專利名稱：一種監(jiān)控紗線運動狀態(tài)的裝置及監(jiān)控方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種監(jiān)控紗線運動狀態(tài)的裝置及監(jiān)控方法。適用于絕大多數(shù)以 紗線為原料生產(chǎn)紡織品的紡織機器，尤其是針織機器。
背景技術(shù)：
目前，在以紗線為原料的生產(chǎn)紡織品的紡織機器工作過程中，作為原料的 紗線，可能在生產(chǎn)過程中某個不可預(yù)測的時刻，發(fā)生堵塞、繃斷、糾纏等情況， 此時紡織機器將不能按照事先程序預(yù)想的情況加工原料，如果不及時停機，排 除故障，將直接導(dǎo)致殘次品出現(xiàn)。因此，紗線監(jiān)控裝置的用途便是在生產(chǎn)過程 中通過監(jiān)控紗線和機器的運行狀態(tài)，評估當(dāng)前的紗線狀態(tài)是否正常，是否符合 預(yù)先設(shè)定的生產(chǎn)步驟要求，如果有影響產(chǎn)品質(zhì)量的紗線運行狀態(tài)錯誤出現(xiàn)，則 應(yīng)根據(jù)錯誤作出對應(yīng)的處理。
現(xiàn)有的紗線監(jiān)控裝置由于紗線感應(yīng)器(尤其是非接觸式光電感應(yīng)器)，在獲 取感應(yīng)值并判斷紗線狀態(tài)時，會受以下因素的影響
(a) 紡織原料紗線所具有的不同特性，影響到該紗線在紗線感應(yīng)器中感應(yīng) 值的變化范圍；
(b) 紗線感應(yīng)器的元器件，尤其是光/電轉(zhuǎn)換部件，存在無法消除的個體差 異，所以紗線感應(yīng)器個體之間，存在能夠影響最終感應(yīng)值的差異；
(c) 由于紡織機器本身具有的個體特性差異，以及運行時人為設(shè)置的運行
參數(shù)差異，造成了紗線的速度、張力、振動幅度等狀態(tài)的差異，以上紗線差異 將直接影響到紗線感應(yīng)器中感應(yīng)值的變化；
(d) 紡織機器所在的環(huán)境差異，也對感應(yīng)器的感應(yīng)值存在不可忽略的影響。
由于上述(a)、 (b)、 (c)、 (d)四種差異的存在，同時作用于工作中的紗線 感應(yīng)器，造成了感應(yīng)值在實際生產(chǎn)以前變得不可預(yù)測。在實際生產(chǎn)中，需要一 種調(diào)節(jié)靈敏度的方法，確保在該靈敏度條件下，監(jiān)控裝置計算得到的紗線運動 狀態(tài)與紗線實際運動狀態(tài)一致。目前已知的方法，是在紗線感應(yīng)器上(或是監(jiān) 控裝置端)添加一個可調(diào)節(jié)靈敏度的裝置或選項，由機器操作人員根據(jù)實際情
況自行判斷調(diào)節(jié)。該方法的缺陷在于 —(I )在實際的生產(chǎn)過程中， 一臺紡織機器所需的原料紗線有十幾根甚至幾 十根，每根紗線對應(yīng)的感應(yīng)器靈敏度都需要調(diào)節(jié)，增加了機器操作人員的工作
(II) 由于需要操作人員的判斷和操作，所以引入了人工干預(yù)的環(huán)節(jié)，同時 也引入了人為設(shè)置不當(dāng)導(dǎo)致錯誤的幾率；
(III) 還需要在操作人員上崗前事先對其進(jìn)行必要的培訓(xùn)，使之了解靈敏度 的評估和調(diào)節(jié)方法。
