CN1412547A - 虚拟条干均匀度测试仪 - Google Patents

Abstract

一种用于纱线、纱条质量检测的虚拟条干均匀度测试议，包括计算机、罗拉调速系统、传感器及其信号检测电路和信号调理电路，该计算机通过讯号线与罗拉调速系统相连，所述的传感器及其信号检测电路通过信号调理电路后与该计算机数据输入端相连，该计算机是安装有数据采集卡的通用型计算机；该计算机内设有专门用来存储测量数据的实时测量数据库；电容式传感器及信号检测电路和信号调理电路是仪器唯一的专用电路；所有信号的特殊滤波器和处理分析电路都由计算机内的硬件软化程序来完成；该罗拉调速系统是低干扰全数字化罗拉调速系统。仪器结构具有简易化、通用化、标准化和模块化的优点，使仪器稳定可靠，操作方便。

Description

虚拟条干均匀度测试仪

技术领域：

本发明涉及纺织测试仪器，特别是一种用于纱线、纱条质量检测的虚拟条干均匀度测试仪。

背景技术：

目前国际上最有影响力的纺织仪器生产企业是瑞士的乌斯特(Zellweger Uster)公司，乌斯特公司生产的电容式条干均匀度测试仪，其测试结果己成了国际公认的事实标准。其T作原理是利用电容传感器把以一定速度通过的纱线或纱条的质量变化转换为与之成比例的电信号，经放大和特殊滤波后检测出疵点、不匀率、变异系数和周期性的质量变异(波谱图)。这些测试结果被用来评价纱线质量，寻找生产工艺和设备的缺陷，以指导生产保障产品质量。乌斯特公司最新型号的条干均匀度测试仪是USTER TESTER4型，使用了带有乌斯特公司特殊硬件的个人计算机，具有1.5GB的存贮能力用于备份数据，有测试结果的图形输出，160通道的精细波谱分析，立体波谱图等。

乌斯特公司的4型条干均匀度测试仪性能稳定，使用方便，确实是一款比较优秀的产品。但其硬件专有，价格昂贵，升级不便。其开放性不够，第三方也难以为其开发应用软件。数据管理以文件形式存贮每组记录，存贮效率低，检索分析不便，难以充份有效地利用数据内含信息。

国内在八十年代由航空部的长岭厂和长风厂以乌斯特公司早期产品为蓝本，开发出国产条干均匀度测试仪，但在技术水平和性能上与乌斯特产品仍有相当差距，国内许多有实力的纺织厂还是愿意花数倍于国产条干均匀度测试仪价格从乌斯特购头条干均匀度测试仪。显然，单纯地仿制国外产品，是无法从根本上改变产品落后的被动局面。

发明内容：

本发明要解决的技术问题：

1、克服乌斯特公司4型条干均匀度测试仪的某些不足，即硬件专有、价格昂贵、升级不便；开放性不够，第三方难以为其开发应用软件；数据管理以文件形式存贮每组记录，存贮效率低、检索分析不便；

2、克服模拟式条干均匀度测试仪采用大量不同的模拟滤波器和计数器而造成仪器复杂的电路问题；

3、仪器结构尽量简易化、通用化、标准化和模块化，使仪器稳定可靠，操作方便。

本发明的技术解决方案如下：

一种用于纱线、纱条质量检测的虚拟条干均匀度测试议，包括计算机、罗拉调速系统、传感器及其信号检测电路和信号调理电路，该计算机通过讯号线与罗拉调速系统相连，所述的传感器及其信号检测电路通过信号调理电路后与该计算机数据输入端相连，其特点是：

①该计算机是安装有数据采集卡的通用型计算机；

②该计算机内设有专门用来存储测量数据的实时测量数据库；

③电容式传感器信号检测电路和信号调理电路是仪器唯一的专用电路；

④所有信号的特殊滤波器和处理分析电路都由计算机内的硬件软化程序来完成；

⑤该罗拉调速系统是低干扰全数字化罗拉调速系统；

所说的电容式传感器及其信号检测电路和信号调理电路采用干扰较小的线性稳压电源，并辅以分路供电，电源隔离，多级稳压措施，防止由电源引入干扰和噪声，采用高阶低通滤波器对信号进行滤波，对信号传输进行屏蔽和隔离。

