CN1648305A - 智能纱线探测器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于储纬器的能够自动调整有纱无纱判定阈值的智能纱线探测器，它包括有两个光电传感器SEN1、SEN2，一个MCU(微控制器，也称作“单片计算机”)和至少一个无纱/有纱设定开关SW1及储纱鼓反光镜面等部分，该储纬器在工作过程中能够自动调整有纱无纱判定阈值，从而克服了储纬器纱线探测器调试难、纱线探测器缺乏互换性和运行不稳定的缺点。

Description

智能纱线探测器

                          一、技术领域

本发明涉及一种纱线探测器，属于纺织机械领域。

                          二、背景技术

在纱线的纺织生产加工、储存和供应的工艺过程中需要使用无机械接触的纱线探测器。例如在储纬器探测基本上横向于纱线轴线方向运动的纱线线圈。现有的光电传感器大多都是使用红外光电器件、比较器、电位器何反光镜面等组成，发光二极管向反光镜面投射一束光线，当反光镜面于光电元件之间没有纱线时，光敏器件将接收到较强的反射光，反之当反光镜面于光电元件之间有纱线时，光敏器件将接收到较弱的反射光。通过比较电路对光敏器件的输出信号的幅值进行比较技能鉴别传感器探测部位有无纱线。对于有着间断圆柱表面的间隔排纱转鼓式储纬器其纱线探测器至少需要两组传感器，才能保证在储纱鼓转动过程的任意时刻都至少有一个传感器处于正常的工作状态。例如：CN1389608A所描述的储纬器，其纱线探测器就包含有两个传感器，通过比较电路对两个传感器所属出的信号进行判定，从而确定传感器所对应的储纱鼓表面是否有纱线。该纱线探测器电路简洁，但由于光电器件的离散性很大，设置比较电平的电位器的调试较麻烦，而且随着元器件参数的老化原来合适的参数又需要重新调试，再有就是该纱线探测器的互换性较差。

                          三、发明内容

本发明旨在提供一种用于储纬器的能够自动调整有纱无纱判定阈值的智能纱线探测器，从而克服了储纬器纱线探测器调试难、纱线探测器缺乏互换性和运行不稳定的缺点。

本发明所述的智能纱线探测器包括有两个光电传感器SEN1、SEN2，一个MCU(微控制器，也称作“单片计算机”)和至少一个无纱/有纱设定开关SW1及储纱鼓反光镜面等部分，其主要技术要点是：

1.光电传感器SEN1、SEN2，一个MCU(微控制器，也称作“单片计算机”)，一个无纱/有纱设定开关SW1设置于一个电子线路板安装在上，电子线路板(1)纱线探测器座内，纱线探测器座安装在外纱鼓(4)和内纱鼓(3)的外侧，与储纱鼓保持一定距离，其间有纱线经过。LED1、LED2的引线也焊在电路板上；P1、P2分别是两个传感器投射的光点，其间的距离大于外纱鼓的槽宽，小于外纱鼓圆柱面连续段的宽度。当传感器的光点投射在外纱鼓圆柱面连续段时，如果此处无纱，由于是正对反光镜面，敏感器件接收到的光线最多，故传感器的敏感元件就会输出各自的低的谷值电平；若传感器的光点不在外纱鼓圆柱面连续段时，由于光的散射，敏感元件接收到的光线就会减少，其敏感元件的输出一定比正对镜面时高；当反光镜面上缠绕有纱线时，由于纱线的散射作用，无论光点是否对准反光镜，敏感元件都将输出较高的峰值电平。工作时，储纱鼓由驱动马达拖动旋转并将纱线缠绕在储纱鼓的圆柱面上供织布机引纬，而马达则受纱线探测器的控制。

2.在储纬器工作过程中，纱线探测器中的MCU不断地对传感器SEN1、SEN2的输出信号进行采样、分析，将每个传感器输出信号的峰值和谷值分别进行综合平均，并按照平均峰值和平均谷值的中值自动作为有纱无纱的判定阈值，并输出代表有纱或无纱的控制信号，控制储纬器的电机停车或运转。

3.探测器的输出信号是由MCU发出的，MCU通过对来自不同传感器的检测信号进行综合分析，MCU在电源正常的情况下将捕捉来自传感器信号的每一个峰值和谷值，并对不断地对峰值和谷值的平均值进行修正，解算出这些峰值和谷值随时间、温度和其它环境参数变化的规律，并将相关参数存储起来。当任意一个传感器的信号小于MCU内部为其所设的无纱判定范围时，MCU就输出无纱信号；反之当两个传感器的信号都落入MCU内部为各自所设的有纱判定范围时，MCU就输出有纱信号。