以上三點缺陷，增加了生產(chǎn)過程中的復(fù)雜度、出錯概率、不可控因素、時間 和成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種監(jiān)控紗線運動狀態(tài)的裝置及監(jiān)控方 法，其目的是讓監(jiān)控裝置根據(jù)紗線感應(yīng)器采集的數(shù)據(jù)，自動計算出與被監(jiān)測紗 線相匹配的靈敏度，做到操作簡便、降低出錯概率、節(jié)省時間及生產(chǎn)成本，提 高產(chǎn)品質(zhì)量。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是監(jiān)控紗線運動狀態(tài)的裝置，其特征在于該裝 置與紡織機器電連接，用于監(jiān)控紗線的運動狀態(tài)；監(jiān)控裝置包括控制器，控制 器通過數(shù)據(jù)總線接口連接存儲器，存儲器可以是外部存儲器，也可以集成在控 制器內(nèi)部，以及通過數(shù)據(jù)線接口連接顯示驅(qū)動器，顯示驅(qū)動器又與顯示模塊連 接；所述控制器經(jīng)串口總線與接在紡織機器輸入端的一組紗線感應(yīng)器相連接； 所述紡織機器通過脈沖信號線和零位信號線將機器的運行狀態(tài)傳輸給控制器， 而控制器通過開關(guān)器件將停車信號作用于紡織機器；控制器還接有可鍵盤操作 的銨鍵。
本發(fā)明監(jiān)控紗線運動狀態(tài)的方法包括以下步驟--
1) 學(xué)習(xí)步驟，學(xué)習(xí)步驟必須經(jīng)歷至少一個合格的織物周期，在該織物周期 內(nèi)，監(jiān)控裝置通過紗線感應(yīng)器收集紗線感應(yīng)數(shù)據(jù)和紡織機器運行狀態(tài)信息，并 寫入存儲器中；
2) 當(dāng)所有必需的數(shù)據(jù)都收集完畢后，由控制器分析保存在存儲器中的紗線 數(shù)據(jù)，計算出與該紗線數(shù)據(jù)匹配的靈敏度，連同學(xué)習(xí)周期內(nèi)紗線的運動狀態(tài)， 再保存到存儲器中；3) 監(jiān)控裝置自動切換到檢測步驟；
4) 監(jiān)控裝置將生產(chǎn)過程中當(dāng)前時刻的紗線感應(yīng)數(shù)據(jù)與步驟2)計算出的靈 敏度結(jié)合，分析出當(dāng)前紗線的運動狀態(tài)，并與保存在存儲器中的對應(yīng)位置紗線 狀態(tài)比較，當(dāng)二者的狀態(tài)存在偏差，且超過報警界限的時候，通過開關(guān)器件控 制紡織機器停機，并將相關(guān)錯誤信息輸出到顯示模塊。
本發(fā)明的有益效果是1)自動調(diào)節(jié)靈敏度，由于監(jiān)控裝置能夠自動根據(jù)學(xué) 習(xí)步驟采集的數(shù)據(jù)計算出靈敏度，所以在檢測步驟不需要人工調(diào)節(jié)靈敏度，機 器操作人員在隨后的生產(chǎn)過程中，除非監(jiān)控裝置提示，都無需再關(guān)注紗線運動 狀態(tài)；2)靈敏度調(diào)節(jié)速度快；3)大大降低了機器操作人員的工作量和操作復(fù) 雜度；4)避免人為設(shè)置錯誤引起的監(jiān)控裝置運作異常。
圖1是本發(fā)明紗線感應(yīng)器在理想情況下采集到的紗線運動狀態(tài)。 圖2是本發(fā)明紗線感應(yīng)器在實際情況中采集到的紗線運動狀態(tài)。 圖3是本發(fā)明監(jiān)控裝置應(yīng)用于紡織機器的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4是本發(fā)明學(xué)習(xí)步驟的流程圖。 圖5是本發(fā)明檢測步驟的流程圖。
具體實施例方式
由于本發(fā)明的主要目的，是讓監(jiān)控裝置根據(jù)紗線感應(yīng)器采集的數(shù)據(jù)，自動 計算出與被監(jiān)測紗線相匹配的靈敏度，因此有必要先介紹一下如何得到靈敏度。 這里所說的靈敏度是用于判斷紗線運動狀態(tài)的閥值，如果紗線感應(yīng)器的感應(yīng)值 低于靈敏度，則認(rèn)為紗線處于停止?fàn)顟B(tài)，反之則認(rèn)為紗線處于運動狀態(tài)，所述 監(jiān)控裝置能夠據(jù)此正確地判斷紗線運動狀態(tài)。
