CN118183394A - 一种纱线收卷调节系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纱线收卷调节系统和方法，通过数据平台和模型平台对纱线收卷装置上的卷绕轴、导纱装置和传动系统进行数据收集和建模，并根据建模对纱线收卷装置上的参数进行分析，调控单元根据分析结果对纱线收卷装置进行参数调节，能够在纱线卷绕过程中对纱线收卷装置的参数进行实时监控和修正，能够保证纱线始终保持稳定工作，解决了现有技术中纱线收卷时发生层叠现象的缺陷；对纱线卷绕装置参数再次进行采集并反馈至模型单元时，增加补偿调节量，能够保证数据传输后的参数与实时参数相匹配，提高数据精度，能够减少数据在经历传输后发生的滞后性，能够使得传输的数据接近实时数据，增强建模准确性，保证调节过程的准确度。
Description
技术领域
本发明涉及一种纱线收卷技术领域，尤其涉及一种纱线收卷调节系统和方法。
背景技术
纱线收卷系统是纺织工业中用于将纱线从纺纱机上收集和卷绕起来的系统。这个系统通常包括纱线收集装置、纱线传送装置、纱线卷绕装置等组成部分。纱线收卷系统的主要功能是将纺纱机上生产的纱线按照规定的要求进行收集和卷绕，以便后续工序的使用或销售。这个系统可以提高生产效率，保证纱线的质量，减少纱线损耗等。
现有技术CN 105926105 A公开了一种纱线收卷整经系统，纱线收卷整经系统包括：用于提供支撑并分别包括后段和前段的第一支架及第二支架、架设于第一支架的后段及第二支架的后段之间的定型压辊机构、以及夹设于第一支架的前段及第二支架的前段之间的往复排线机构以及沿水平轴线设置的整经轴，能够对多种尺寸的纱线进行收卷整经，但在收卷过程中，随着纱线卷绕直径的增大，纱线会发生层叠现象，影响收卷效果。
因此，有必要对现有技术中的纱线收卷系统进行改进，以解决上述问题。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种纱线收卷调节系统和方法，旨在解决现有技术中纱线收卷时发生层叠现象的缺陷。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种纱线收卷调节系统和方法，包括：
纱线卷绕装置，用于将纱线进行卷绕，包括：机架，和设置在所述机架上的卷绕轴，以及分别设置在所述机架上的导纱装置和传动系统；所述传动系统控制所述卷绕轴进行转动，所述导纱装置用于引导纱线进入所述卷绕轴；
数据平台，用于对纱线卷绕过程的数据进行收集和预处理，包括：数据收集单元和数据处理单元，所述数据收集单元分别与所述卷绕轴、所述导纱装置和所述传动系统连接；
模型单元，用于对纱线卷绕过程进行模型构建，与所述数据平台连接，将所述数据平台的预处理数据构建纱线卷绕模型，根据所述纱线卷绕模型分析纱线卷绕情况；
调控单元，用于调控纱线卷绕装置的工作参数，分别与所述纱线卷绕装置和所述模型单元连接，所述模型单元根据分析情况制定调整参数并发送至所述调控单元，所述调控单元根据调整参数对纱线卷绕装置参数进行调整。
本发明一个较佳实施例中，所述纱线卷绕过程的数据为卷绕轴转速、纱线卷绕半径、卷绕轴半径和卷绕轴上的纱线张力。
本发明一个较佳实施例中，所述数据收集单元包括但不限于视觉传感器、张力传感器和光电传感器。
本发明一个较佳实施例中，所述数据处理单元对数据进行预处理，预处理的内容包括但不限于数据清洗、数据转换和数据降维。
本发明一个较佳实施例中，所述模型单元基于机器学习算法和多模态学习算法，对数据进行分析融合处理，构建基于时间轴的动态模型。
本发明一个较佳实施例中，所述调控单元包括中央处理单元和若干执行器，中央处理单元将模型单元发送的调整参数根据数据类型分别发送至若干执行器上，若干执行器分别与纱线卷绕装置连接并调整纱线卷绕装置上的参数。
为达到上述目的，本发明采用的第二套技术方案为：一种纱线收卷调节系统的使用方法，基于一种纱线收卷调节系统，包括以下步骤：
S1：所述纱线卷绕装置对纱线进行卷绕，所述数据平台对纱线卷绕装置进行数据收集和预处理，并发送至所述模型单元；
S2：所述模型单元根据数据进行模型构建，并根据构建模型分析纱线卷绕情况，将分析情况结果转化为调整参数并发送至所述调控单元；