所说的计算机的显示屏的主界面包括用户界面、数据采集及信号数字化处理、测量结果图形化显示及打印、实时测量数据库、数据检索及统计分析子界面。

所说的数据采集和信号数字化处理步骤如下：

①测试仪安装后，启动计算机，进入数据采集和信号数字化处理界面；

②根据测试要求，利用键盘或鼠标进行窗口操作或鼠标操作设定测试条件、采样速度和采样长度；

③测试，来自电容传感器的电信号经过信号调理之后，进入计算机通用数据采集卡经模数转换后变成数字信号；

④采样得到的数据由疵点检测软件和波谱分析软件进行实时处理；

⑤在实时数据处理过程中，软件自动校准，自动控制信号的放大倍数，自动消除传感器的温漂和时漂影响；

⑥经过软件处理的数字信号存入实时测量数据库；

⑦根据需要，实时测量数据库软件可以：实时存储测量数据；数据记录的加锁、去锁、删除；数据库备份、修复；历史数据调出、显示和排序。

所说的测量结果图形化显示及打印程序可以显示和打印出测量数据的波谱图、立体波谱图、不匀曲线图、变异-长度图、偏移率-门限图、线密度-频率图和波形分析图。

所说的数据检索及统计分析程序可完成下列功能：数据库读入、数据检索、数据图形显示、分类数据库创建、数据同步、趋势图和统计图。

本发明的技术效果：

1、采用虚拟仪器架构，以通用软硬件平台实现了通用和开放，采用硬件软化技术简化了硬件，革除了专用硬件，降低了生产成本；本发明的软硬件实现了通用化、标准化、模块化。数字信号处理由计算机软件进行，这与国内外某些同类仪器仍然使用外加数字信号处理器进行数字信号处理，而把个人计算机主要作为人机界面使用有所不同，与它们相比，本发明的硬件更简洁通用，成本更低廉。

2、首创建立了条干均匀度测试仪的实时测量数据库，使测量数据能高效、可靠地存贮。数据库的标准通用接口，为第三方应用软件的开发提供了基础，仪器的功能扩展前景广阔。

3、在数据库基础上开发出测量数据检索、统计和分析软件，可以有效地发掘和利用测量数据的内含信息，这是现有技术的同类仪器以文件形式存贮测量结果所无法实现的。

4、超低干扰全数字化罗拉调速系统。与国内同类产品采用的宽调速直流系统和交流变频调速系统相比，调速精度和稳定度更高，对仪器的测量干扰更小，几乎可以忽略。

5、采用完善的隔离屏蔽技术，革除了笨重的专用净化电源箱，简化设备、降低成本。

附图说明：

图1是本发明虚拟条干均匀度测试仪最佳实施例的硬件结构框图。

图2是本发明软件总体结构功能图。

图3是本发明测试数据波谱图。

图4是本发明测试数据三维波谱图。

图5是本发明测试数据变异系数长度图。

图6是本发明测试数据偏移率曲线。

图7是本发明测试数据线密度频率曲线。

图8是本发明测试数据波形分析图。

图中：

1-计算机  2-通讯线  3-全数字化罗拉调速系统

4-罗拉驱动电机  5-电容传感器及信号检测电路

6-信号调理电路  7-通讯线

具体实施方式：

先请参阅图1，图1是本发明虚拟条干均匀度测试仪最佳实施例的硬件结构框图，由图可见本发明虚拟条干均匀度测试仪包括：安装有数据采集卡的通用型计算机1、低干扰全数字化罗拉调速系统3、电容式传感器及信号检测电路5和信号调理电路6，该计算机1通过讯号线2与低干扰全数字化罗拉调速系统3控制罗拉驱动电机4的工作，该电容式传感器及其信号检测电路5经信号调理电路6和通讯线7与该计算机1数据输入端相连。