如圖1是紗線感應(yīng)器在理想情況下采集到的紗線運動狀態(tài)。在沒有環(huán)境干 擾、紗線光滑均勻、速度穩(wěn)定，光/電轉(zhuǎn)換器件穩(wěn)定的理想的情況下，傳感器采 集到的感應(yīng)值數(shù)據(jù)只有2個值， 一個是紗線停止時傳感器的感應(yīng)值(A點橫坐 標(biāo))， 一個是紗線運動時傳感器的感應(yīng)值(B點橫坐標(biāo))，A、 B點的縱坐標(biāo)分別 對應(yīng)了紗線運動、停止的時間。此時將靈敏度取A、 B點的橫坐標(biāo)間任意一點，
都是與該紗線匹配的。
如圖2所示，實際情況中，由于背景技術(shù)介紹的(a)、 (b)、 (c)、 (d)四 種差異的存在，導(dǎo)致采集到的數(shù)據(jù)發(fā)生了隨機的偏差，形成2個波峰， 一個波


谷。此時，靈敏度的取值并不是A、 B間任何一點都可以，而是必須盡量接近 波谷最低點。圖2中，A波形表示紗線停止時的感應(yīng)值，B波形是紗線運動時 的感應(yīng)值。對應(yīng)紗線在織物周期內(nèi)運動和停止?fàn)顟B(tài)的時間，A、 B波形的高度會 有相對變化。X軸坐標(biāo)為采集到的感應(yīng)值大小，Y軸坐標(biāo)為采集到的感應(yīng)值個數(shù)，虛線F 是相對A波形頂點的固定位置(50%)的Y軸坐標(biāo)高度線，虛線G是相對B波 形頂點的固定位置(50%)的Y軸坐標(biāo)高度線，D垂線過A波形右側(cè)后端與F 的交點，E垂線過B波形左側(cè)前端與G的交點。理論上合適的靈敏度是處于圖2兩個波形間波谷位置的Y軸坐標(biāo)，最佳位 置是波谷中距最接近第二波形左側(cè)的C垂線X軸坐標(biāo)，實際測試結(jié)果可以證明， D、 E垂線之間的X軸坐標(biāo)對應(yīng)的靈敏度都是可以接受的。請參見圖3，本實施例監(jiān)控紗線運動狀態(tài)的裝置與紡織機器1電連接，用 于監(jiān)控紗線的運動狀態(tài)。監(jiān)控裝置包括控制器3 (型號STM32F103)，控制器 通過數(shù)據(jù)總線接口 (例如SPI總線，例如并行總線，例如I2C總線等)連接存 儲器4 (AT45DB161)，存儲器4可以是外部存儲器，也可以集成在控制器3內(nèi) 部。以及通過數(shù)據(jù)線接口連接顯示驅(qū)動器5 (74HC595ULN2003),顯示驅(qū)動器 又與顯示模塊6 (6位8段數(shù)碼管)連接，控制器3也可以通過數(shù)據(jù)線接口直接 連接顯示模塊6。所述控制器3經(jīng)串口總線與接在紡織機器1輸入端的一組紗 線感應(yīng)器2 (本例為4個)相連接。所述紡織機器1通過脈沖信號線和零位信 號線將機器的運行狀態(tài)傳輸給控制器3，而控制器通過開關(guān)器件(例如繼電器 10，例如開關(guān)三級管，例如開關(guān)MOS管)將停車信號作用于紡織機器l?？刂?器3還接有可鍵盤操作的銨鍵7及USB接口 8。電源模塊9為各單元模塊提供 穩(wěn)定的電源電壓。本發(fā)明采用監(jiān)控裝置監(jiān)控紗線運動狀態(tài)的方法分為兩部分，首先是學(xué)習(xí)步 驟，請見圖4:學(xué)習(xí)步驟準(zhǔn)備就緒，在SIOI，監(jiān)控裝置判斷是否新織物周期開始？如是，進(jìn)入S102，如否，回 到準(zhǔn)備狀態(tài)；在S102，監(jiān)控裝置判斷紡織機器是否在運轉(zhuǎn)中？如是，進(jìn)入S103，如否， 回到S102的開始；在S103，監(jiān)控裝置記錄當(dāng)前紗線傳感器感應(yīng)值，并存入存儲器4，進(jìn)入S104; 在S104，監(jiān)控裝置判斷織物周期是否結(jié)束？