S3：所述调控单元根据调整参数对所述纱线卷绕装置进行参数调整，所述纱线卷绕装置上的纱线层叠现象改善；
S4：所述数据平台对所述纱线卷绕装置参数再次进行采集，并反馈至所述模型单元，与构建模型进行对比，并判断是否需要再次对所述纱线卷绕装置进行参数调整，并对构建模型进行更新。
本发明一个较佳实施例中，所述S1中对纱线卷绕装置进行数据收集时，数据收集频率逐渐增加，数据收集频率范围为1次/秒-3次/秒。
本发明一个较佳实施例中，所述S3中对纱线卷绕装置进行参数调整时，调整的参数包括但不限于纱线间距、卷绕张力和卷绕速度。
本发明一个较佳实施例中，所述S4中对纱线卷绕装置参数再次进行采集并反馈至模型单元时，增加补偿调节量。
本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：
(1)本发明提供了一种纱线收卷调节系统和方法，通过数据平台和模型平台对纱线收卷装置上的卷绕轴、导纱装置和传动系统进行数据收集和建模，并根据建模对纱线收卷装置上的参数进行分析，调控单元根据分析结果对纱线收卷装置进行参数调节，通过数据对比降低层叠现象出现的风险，相比于现有技术中的纱线收卷系统，能够在纱线卷绕过程中对纱线收卷装置的参数进行实时监控和修正，能够保证纱线始终保持稳定工作，解决了现有技术中纱线收卷时发生层叠现象的缺陷。
(2)本发明中，预处理的内容包括但不限于数据清洗、数据转换和数据降维，模型单元基于机器学习算法和多模态学习算法，对数据进行简单化和清晰化，确保输入到模型单元的数据质量高，提高生成的模型质量，相比于现有技术，能够减少生成模型的工作量，提高模型的准确性和生成效率，能够在保证模型精度的同时减少数据传输时间。
(3)本发明中，生成模型后，重新对数据进行采集，并与模型进行对比，根据对比结果判断是否需要继续调节，并对模型进行更新，能够增加调节准确率，相比于现有技术，能够在多次对比中持续性对纱线收卷装置进行调节，并根据对比数据对模型进行更新，提高模型预测精确度。
(4)本发明中，对纱线卷绕装置参数再次进行采集并反馈至模型单元时，增加补偿调节量，能够保证数据传输后的参数与实时参数相匹配，提高数据精度，相比于现有技术，能够减少数据在经历传输后发生的滞后性，能够使得传输的数据接近实时数据，增强建模准确性，保证调节过程的准确度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；
图1是本发明的优选实施例的立体结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1所示，一种纱线收卷调节系统和方法，包括：
纱线卷绕装置，用于将纱线进行卷绕，包括：机架，和设置在机架上的卷绕轴，以及分别设置在机架上的导纱装置和传动系统；传动系统控制卷绕轴进行转动，导纱装置用于引导纱线进入卷绕轴。
数据平台，用于对纱线卷绕过程的数据进行收集和预处理，包括：数据收集单元和数据处理单元，数据收集单元分别与卷绕轴、导纱装置和传动系统连接。
模型单元，用于对纱线卷绕过程进行模型构建，与数据平台连接，将数据平台的预处理数据构建纱线卷绕模型，根据纱线卷绕模型分析纱线卷绕情况。
调控单元，用于调控纱线卷绕装置的工作参数，分别与纱线卷绕装置和模型单元连接，模型单元根据分析情况制定调整参数并发送至调控单元，调控单元根据调整参数对纱线卷绕装置参数进行调整。
传动系统为电机等能够提供动力的装置，能够使得卷绕轴进行周期性转动。卷绕轴对纱线进行卷绕支撑，卷绕轴提供了固定的支撑点，纱线在卷绕过程中需要绕着这个轴进行有序的卷绕，卷绕轴的位置和稳定性直接影响到纱线卷绕的质量和效率。
导纱装置确保纱线从供纱源平稳地传递到卷绕轴，减少在传递过程中发生的拉伸或断裂的可能性。导纱装置通过调整纱线引导过程中的位置，使得纱线在引导过程中的张力大小的张力稳定性进行调节。
纱线卷绕过程的数据为卷绕轴转速、纱线卷绕半径、卷绕轴半径和卷绕轴上的纱线张力。卷绕轴转速指的是卷绕轴在单位时间内旋转的次数，卷绕轴转速决定了纱线被卷绕到卷绕轴上的速度，转速过快会导致纱线张力过大，纱线容易断裂或者卷绕不均匀；而转速过慢则会影响卷绕效率；纱线卷绕半径是指纱线在卷绕轴上形成的卷绕层的半径，纱线卷绕半径为卷绕轴中心到纱线卷层最外圈边缘的距离，卷绕半径的控制能够保持纱线的均匀性和防止过度张力；卷绕轴半径的大小直接影响到纱线在卷绕轴上的排列密度和纱线张力；卷绕轴上的纱线张力是指纱线在卷绕轴上所承受的拉力。