4.本发明所述智能纱线探测器，在正常使用时不需要人工调节。当储纬器装配完成后，将纱线穿好，接通电源储纬器将会转动；当纱线绕满储纱鼓后按一下开关SW1(时间很短，一般应小于1秒)，MCU就会将此时传感器所处的状态认作是有纱状态，将此时各传感器的输出认作为一个峰值，MCU就会立即发出有纱停车信号，储纬器就会自动停车，以后储纬器便进入正常的工作状态。

5.当长时间使用反光系数较小的纱线突然要改为反光率较大的纱线时储纬器有可能不会停车，此时只要按下开关SW1并保持较长时间(一般应在2秒以上)后，MCU就会将此时传感器所处的状态认作是无纱状态，将此时各传感器的输出认作为一个谷值，MCU就会立即发出无纱运转信号，储纬器就重新会转动起来。松开开关SW1，待纱线绕满储纱鼓后再按一下开关SW1(时间很短，一般应小于1秒)，储纬器就会自动停车并进入正常工作状态。

6.MCU最好具有A/D功能，以便对模拟信号进行采样。若使用无A/D功能的MCU时，可以使用外置独立的A/D转换电路、或将传感器输出的模拟信号用V/F转换电路转变成频率信号、或用PWM调制电路转换成PWM信号，再由MCU读取。

7.MCU最好具有FLASHI，以便将内部数据保存供下次开机使用。若是用没有FLASHI的MCU时可以采用外接FLASHI或使用电池或电容器做的掉电保护线路；如果没有失电数据存储，那么在储纬器重新通电启动时有可能会工作不正常，每次通电后都有可能需要按发明内容的第8条操作，比较麻烦。MCU在电源正常的情况下将记录来自传感器的信号的最大值和最小值，并对不同时期的最大值和最小值进行综合平均，解算出这些峰值和谷值随时间、温度和其它环境参数变化的规律，并将相关参数存储起来。

8.本发明所述智能纱线探测器，在生产和使用时不需要人工调节。当储纬器装配完成后，将纱线穿好，加电后储纬器将会转动；当纱线绕满储纱鼓后按一下开关SW1(时间很短，一般应小于1秒)，MCU就会将此时传感器所处的状态认作是有纱状态，将此时各传感器的输出认作为一个峰值，MCU就会立即发出有纱停车信号，储纬器就会自动停车，以后储纬器便进入正常工作状态。

9.本发明所述智能纱线探测器，在储纱鼓反光镜面的表面设置有经过专门处理的能强烈吸光的黑色涂层，如镀黑格或黑镍的涂层；海棉阻尼套也是黑色的。当外纱鼓外纱鼓被传感器投射光所照部位的一圈除了能使用抛光反光镜面外还可以使用为能强烈吸光的黑色涂层时。此时传感器输出的峰谷值与有无纱线的逻辑关系将颠倒。

10.当传感器敏感元件采用类似图6的接法时，传感器输出的峰谷值与有无纱线的逻辑关系将颠倒。

按照上述原理设计的本发明与现有技术相比具有以下优点：

1.本发明所述智能纱线探测器，在制造和使用时不需要人工调节，简化了繁琐的调试工作，降低了制造成本，提高了生产效率。

2.本发明所述智能纱线探测器能够自动跟踪传感器检测信号随时间、温度及环境的变化，保证准确可靠的工作，从而提高储纬器的可靠性和工作效率。

                       四、附图说明

图1是本发明的结构示意图。

其中：(1)为电子线路板，(2)为纱线探测器座，(3)为内纱鼓的鼓翅，(4)为外纱鼓，(5)为阻尼海绵套，SW1为无纱/有纱设定开关，MCU为微控制器，LED1、LED2分别为两个传感器的发光器件，SEN1、SEN2分别为两个传感器的光敏器件。

图2是本发明的一个实施例的电子线路示意图。

其中：LED1、LED2是两个是传感器的发光二极管，SEN1、SEN2是两个传感器的光敏二极管，R1是发光二极管的限流电阻，R2、R3分别是SEN1、SEN2的负载电阻，MCU是微控制器，SW1是无纱/有纱设定开关。

SEN1、SEN2分别接收经由储纱鼓表面反射的LED1、LED2所发出的光线。当储纱鼓的表面没有纱线时，SEN1、SEN2将接收到较多的光线，其输出为较低电平；反之当储纱鼓的表面有纱线时，SEN1、SEN2将接收到较少的光线，其输出为较高电平。

SEN1、SEN2的输出信号送到MCU的A/D端口，MCU将对SEN1、SEN2的输出信号不断的量化、综合和分析，将每个传感器输出信号的峰值和谷值分别进行综合平均，并按照平均峰值和平均谷值的中值自动作为有纱无纱的判定阈值，并输出代表有纱或无纱的控制信号，控制储纬器的电机停车或运转。