所述的计算机采用目前市场随处可见的通用计算机，数据采集卡选用被广泛应用的研华公司的通用卡，采用稳定可靠的Windows NT或Windows2000作为计算机操作系统，采用NTFS作为文件存贮格式，并在软件中规定用户无权修改和删除重要文件，而且程序采用模块方式编写，各模块之间相对独立，以利于维护和升级，使仪器性能可靠又低廉，技术成熟，无维护和维修的后顾之忧。

所述的电容式传感器及其信号检测电路5和信号调理电路6采用干扰较小的线性稳压电源，并辅以分路供电、电源隔离和多级稳压措施，防止由电源引入干扰和噪声，采用高阶低通滤波器对信号进行滤波，对信号传输进行了屏蔽和隔离，从而保证了仪器的测量精度。

本发明最为突出的关键是采用硬件软化技术简化硬件，基本革除了专用硬件，所有信号的特殊滤波器和处理分析电路都由计算机内专门的硬件软化程序来完成，所以本发明实施例的硬件构成十分简洁。

在实时数据处理过程中，还可利用软件自动校准、自动控制信号的放大倍数、自动地消除传感器的温漂和时漂的影响；

另一个较现有技术不同的特点是创建了实时测量数据库，使测量数据能高效、可靠地存贮。数据库的标准通用接口，为第三方应用软件的开发提供基础，仪器的功能扩展前景广阔。在数据库基础上开发出测量数据检索、统计和分析软件，可以有效地发掘和利用测量数据的内含信息，这是同类仪器以文件形式存贮测量结果所无法实现的。

本发明的软件总体功能结构如图2所示，计算机的显示屏的主界面包括用户界面、数据采集及信号数字化处理、测量结果图形化显示及打印、实时测量数据库、数据检索及统计分析子界面。

本发明虚拟条干均匀度测试仪数据采集和信号数字化处理步骤如下：

①测试仪安装后，启动计算机，进入数据采集和信号数字化处理界面；

②根据测试要求，利用键盘或鼠标进行窗口操作或鼠标操作设定测试条件、采样速度和采样长度；

③测试，来自电容传感器的电信号经过信号调理之后，进入计算机通用数据采集卡经模数转换后变成数字信号；

④采样得到的数据由疵点检测软件和波谱分析软件进行实时处理；

⑤在实时数据处理过程中，软件自动校准，自动控制信号的放大倍数自动消除传感器的温漂和时漂影响；

⑥经过软件处理的数字信号存入实时测量数据库；

⑦根据需要，实时测量数据库软件可以实时存储测量数据；数据记录的加锁、去锁、删除；数据库备份、修复；历史数据调出、显示和排序。

本发明的测量结果图形化显示及打印程序可以显示和打印出测量数据的波谱图，见图3，三维波谱图，如图4，不匀曲线图，变异-长度图，如图5，偏移率-门限图，如图6，线密度频率图，如图7，和波形分析图，如图8。

为了进一步发掘和利用大量数据的内含信息，本发明虚拟条干均匀度测试仪在实时测量数据库基础上开发出检索、统计和分析软件。

其主要功能是：

(1)按照用户设定条件，从指定数据库中检索出符合条件的数据记录。

(2)对检索出的数据进行统计、分析，并可视化显示结果。在更多的数据记录中进行趋势分析和数据分布情况统计，可以显示出数据所包含的许多有指导意义的有用信息。

(3)分类数据库创建，新数据筛选、增添。用户可以把检索结果存入新创建的分类数据库，因此只要设定合适的检索条件就可以按自己意愿分门别类地存放数据记录。用户也可以把检索结果存入存放同类数据的己建分类数据库，程序会自动剔除重复数据，以保证数据记录的唯一性。

