感器采集喂入罗拉输出的麻条或纱线轮廓值，并与麻条或纱线的标准支数轮廓值进行比较，得到第一视觉修正系数；
第三计算模块，用于通过第二视觉传感器采集牵伸罗拉输出的麻条或纱线轮廓，并与麻条或纱线的标准线轮廓值进行比较，得到第二视觉修正系数；
第四计算模块，用于根据厚度变化系数、第一视觉修正系数和第二视觉修正系数计算牵伸电机转速修正系数；
第五计算模块，用于根据牵伸电机的初始转速和牵伸电机转速修正系数计算牵伸电机转速修正值；并根据牵伸电机修正转速周期，不断对牵伸电机转速进行修正；
输出模块，用于根据牵伸电机的初始转速和牵伸电机转速修正系数计算牵伸电机转速修正值；并根据牵伸电机修正转速周期，不断对牵伸电机转速进行修正。
4.采用权利要求1-2任意一项所述的麻条或纱线动态均匀调整控制方法的系统，其特征在于，包括：喂入罗拉、牵伸罗拉、第一视觉传感器、第二视觉传感器、应力传感器、微处理器模块和伺服电机驱动模块，第一视觉传感器、第二视觉传感器、应力传感器和伺服电机驱动模块均与微处理器模块电性连接，喂入罗拉和牵伸罗拉通过传送带相连接；应力传感器用于检测麻条或纱线的应力应变值；第一视觉传感器用于采集喂入罗拉输出的麻条或纱线轮廓值；第二视觉传感器用于采集牵伸罗拉输出的麻条或纱线轮廓值；微处理器模块根据牵伸电机的初始转速和牵伸电机转速修正系数计算牵伸电机转速修正值；并根据牵伸电机修正转速周期，输出牵伸电机转速修正值。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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