在储纬器组装完毕第一次使用时，将纱线穿好，加电后储纬器将会转动；当纱线绕满储纱鼓后按一下无纱/有纱设定开关SW1(小于1秒)，MCU就输出有纱信号，储纬器就会停车，以后储纬器便进入自动工作状态，只要储纱鼓上的缠绕的纱不足，纱线探测器就会发出无纱信号并控制电动机运转。

在使用中因特殊情况致使储纬器不能正常工作时，储纬器有可能不会停车(例如：当长时间使用反光系数很小的纱线突然要改为反光率特别大的纱线时)，此时只要按下设定开关SW1并保持较长时间(若干秒)后储纬器就重新会转动起来。松开设定开关SW1，待纱线缠满储纱鼓后再按一下设定开关SW1(小于1秒)，储纬器就会自动停车，以后储纬器便进入正常工作状态。

附图3是本发明的另一实施例的电子线路示意图。

在该实施例中MCU内部不带A/D转换器，所以为了能使MCU处理来自传感器的模拟信号，在两个光敏器件的输出与MCU的输入之间各插进了一个V/F转换器(或PWM调制器)，将传感器输出的模拟量转换为脉冲频率信号(或脉冲宽度信号)，MCU通过其内部的定时/计数器测量出输入信号的频率(或脉冲的宽度)就能得到模拟量的大小，MCU其它的数据处理分析方法与图1中的相同。

附图4是本发明的另一实施例的电子线路示意图。

在该实施例中分别设有两个独立的无纱设置开关SW2和有纱设定开关SW3。

附图5是本发明的另一实施例的电子线路示意图。在该实施例中无纱有纱设定开关SW4采用1刀3位的开关，W、Y两个位置分别代表无纱和有纱，中间的O位置悬空，通常状态此开关的总是处在O的位置。用此种开关的好处是在操作时不必对开关按下的时间长短做严格要求。

                       五、具体实施例

本发明所述纱线探测器的一种实施方案如图1所示，其纱线探测器的电气原理如图2所示。纱线探测器座安装在储纱鼓的外侧，与储纱鼓保持一定距离，其间有纱线经过。P1、P2分别是两个传感器投射的光点，其间的距离大于外纱鼓的槽宽，小于外纱鼓圆柱面连续段的宽度。电子线路板1装在纱线探测器座里，其上焊有MCU、SW1等元器件，LED1、LED2和SEN1、SEN2的引线也焊在电路板上。工作时，驱动马达拖动储纱鼓旋转并将纱线缠绕在储纱鼓的圆柱面上供织布机引纬。

当传感器的光点投射在外纱鼓圆柱面连续段时，如果此处无纱，由于是正对反光镜面，敏感器件接收到的光线最多，故传感器的敏感元件就会输出各自的低的谷值电平；若传感器的光点不在外纱鼓圆柱面连续段时，由于光的散射，敏感元件接收到的光线就会减少，其敏感元件的输出一定比正对镜面时高；当反光镜面上缠绕有纱线时，由于纱线的散射作用，无论光点是否对准反光镜，敏感元件都将输出较高的峰值电平。

由于两个传感器投射的光点的间距大于外纱鼓的槽宽，小于外纱鼓圆柱面连续段的宽度，所以无论储纱鼓相对于纱线探测器转到什么角度，总是至少有一个传感器的探测光点投射在外纱鼓圆柱面连续段的反光镜面上。因此只要探测光点处没有纱线，两个传感器至少有一个输出其谷值电平。

根据上述关系，只要有一个传感器输出自己的谷值电平，MCU就判储纬器的被探测部位无纱。反之当两个传感器都输出较高电平时，MCU就判储纬器的被测部位有纱。

由于传感器所用的器件特性参数会随时间、温度发生变化，MCU将通过不断地对传感器SEN1、SEN2的输出信号进行采样、分析，将每个传感器输出信号的峰值和谷值分别进行综合平均，并按照平均峰值和平均谷值的中值自动作为有纱无纱的判定阈值，并输出代表有纱或无纱的控制信号，控制储纬器的电机停车或运转。

探测器的输出信号是由MCU发出的。当任意一个传感器的信号小于MCU内部为其所设的无纱判定范围时，MCU就输出无纱信号；反之当两个传感器的信号都落入MCU内部为各自所设的有纱判定范围时，MCU就输出有纱信号。

MCU还将相关参数存储在其内部的FLASHI存储器中，供下次开机时掉用，从而可避免了因器件老化造成的传感器输出信号的漂移。

电气原理图如图3是使用片内无A/D转换器的MCU时的解决方案。为使片内无A/D转换器的MCU能处理传感器输出的模拟信号，在SEN1、SEN2的输出到MCU的输入之间分别插入一个V-F变换器(电压-频率变换器)或PWM调制器(脉冲宽度调制器)，将模拟电压变换成具有数字信号幅值的频率信号或PWM信号。MCU通过内部的定时/计数器将频率信号或PWM信号转换成数字量后就可以进行分析运算了。