(4)打印报表和图形。

本发明的技术效果：

1、采用虚拟仪器架构，以通用软硬件平台实现了通用和开放，采用硬件软化技术简化了硬件，革除了专用硬件，降低了生产成本；本发明的软硬件实现了通用化、标准化、模块化。数字信号处理由计算机软件进行，这与国内外某些同类仪器仍然使用外加数字信号处理器进行数字信号处理，而把个人计算机主要作为大机界面使用有所不同，与它们相比，本发明的硬件更简洁通用，成本更低廉。

2、首创建立了条干均匀度测试仪的实时测量数据库，使测量数据能高效、可靠地存贮。数据库的标准通用接口，为第三方应用软件的开发提供了基础，仪器的功能扩展前景广阔。

3、在数据库基础上开发出测量数据检索、统计和分析软件，可以有效地发掘和利用测量数据的内含信息，这是现有技术的同类仪器以文件形式存贮测量结果所无法实现的。

4、超低干扰全数字化罗拉调速系统。与国内同类产品采用的宽调速直流系统和交流变频调速系统相比，调速精度和稳定度更高，对仪器的测量干扰更小，几乎可以忽略。

5、采用完善的隔离屏蔽技术，革除了笨重的专用净化电源箱，简化设备、降低成本。

综上所述，仪器结构具有简易化、通用化、标准化和模块化的优点，使仪器稳定可靠，操作方便。

Claims (6)

1、一种用于纱线、纱条质量检测的虚拟条干均匀度测试议，包括计算机、罗拉调速系统、传感器及其信号检测电路和信号调理电路，该计算机通过讯号线与罗拉调速系统相连，所述的传感器及其信号检测电路通过信号调理电路后与该计算机数据输入端相连，其特征在于：

①该计算机是安装有数据采集卡的通用型计算机；

②该计算机内设有专门用来存储测量数据的实时测量数据库；

③电容式传感器及信号检测电路和信号调理电路是仪器唯一的专用电路；

④所有信号的特殊滤波器和处理分析电路都由计算机内的硬件软化程序来完成；

⑤该罗拉调速系统是低干扰全数字化罗拉调速系统。

2、根据权利要求1所述的虚拟条干均匀度测试仪，其特征在于对电容式传感器及其信号检测电路和信号调理电路采用干扰较小的线性稳压电源，并采用分路供电，电源隔离和多级稳压措施；采用高阶低通滤波器对信号进行滤波，对信号传输进行屏蔽和隔离。

3、根据权利要求1所述的虚拟条干均匀度测试仪，其特征在于该计算机的显示屏的主界面包括用户界面、数据采集及信号数字化处理、测量结果图形化显示及打印、实时测量数据库、数据检索及统计分析子界面。

4、根据权利要求3所述的虚拟条干均匀度测试仪，其特征在于所述的数据采集和信号数字化处理步骤如下：

①测试仪安装后，启动计算机，进入数据采集和信号数字化处理界面；

②根据测试要求，利用键盘或鼠标进行窗口操作或鼠标操作设定测试条件、采样速度和采样长度；

③测试，来自电容传感器的电信号经过信号调理之后，进入计算机通用数据采集卡经模数转换后变成数字信号；

④采样得到的数据由疵点检测软件和波谱分析软件进行实时处理；

⑤在实时数据处理过程中，软件自动校准，自动控制信号的放大倍数自动消除传感器的温漂和时漂影响；

⑥经过软件处理的数字信号存入实时测量数据库；

⑦根据需要，实时测量数据库软件可以：实时存储测量数据；数据记录的加锁、去锁、删除；数据库备份、修复；历史数据调出、显示和排序。

5、根据权利要求3所述的虚拟条干均匀度测试仪，其特征在于所述测量结果图形化显示及打印程序可以显示和打印出测量数据的波谱图、立体波谱图、不匀曲线图、变异-长度图、偏移率-门限图、线密度-频率图和波形分析图。

6、根据权利要求3所述的虚拟条干均匀度测试仪，其特征在于所述的数据检索及统计分析程序可完成下列功能：数据库读入、数据检索、数据图形显示、分类数据库创建、数据同步、趋势图和统计图。

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