CN201434742Y - 非接触式纱线横动卷绕张力动态检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种非接触式纱线横动卷绕张力动态检测装置，包括CCD图像传感器(1)，辅助光源(2)，计算机(3)，还包括图像采集系统(4)，图像处理系统(5)，用户图形界面(6)，图像采集系统(4)的一端连接在CCD图像传感器(1)上，另一端连接在计算机(3)的一端，图像处理系统(5)和用户图形界面(6)并联连接在计算机(3)的另一端。本实用新型涉及的非接触式纱线横动卷绕张力动态检测装置可实现对纱线横动卷绕张力的非接触式动态检测；对保证卷绕筒子的质量和生产效率有积极的意义；对研究纱线张力周期性变化有积极意义。

Description

非接触式纱线横动卷绕张力动态检测装置

技术领域

本实用新型属纺织技术领域，特别是涉及一种非接触式纱线横动卷绕张力动态检测装置。

背景技术

目前公知的纱线张力动态检测方法有接触式和非接触式检测法。

接触式检测法：该方法在检测的过程中，测量元件与高速运行的纱线直接接触，纱线张力对悬臂梁产生作用力从而发生形变，将应变转换为电阻的变化，然后通过电桥电路将电阻的变化转换成电量，经标定传递到后续的信号处理装置，获取纱线张力及其变化信息。最常用的是电阻应变式，电容式等检测装置。

该种检测方法虽然测量过程简单，装置成本也很低，但属于接触式检测形式，此类检测仪器在检测过程中，测量元件直接与高速运行的纱线接触，容易造成测量元件的磨损、接触状态的变换，直接接触的过程中也容易造成纱线断头、毛羽增加、信号采集不稳定、容易造成测量误差等。这不但会对检测结果产生影响，还容易对纱线的运行状态产生影响，进而影响生产质量和效率。在电阻应变片式传感器的制作过程中，尤其是应变片粘贴时存在大量手工劳动，检测装置很不稳定。另外，传感器的响应时间较长，对高频信号不能及时记录，也容易引起测试误差。随着纺织技术的发展，纺织加工速度越来越高，该种检测方式已经满足不了现代纺织工业的需要。

非接触式检测法：该方法一般是利用传感器非接触式测量纱线运行过程中与纱线张力相关的参数，再通过信号处理得到纱线张力的大小和变化，检测的过程中测量元件不与纱线有任何的接触。比如，岩出卓在专利《用来检测纱线的张力装置和纱线传感器》(专利申请号：200410039658.X)提出一种采用振动理论测定在卷绕机上纱线往复运动中张力的研究方法，其原理是利用安装在导纱辊和横动装置之间的光电传感器和安装在横动装置附近的时差探测器来检测卷绕机横动装置产生的横波速度，从而计算纱线真实速度，再根据振动力学方程求出纱线的张力。

该测试方法虽然实现了非接触式检测纱线横动卷绕张力，但在检测的过程中存在以下几个方面的缺点，一是检测过程中利用纱线形变时反射光量的变化来确定纱线的运行时间和位置，由于纱线直径非常小，形变时反射光量的变化就极其微弱。当检测较细的纱线时不容易检测出来。二是此种检测方法只适合检测纱线颜色对光反射较强时的纱线张力，对灰暗颜色的纱线则不易检测，因此检测纱线的种类有一定的局限性。三是其检测的仅仅是纱线运行到卷绕辊最右(或左)端处纱线的张力，不能完整地检测整个纱线卷绕过程中的纱线张力，检测范围具有局限性。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够在纱线横动卷绕时，检测非接触式纱线横动卷绕张力动态的装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种非接触式纱线横动卷绕张力动态检测装置，包括CCD图像传感器，辅助光源，计算机，其特征在于，还包括图像采集系统，图像处理系统，用户图形界面，图像采集系统的一端连接在CCD图像传感器上，另一端连接在计算机的一端，图像处理系统和用户图形界面并联连接在计算机的另一端。CCD图像传感器水平固定在卷绕机正对面，保证能拍摄到纱线整个卷绕过程中横动范围内的图像。辅助光源固定在CCD图像传感器一侧，保证纱线卷绕部分有充足的光亮。利用图像采集系统动态采集纱线运行状态的图像，然后利用图像处理系统动态处理采集的图像，最后利用设计的图形用户界面直观地显示检测结果。

检测装置中首先需固定好CCD图像传感器的位置和辅助光源照射的角度，设置最优的拍摄参数；然后开车，待纱线卷绕运行状态达到稳定后利用计算机开始图像连续采集。然后利用编写的图像处理程序，处理采集的图像以获取图像信息，计算得到纱线张力。最后利用设计的图形用户界面直观地显示检测结果。

