本實用新型涉及紗線測速裝置及包紗加捻設備。

背景技術：

傳統的紗線轉速測量方式采用人工測量。傳統的人工測量方法是用閃光測速儀測量筒管或者錠子的轉速(筒管與錠子是同步旋轉的，轉速一致)。錠子和筒管旋轉時，紡織紗線從筒管上退繞出來，經過導絲鉤，由羅拉牽引后卷繞成型。由于紡織紗線很細，且不斷地高速旋轉、向上移動，閃光測速儀直接測量紡織紗線的轉速時，僅靠肉眼觀察很難確定是否只出現了一個穩(wěn)定、清晰的圖像，所以閃光測速儀很難直接測得紗線的轉速，因而用測得的錠子轉速代替紗線轉速，用以計算紗線捻度。捻度是指單位長度紗線具有的捻回數，理論上計算公式應是：捻度＝紗線轉速/牽伸線速度；而實際上由于傳統測量方法的限制，計算公式近似為：捻度＝錠子轉速/牽伸線速度，經實測發(fā)現，紗管的轉速與紗線的轉速并不相等，偏差至少為50r/min；然而在測量過程中，會出現重像、存在多個閃光頻率出現穩(wěn)定圖像，人工操作較難確定正確的頻率，存在較大的可能選錯頻率，由此可見，用錠子轉速計算得到的紗線捻度不可靠。

閃光測速儀利用的是頻率可調，持續(xù)時間極短的脈沖光源。當被測物體的旋轉速度與閃光測速儀的閃光頻率一致時，閃光測速儀每次閃光，被測物體的標記點都會位于上次閃光時所處的位置，借助于人的視覺停留，被測物體好像靜止未動，此時，閃光頻率就是物體的轉速。當閃光測速儀的閃光頻率略大于被測物的轉速時，每次閃光，被測物的標記點會滯后于上次閃光照射時所在的位置，肉眼觀察到被測物的轉動方向與實際轉動方向相反；當閃光頻率略小于物體轉速時，每次閃光，被測物的標記點會超前于上次閃光照射時所處的位置，視覺上會認為被測物的轉動方向與實際轉動方向相同。當閃光測速儀的閃光頻率與被測物的轉速相等時，會看到一個清晰的單定像；當閃光頻率范圍小于轉速時，存在多個閃光頻率只出現單像，但顯像較暗；當閃光頻率范圍大于轉速時，會有多個閃光頻率出現重像。若被測物的轉速范圍已知，則把測速儀的閃光頻率置于該范圍尋找；若被測物的轉速范圍未知，那么需要從最大頻率開始逐漸向低頻率尋找，使重像數越來越小，直到首次出現單個穩(wěn)定圖像，即為被測物的真正轉速。

制作紗線時，為保證紗線捻度符合要求，工廠里的做法是讓工人到每個機臺上檢測紗線轉速。機器工作時，龍帶受熱膨脹會導致個別錠子與龍帶的摩擦力變小，紗線轉速不符合要求，所以工人必須隔一段時間測量一遍錠子的轉速，這也使得測量勞動強度很大。

技術實現要素：

本實用新型首先所要解決的技術問題是提供一種測量方便、準確的紗線測速裝置。為此，本實用新型采用以下技術方案：

一種紗線測速裝置，其特征在于所述紗線測速裝置包括激光發(fā)生器，所述紗線測速裝置還設置有激光發(fā)生器射出的光的反射光接收機構，所述反射光接收機構包括光電轉換器件和反射光的濾波機構；所述紗線測速裝置還設置有信號處理電路，所述信號處理電路中設置有處理器，所述信號處理電路將光電轉換器件輸出的電流信號轉換為可供處理器采樣的電壓信號，根據電壓最大值出現的頻率獲得紗線轉速。

進一步地，所述激光發(fā)生器采用激光二極管作為激光發(fā)生器，激光發(fā)生器還設置有聚焦機構，所述聚焦機構用于對激光發(fā)生器發(fā)射的激光聚焦，所述聚焦機構采用形成扇形光的聚焦機構。

進一步地，所述濾波機構由三級濾波結構組成光學濾波，第一級為透鏡濾波，第二級為光通道濾波，第三級為濾光片濾波。

進一步地，所述信號處理電路包括信號放大電路，用于將光電轉換器件輸出的電流信號放大，將電流信號轉換成放大后的直流電壓信號并濾出干擾信號。

進一步地，所述信號處理電路包括第一信號放大電路，用于將光電轉換器件輸出的電流信號放大，同時將電流信號轉換成電壓信號及濾出干擾信號；所述信號處理電路包括第二信號放大電路，所述電壓放大電路采用隔直放大，將原來的直流電壓信號轉變成交流電壓信號；所述信號處理電路在第二信號放大電路之后設置遲滯比較器，經過遲滯比較器出來的波形為方波的直流電壓信號。