在储纬器组装完毕首次使用时，将纱线穿好，加电后储纬器将会转动；当纱线绕满储纱鼓后按一下无纱/有纱设定开关SW1(小于1秒)，MCU就输出有纱信号，储纬器就会停车，以后储纬器便进入自动工作状态，只要储纱鼓上的缠绕的纱不足，纱线探测器就会发出无纱信号并控制电动机运转。

在使用中因特殊情况致使储纬器不能正常工作时，储纬器有可能不会停车(例如：当长时间使用反光系数很小的纱线突然要改为反光率特别大的纱线时)，此时只要按下设定开关SW1并保持较长时间(若干秒)后储纬器就重新会转动起来。松开设定开关SW1，待纱线缠满储纱鼓后再按一下设定开关SW1(小于1秒)，储纬器就会自动停车，以后储纬器便进入正常工作状态。

无纱/有纱开关可以象图4那样用两只独立的开关去实现；也可以象图5那样用一个1刀3位的开关来实现，此开关最好能在不按时自动复位到O位置。

图6是敏感器件采用光敏晶体管，内外纱鼓受光部位为吸光黑色表面时的控制线路。当传感器的光点投射在外纱鼓圆柱面连续段时，如果此处无纱，敏感器件接收到的光线最少，故传感器的敏感元件产生的光电流最少，由于负载电阻的一端接地，输出谷值电平，表示无纱；若传感器的光点橱有纱时，由于纱线对光的散射，将有较强的光线被光敏器件接受，敏感元件的光电流就会增大，传感器输出高电平，表示有纱。

Claims (8)

1.一种用于间隔储纱转鼓式储纬器的智能纱线探测器，其特征是该智能纱线探测器包括有两个光电传感器SEN1、SEN2，一个MCU(微控制器，也称作“单片计算机”)和至少一个无纱/有纱设定开关SW1及储纱鼓反光镜面，光电传感器SEN1、SEN2，MCU和无纱/有纱设定开关SW1设置于一个电子线路板安装在上，电子线路板(1)纱线探测器座内，纱线探测器座安装在外纱鼓(4)和内纱鼓(3)的外侧，与储纱鼓保持一定距离，其间有纱线经过。

2.根据权利要求1所述的智能纱线探测器，其特征是所述的智能纱线探测器的输出信号是由MCU发出的，MCU通过对来自不同传感器的检测信号进行综合分析，MCU在电源正常的情况下将捕捉来自传感器信号的每一个峰值和谷值，并对不断地对峰值和谷值的平均值的中值进行修正，克服传感器随温度、时间和其它环境参数变化对检测结果的影响；当任意一个传感器的信号小于MCU内部为其所设的无纱判定范围时，MCU就输出无纱信号；反之当两个传感器的信号都落入MCU内部为各自所设的有纱判定范围时，MCU就输出有纱信号。

3.根据权利要求1或2所述的智能纱线探测器，其特征是在正常使用时不需要人工调节；当储纬器装配完成后，将纱线穿好，接通电源储纬器将会转动；当纱线绕满储纱鼓后按一下开关SW1(时间很短，一般应小于1秒)，MCU就会将此时传感器所处的状态认作是有纱状态，将此时各传感器的输出认作为一个峰值，MCU就会立即发出有纱停车信号，储纬器就会自动停车，以后储纬器便进入正常的工作状态。

4.根据权利要求1或2所述的智能纱线探测器，其特征是所述的MCU具有A/D功能、或使用外置A/D转换电路；或将传感器输出的模拟信号用V/F转换电路转变成频率信号、或将传感器输出的模拟信号用PWM调制电路转换成PWM信号，再由MCU的定时/计数器转换成数字量供MCU处理。

5.根据权利要求1或2所述的智能纱线探测器，其特征是所述的MCU内部带有FLASHI存储器、或采用外置FLASHI存储器、或使用电池或电容器做的掉电保护线路。

6.根据权利要求1所述的智能纱线探测器，其特征是所述的有纱/无纱设置开关SW是一个1刀3位的开关(SW4)，其中W、Y两个位置分别代表无纱和有纱，中间的O位置悬空，通常状态此开关的总是处在O的位置。

7.根据权利要求1或6所述的智能纱线探测器，其特征是所述的有纱/无纱设置开关还可以是分别设置的两个独立的开关，即无纱设置开关SW2和有纱设定开关SW3。

8.根据权利要求1所述的智能纱线探测器，其特征是所述的储纱鼓反光镜面的表面设置有经过专门处理的能强烈吸光的黑色涂层，如镀黑格或黑镍的涂层；海棉阻尼套也是黑色的。

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