数据收集单元包括但不限于视觉传感器、张力传感器和光电传感器。视觉传感器指的是图像采集设备，能够用于捕捉纱线卷绕过程中的视觉信息，如排列情况；张力传感器用于测量和监控纱线在卷绕过程中的张力，分别设置于卷绕轴上和导纱装置上，能够对纱线张力进行及时的检测；光电传感器利用光束来检测物体的存在或通过，能够检测纱线卷绕半径的增加速度，当纱线卷绕半径的增加速度发生异常时，根据增加速度变化量判断发生层叠或者断线现象。
数据处理单元对数据进行预处理，预处理的内容包括但不限于数据清洗、数据转换和数据降维。数据清洗指的是修正或删除错误的数据点、填补缺失值、去除重复记录等，将数据进行完善化；数据转换指的是数据从一种格式转换为另一种格式，或者对数据进行标准化、归一化处理的过程；数据降维指的是通过主成分分析等方法减少数据的维度，同时尽可能保留原始数据的重要信息，以简化模型并减少计算复杂度。
模型单元基于机器学习算法和多模态学习算法，对数据进行分析融合处理，构建基于时间轴的动态模型。机器学习算法是一种监督学习算法，用于数据分类和回归分析，多模态学习算法将来自不同数据源或不同类型数据进行整合和联合建模，能够提高数据的多种类结合和动态预测能力，提高建模拟合度。
调控单元包括中央处理单元和若干执行器，中央处理单元将模型单元发送的调整参数根据数据类型分别发送至若干执行器上，若干执行器分别与纱线卷绕装置连接并调整纱线卷绕装置上的参数。中央处理单元为计算机等具有数据计算能力的部件，执行器执行具体的物理调整动作，如调整卷绕轴的转速、导纱装置的张力等，执行器可以是电机、气缸、液压缸等。
为达到上述目的，本发明采用的第二套技术方案为：一种纱线收卷调节系统的使用方法，基于一种纱线收卷调节系统，包括以下步骤：
S1：纱线卷绕装置对纱线进行卷绕，数据平台对纱线卷绕装置进行数据收集和预处理，并发送至模型单元。
S2：模型单元根据数据进行模型构建，并根据构建模型分析纱线卷绕情况，将分析情况结果转化为调整参数并发送至调控单元。
S3：调控单元根据调整参数对纱线卷绕装置进行参数调整，纱线卷绕装置上的纱线层叠现象改善。
S4：数据平台对纱线卷绕装置参数再次进行采集，并反馈至模型单元，与构建模型进行对比，并判断是否需要再次对纱线卷绕装置进行参数调整，并对构建模型进行更新。
S1中对纱线卷绕装置进行数据收集时，数据收集频率逐渐增加，数据收集频率范围为1次/秒-3次/秒。随着数据收集频率的增加，能够更快地识别出需要调整的情况，这模型单元可以更迅速地接收到最新数据，并及时生成调整参数，调控单元也能够更快地对纱线卷绕装置进行调整，从而减少因响应延迟造成的质量问题，且初始数据收集频率较低，能够对构建模型逐渐生成，并在生成后逐渐进行完善，能够协调数据收集过程，避免数据生成过快导致处理时间不足。
S2中生成的构建模型包括但不限于回归模型、支持向量机和决策树。回归模型适合于连续数据的预测，支持向量机在处理高维数据时表现出色，而决策树易于理解和解释，适合于分类问题。使用这些模型能够处理大量的数据，并且可以识别和处理数据中的非线性关系。
S3中对纱线卷绕装置进行参数调整时，调整的参数包括但不限于纱线间距、卷绕张力和卷绕速度。纱线间距是指纱线在卷绕过程中相邻纱线之间的距离，适宜的纱线间距可以有效防止纱线间距过小导致的层叠；适当的张力可以确保纱线在卷绕过程中保持适当的紧密度，避免过松导致的层叠或过紧导致的纱线损伤；卷绕速度的快慢会影响纱线的排列和层叠情况。速度过快可能导致纱线排列不整齐，从而引发层叠。
以下是关于纱线调整过程的公式：
δ＝(Ts)％(Td)
其中，δ为纱线卷绕周期与卷筒卷绕周期的模运算结果，Ts为纱线卷绕周期，Td为卷筒卷绕周期，R为纱线卷绕半径，r为卷筒卷绕半径，v为纱线卷绕速度，ns为卷筒转速。
当模运算结果接近于0时表示纱线卷绕周期和卷筒卷绕周期比值接近为整数，此时接近纱线发生层叠的条件，需进行调节参数避免发生层叠现象。
其中，α为层叠系数，Vt为随时间变化的卷绕速度，Tt为随时间变化的张力，ρ为纱线密度，Rt为随时间变化的纱线卷绕直径，S为纱线间距，E为纱线弹性模量。