本實用新型另一個所要解決的技術問題是提供一種包紗加捻設備，能夠利用上述的紗線測速裝置。為此，本實用新型采用以下技術方案：

一種包紗加捻設備，其特征在于，它設置有權利要求1所述的紗線測速裝置，且使經過所述聚焦機構處理后的激光能照射到需要加捻的紗線上。

進一步地，所述紗線測速裝置設置在包紗加捻設備的加捻裝置所處的位置，使被測紗線能處在聚焦機構聚焦形成的扇形光照射區(qū)域，并靠近聚焦點。

由于采用本實用新型的技術方案，本實用新型根據接收到的紗線反射光強弱變化的周期性，解析出紗線的轉速，測量準確，解決了傳統人工測量紗線轉速不準確的問題，提高了紗線的自動化生產程度，減輕了工人的工作量，并且可將這些信息通過通訊的形式傳遞給上層管理，還能根據能否接收到紗線的反射光信號，判斷紗線是否斷線。

附圖說明

圖1為本實用新型紗線測速裝置測量紗線轉速實施例的立體示意圖。其中A為紗線運動方向，B為紗線轉動方向。

圖2為本實用新型紗線測速裝置測量紗線轉速實施例的側視圖。

圖3為本實用新型紗線測速裝置實施例的立體示意圖。

圖4為本實用新型紗線測速裝置實施例的俯視圖。

圖5為本實用新型紗線測速裝置實施例的主視圖。

圖6為本實用新型紗線測速裝置實施例立體示意的爆炸圖。

圖7為本實用新型紗線測速裝置實施例主視方向示意的爆炸圖。

圖8為本實用新型紗線測速裝置實施例光學接收部分的主視圖。

圖9為圖8所示結構的爆炸圖。

圖10為本實用新型紗線測速裝置實施例光學接收的工作示意圖。

圖11為本實用新型紗線測速裝置實施例光學發(fā)射部分效果示意圖。

圖12為鋸齒透鏡的主視圖。

圖13為本實用新型紗線測速裝置另一種測量紗線轉速實施例的立體示意圖。其中A為紗線運動方向，B為紗線轉動方向。

圖14為本實用新型紗線測速裝置另一種測量紗線轉速實施例的側視圖。

圖15為本實用新型紗線測速裝置電氣部分的方框示意圖。

圖16a為本實用新型隔直放大處理前的信號波形圖。

圖16b為本實用新型由直流電壓的直線形態(tài)經隔直放大處理后的信號波形示意圖。

圖17為遲滯比較器的電路原理圖。

具體實施方式

參照附圖。本實用新型所提供的紗線測速裝置包括光學部分和電氣部分。光學部分包括光學發(fā)射部分和接收部分。

(1)光學發(fā)射部分

激光光源波長可以任意選取，但考慮到調試方便及光電轉換器件的選取，激光光源波長選擇可見光范圍內的400-1800nm紅光(功率80-200mw)。激光由激光二極管產生，激光二極管射出的光線較為分散，為提高出射光強度，需要采用聚焦機構對激光聚焦。如圖11、12所示，聚焦機構采用鋸齒透鏡209，產生垂直于紗線或相交與紗線的扇形面光線，不僅在一定程度上集中了光線，線能夠更加集中的照射在紗線上，而且增加了照射角度，可以使激光集中照射于被檢測紗線，提高激光強度，提高信號強度，改善信噪比，及保證始終能檢測到紗線。

(2)光學接收部分

光學接收部分結構如圖3-10所示。主要由硅光電二極管205、濾光片208、光通道203、雙凸透鏡201組成。光學接收部分主要是對紗線104反射的激光的濾波、解析。光電轉換器件前的濾波機構目的是為光電轉換器件硅光電二極管205提供規(guī)范的照射條件和中心波長符合其參數的照射光。本實施例中，該濾波機構由三級濾波結構組成光學濾波。第一級透鏡濾波，通過雙凸透鏡201濾出斜射角度較大的光線，保留垂直射入的光線；第二級光通道濾波，光通道203表面涂有黑色亞光漆，黑色亞光漆對光線的反射能力很弱，光線一旦照到光通道表面，光線就會被黑色亞光漆吸收，從而進一步縮小斜射角度，保留垂直射入的光線。第三級濾光片濾波，濾光片208的作用等同于帶通濾波器，此處選用的濾光片中心波長與光源相同為400-1800nm。