所述的横动卷绕机上横动装置引导纱线在一定水平范围内做往复运动完成卷绕过程。

所述的图像采集系统中的CCD图像传感器采用的是HV1303um型号的图像传感器，其主要技术参数是：可实现连续拍摄，最大拍摄帧率为60帧/秒。

所述的辅助光源采用GK6型稳压直流电源镁光灯。

本实用新型是基于弦振动理论和图像处理技术来实现非接触式纱线横动卷绕张力动态检测方法。其检测原理是：

纱线张力的计算公式为：

T＝ρ×c²＝ρ×(v+v_u)²

式中：

T为纱线张力；

ρ为纱线线密度；

v：纱线行进速度，即卷绕速度；

c：弹性波沿弦长度方向的传播速度，即为纱线实际传播速度；

v_u为横波传播速度；

从以上的纱线张力计算公式可以得知，要想检测出纱线的张力，关键是要检测出纱线横波的波动速度v_u。而横波的计算公式为：

$v_u=\frac{H}{t}$

式中：t：纱线横波运行的时间；

      H：纱线横波在t间隔时间内的实际位移；

本实用新型装置中CCD图像传感器水平固定在横动卷绕机正对面，保证能拍摄到纱线整个卷绕过程中横动范围内的图像。辅助光源固定在CCD图像传感器一侧，保证纱线卷绕部分有充足的光亮。利用CCD图像传感器连续采集纱线横动卷绕过程中运行状态的图像，再通过图像处理系统，确定采集的每帧图像中纱线的最大弯折点，然后通过相邻两帧图像的最大弯折点计算得到H，另外由于拍摄帧率f已知，所以两幅图像的间隔时间即横波传播时间t＝1/f即可确定，这样根据横波速度的计算式即可计算得到横波速度，从而最后通过纱线张力计算式可以得到纱线张力的值。

有益效果

(1)本实用新型装置适合于横动卷绕机上纱线在一定范围内做往复运动时纱线的张力检测，可实现对纱线横动卷绕张力的非接触式动态检测。

(2)本实用新型装置在检测过程中测量元件不与高速运行纱线接触，不仅检测结果是纱线真实张力的反映，而且对纱线的运行不产生任何影响，对保证卷绕筒子的质量和生产效率有积极的意义。

(3)本实用新型装置采用图像处理方法可以检测纱线在整个横动卷绕过程中的运行状态和张力，对研究纱线张力周期性变化有积极意义。

(4)本实用新型装置可以检测不同纱线种类、不同线密度和不同卷绕速度下的纱线卷绕张力，适用范围非常广泛。

(5)本实用新型装置设计的图形用户界面可以即时地显示纱线的运行状态和纱线张力的变化值，能直观的显示检测结果。

(6)本实用新型为纱线横动卷绕时张力的测定提供了新的方法和新的装置，还可以测定丝、绳等做往复运行过程中的张力。

附图说明

图1为本实用新型装置检测系统结构图。

其中：1-CCD图像传感器  2-辅助光源  3-计算机  4-图像采集系统

      5-图像处理系统  6-用户图形界面

图2为本实用新型装置检测原理流程图。

图3为42.77tex的棉纱在220m/min的速度下的纱线张力波动图。

图4为35.56tex的棉纱在不同卷绕速度时纱线张力波动图。

图5为8.33tex锦纶长丝卷绕时纱线张力波动图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

如图1，图2所示，工作过程如下：

1、将CCD图像传感器1固定在卷绕机正对面的位置，保证CCD图像传感器能拍摄到纱线整个运行过程范围内的图像，并用数据传输线与计算机3连接起来。同时布置好辅助光源2的位置和角度，保证纱线卷绕部分的光线充足。

2、根据实际拍摄条件设置好最优的图像采集参数，保证采集图像的效果。

3、将纱线绕过导纱辊，穿过横动装置的夹孔中，缠绕在卷绕辊上，设置好卷绕速度，开车。

4、待纱线运行平稳后利用图像采集系统4中的CCD图像传感器1采集纱线横动卷绕过程中的图像。

5、利用图像处理系统5动态处理采集到的图像，同时把处理结果通过用户图形界面6进行直观的显示。

实施例1：在横动卷绕机上，测定纱线横动卷绕张力的变化。导纱辊到横动装置的垂直距离为0.30m，横动装置在水平方向上的波动范围为0.25m，设置拍摄帧率为50帧/秒。在纱线特数为42.77tex的棉纱线，卷绕速度为220m/min的条件下纱线张力的测试。测试结果如图3所示，其平均纱线张力为0.7688cN，波动的方差值为24％。

实施例2：在横动卷绕机上，测定不同卷绕速度下纱线横动卷绕张力的变化。导纱辊到横动装置的垂直距离为0.30m，横动装置在水平方向上的波动范围为0.25m，设置拍摄帧率为50帧/秒。选用35.65tex的棉纱线，分别选取120m/min，140m/min，160m/min，180m/min，200m/min卷绕速度进行纱线张力的测试。测试结果如图4所示，测得平均纱线张力分别为0.3525cN，0.4235cN，0.5125cN，0.6284cN，0.7623cN。

实施例3：在横动卷绕机上，测定不同特数纱线横动卷绕张力的变化。导纱辊到横动装置的垂直距离为0.30m，横动装置在水平方向上的波动范围为0.25m，设置拍摄帧率为50帧/秒。在卷绕速度为180m/min的条件下，选取8.33tex，锦纶长丝进行纱线张力的测试。测试结果如图5所示，其平均纱线张力值为0.2885cN，波动的方差值为13％。

Claims (4)

1.一种非接触式纱线横动卷绕张力动态检测装置，包括CCD图像传感器(1)，辅助光源(2)，计算机(3)，其特征在于，所述的检测装置还包括图像采集系统(4)，图像处理系统(5)，用户图形界面(6)，所述的图像采集系统(4)的一端连接在CCD图像传感器(1)上，另一端连接在计算机(3)的一端，图像处理系统(5)和用户图形界面(6)并联连接在计算机(3)的另一端。

2.根据权利要求1所述的一种非接触式纱线横动卷绕张力动态检测装置，其特征在于：所述的横动卷绕机上的横动装置引导纱线在水平范围内做往复运动完成卷绕过程。

3.根据权利要求1所述的一种非接触式纱线横动卷绕张力动态检测装置，其特征在于：所述的CCD图像传感器(1)采用的是HV1303um型号的图像传感器。

4.根据权利要求1所述的一种非接触式纱线横动卷绕张力动态检测装置，其特征在于：所述的辅助光源(2)采用GK6型稳压直流电源镁光灯。

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