层叠系数是用于描述纱线卷绕过程中层叠现象的指标，层叠系数的大小可以用于评估纱线卷绕质量的好坏。较高的层叠系数通常意味着纱线卷绕过程中层叠现象较为严重，通过层叠系数能够进行层叠现象的判断以及纱线卷绕装置参数的调整。
S4中对纱线卷绕装置参数再次进行采集并反馈至模型单元时，增加补偿调节量。补偿调节是通过预测干扰，用补偿的方式进行调节的一种机制。使用补偿调节能够提高系统性能，保持系统稳定性。
β为补偿量，是Tp是短时间内预测的纱线张力，T为目标纱线张力，ω为纱线卷绕加速度，K1、K2和K3分别是补偿增益系数，A、B和C调整补偿项的系数。
调控单元根据补偿量计算公式计算出的补偿值对纱线卷绕装置参数进行超时调节，确保纱线卷绕过程中张力的稳定性和一致性的同时减少张力测试的滞后性问题，能够在系统的稳定性、快速性和准确性之间找到平衡。
以上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技术性范围。
Claims (10)
1.一种纱线收卷调节系统，其特征在于，包括：
纱线卷绕装置，用于将纱线进行卷绕，包括：机架，和设置在所述机架上的卷绕轴，以及分别设置在所述机架上的导纱装置和传动系统；所述传动系统控制所述卷绕轴进行转动，所述导纱装置用于引导纱线进入所述卷绕轴；
数据平台，用于对纱线卷绕过程的数据进行收集和预处理，包括：数据收集单元和数据处理单元，所述数据收集单元分别与所述卷绕轴、所述导纱装置和所述传动系统连接；
模型单元，用于对纱线卷绕过程进行模型构建，与所述数据平台连接，将所述数据平台的预处理数据构建纱线卷绕模型，根据所述纱线卷绕模型分析纱线卷绕情况；
调控单元，用于调控纱线卷绕装置的工作参数，分别与所述纱线卷绕装置和所述模型单元连接，所述模型单元根据分析情况制定调整参数并发送至所述调控单元，所述调控单元根据调整参数对纱线卷绕装置参数进行调整。
2.根据权利要求1所述的一种纱线收卷调节系统，其特征在于：所述纱线卷绕过程的数据为卷绕轴转速、纱线卷绕半径、卷绕轴半径和卷绕轴上的纱线张力。
3.根据权利要求1所述的一种纱线收卷调节系统，其特征在于：所述数据收集单元包括但不限于视觉传感器、张力传感器和光电传感器。
4.根据权利要求1所述的一种纱线收卷调节系统，其特征在于：所述数据处理单元对数据进行预处理，预处理的内容包括但不限于数据清洗、数据转换和数据降维。
5.根据权利要求1所述的一种纱线收卷调节系统，其特征在于：所述模型单元基于机器学习算法和多模态学习算法，对数据进行分析融合处理，构建基于时间轴的动态模型。
6.根据权利要求1所述的一种纱线收卷调节系统，其特征在于：所述调控单元包括中央处理单元和若干执行器，中央处理单元将模型单元发送的调整参数根据数据类型分别发送至若干执行器上，若干执行器分别与纱线卷绕装置连接并调整纱线卷绕装置上的参数。
7.一种纱线收卷调节系统的使用方法，基于权利要求1-6中任一项所述的一种纱线收卷调节系统，其特征在于，包括以下步骤：
S1：所述纱线卷绕装置对纱线进行卷绕，所述数据平台对纱线卷绕装置进行数据收集和预处理，并发送至所述模型单元；
S2：所述模型单元根据数据进行模型构建，并根据构建模型分析纱线卷绕情况，将分析情况结果转化为调整参数并发送至所述调控单元；
S3：所述调控单元根据调整参数对所述纱线卷绕装置进行参数调整，所述纱线卷绕装置上的纱线层叠现象改善；
S4：所述数据平台对所述纱线卷绕装置参数再次进行采集，并反馈至所述模型单元，与构建模型进行对比，并判断是否需要再次对所述纱线卷绕装置进行参数调整，并对构建模型进行更新。
8.根据权利要求7所述的一种纱线收卷调节系统的使用方法，其特征在于：所述S1中对纱线卷绕装置进行数据收集时，数据收集频率逐渐增加，数据收集频率范围为1次/秒-3次/秒。
9.根据权利要求7所述的一种纱线收卷调节系统的使用方法，其特征在于：所述S3中对纱线卷绕装置进行参数调整时，调整的参数包括但不限于纱线间距、卷绕张力和卷绕速度。
10.根据权利要求7所述的一种纱线收卷调节系统的使用方法，其特征在于：所述S4中对纱线卷绕装置参数再次进行采集并反馈至模型单元时，增加补偿调节量。
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