(3)電氣部分：

電路主要由電源、放大器、隔直放大器、遲滯比較器組成。電路濾波主要濾除紗線工作轉速以外的頻率。紗線一般工作轉速為3000-30000r/min。

硅光電二極管2將光信號轉成電流信號，這個電流只有nA級。電氣部分對電流信號可進行以下處理：

第一步放大器，先對這個電流信號放大，同時將電流信號轉換成電壓信號及濾出其中高頻干擾信號。此時的電壓信號是直流電壓信號。

第二步隔直放大器，進行隔直放大15‐40倍，原來的直流電壓信號轉變成交流電壓信號，隔直放大可以去除原來的直流偏置電壓，使放大后的信號不容易飽和。波形如圖16b所示，橫坐標為時間10ms，縱坐標為電壓5V。

由于是交流電不能直接交給控制器采樣，需要先將交流電轉換成直流電平，為檢出這個紗線信號，在電路里特別設置了遲滯比較器，遲滯比較器的上門限電壓為1V，下門限電壓為‐0.56V。遲滯比較器電路如圖17所示，經過遲滯比較器出來的波形為方波高電平為3.7V，低電平為0.7V，方波的頻率既是紗線轉速。將該方波信號送入控制器解析后，不僅可獲得紗線轉速，而且，控制器還可連接數據通信模塊，可將紗線轉速信息通過通訊形式自動發(fā)給其他設備。

本實用新型紗線測速裝置的應用如圖1、2所示，所述紗線測速裝置設置在包紗加捻設備上，設置在包紗加捻設備的加捻裝置所處的位置，所述聚焦機構將激光發(fā)生器發(fā)出的激光聚焦到需要加捻的紗線上。

在圖中，標號101為錠子板，附圖標號102位錠子，附圖標號103為筒管，附圖標號104為紡織紗線，附圖標號105為導絲鉤，附圖標號106位導絲鉤安裝桿，附圖標號107為羅拉，附圖標號108為本實用新型紗線檢測傳感器裝置。紗線轉速測量傳感器實施例的組裝圖如圖3、4、5；爆炸圖如圖6、7所示，其中附圖標號201為雙凸透鏡，附圖標號202為外殼，雙凸透鏡201設置在外殼202的前端面，附圖標號203為光通道，光通道203設置在外殼202內，處在雙凸透鏡201后方，附圖標號204為激光發(fā)生器，激光放射器204所發(fā)射的經過會聚后的激光，從殼體202前端射出，附圖標號205為硅光電二極管，其設置在殼體的后部，處在光通道203的后方，附圖標號206為PCB板，附圖標號207為固定銅柱。

以上為測量包芯紗的包纏紗線的轉動速度的實施例，其中附圖標號200為處在中間的氨綸絲，采用激光二極管做光源，經會聚后發(fā)射一字激光照射在紡織紗線104上，紡織紗線表面會反射激光，由光路收集紡織紗線的反射光，同時光路將光傳遞給光敏元件，光敏元件作為光電轉換器件將光信號轉成電信號，最終由電路解析該電信號可得到紗線的轉速信息。由于紡織紗線圍繞氨綸做圓周運動，紡織紗線與紗線檢測傳感器裝置的距離時近時遠，以至于紗線檢測傳感器裝置接收到的光強忽強忽弱呈周期性變化，而這個變化的周期就是紗線的轉速。本實用新型的裝置和方法可以成功地將紗線的轉速和斷線信息解析出來，還可將這些信息通過通訊的形式傳遞給上層管理。解決了傳統人工測量紗線轉速不準確的問題，提高了紗線的自動化生產程度，減輕了工人的工作量。

紗線轉速測量傳感器同樣適用于另外一種紡紗結構，其為環(huán)錠紡紗機、絡筒機、絡絲機等設備的加捻或卷繞裝置。如圖13、圖14所示，附圖標號301為錠子板，附圖標號302為錠子，附圖標號303為筒管，附圖標號304為鋼絲圈，附圖標號305為鋼領，附圖標號306為被測紗線，附圖標號208為本實用新型紗線檢測傳感器裝置，附圖標號308為導絲鉤，附圖標號309為導絲鉤安裝架，附圖標號310為羅拉。紗線經過羅拉牽引向下經過導絲鉤，再隨著鋼絲圈圍繞綱領旋轉，最終卷繞到筒管上。

以上所述僅為本實用新型的具體實施例，但本實用新型的結構特征并不局限于此，任何本領域的技術人員在本實用新型的領域內，所作的變化或修飾皆涵蓋在本實用新型的保護范圍之中。