如是，進(jìn)入S105，如否，回到 S102的開始；在S105，監(jiān)控裝置從紗線感應(yīng)器2中得到感應(yīng)值，并統(tǒng)計紗線感應(yīng)值分布 狀態(tài)，進(jìn)入S106;在S106，監(jiān)控裝置計算2個波峰位置，進(jìn)入S107;在S107，監(jiān)控裝置計算靈敏度，并存入存儲器4，進(jìn)入S108，在S108，監(jiān)控裝置計算學(xué)習(xí)周期紗線狀態(tài)，并存入存儲器4，自動切換到 檢測步驟S109，請參見圖5;檢測步驟開始后先進(jìn)入S110;在SUO，監(jiān)控裝置判斷紡織機器l是否在運轉(zhuǎn)中，如是，進(jìn)入到Slll，如 否，回到S110的開始；在Slll，監(jiān)控裝置從紗線感應(yīng)器2中得到紗線當(dāng)前的感應(yīng)值，并從存儲器 4中取出靈敏度，計算當(dāng)前紗線狀態(tài)，進(jìn)入S112;在S112,監(jiān)控裝置從存儲器4中取出學(xué)習(xí)周期的紗線狀態(tài)，然后判斷與當(dāng) 前紗線狀態(tài)是否一致？如是，回到S110的開始，如否，進(jìn)入S113;在S113，監(jiān)控裝置判斷紗線狀態(tài)偏差是否超過限制？如否，回到S110的 開始，如是，進(jìn)入S114;在SU4，監(jiān)控裝置通過繼電器10控制紡織機器1停機報警，并將相關(guān)錯 誤信息輸出到顯示模塊6，進(jìn)入S115;在S115，操作人員處理報警信息，解除故障后又回到S110重新開始。值得注意的是，在整個學(xué)習(xí)步驟以及檢測步驟，由于監(jiān)控裝置能夠自動根 據(jù)學(xué)習(xí)步驟采集的數(shù)據(jù)計算出靈敏度，所以不存在需要人工調(diào)節(jié)靈敏度的步驟。 機器操作人員只需要監(jiān)控在學(xué)習(xí)步驟時的紗線和機器狀態(tài)，隨后的生產(chǎn)過程， 除非監(jiān)控裝置提示，都無需再關(guān)注紗線運動狀態(tài)。
權(quán)利要求
1、一種監(jiān)控紗線運動狀態(tài)的裝置，其特征在于該裝置與紡織機器(1)電連接，用于監(jiān)控紗線的運動狀態(tài)；監(jiān)控裝置包括控制器(3)，控制器通過數(shù)據(jù)總線接口連接存儲器(4)，存儲器(4)可以是外部存儲器，也可以集成在控制器(3)內(nèi)部，以及通過數(shù)據(jù)線接口連接顯示驅(qū)動器(5)，顯示驅(qū)動器又與顯示模塊(6)連接；所述控制器(3)經(jīng)串口總線與接在紡織機器(1)輸入端的一組紗線感應(yīng)器(2)相連接；所述紡織機器(1)通過脈沖信號線和零位信號線將機器的運行狀態(tài)傳輸給控制器(3)，而控制器通過開關(guān)器件將停車信號作用于紡織機器(1)；控制器還接有可鍵盤操作的銨鍵(7)。
2、 一種用權(quán)利要求1所述的裝置監(jiān)控紗線運動狀態(tài)的方法，其特征在于該 方法包括以下步驟1) 學(xué)習(xí)步驟，學(xué)習(xí)步驟必須經(jīng)歷至少一個合格的織物周期，在該織物周期 內(nèi)，監(jiān)控裝置通過紗線感應(yīng)器(2)收集紗線感應(yīng)數(shù)據(jù)和紡織機器(1)運行狀 態(tài)信息，并寫入存儲器(4)中；2) 當(dāng)所有必需的數(shù)據(jù)都收集完畢后，由控制器(3)分析保存在存儲器(4) 中的紗線數(shù)據(jù)，計算出與該紗線數(shù)據(jù)匹配的靈敏度，連同學(xué)習(xí)周期內(nèi)紗線的運動狀態(tài)，再保存到存儲器(4)中；3) 監(jiān)控裝置自動切換到檢測步驟；4) 監(jiān)控裝置將生產(chǎn)過程中當(dāng)前時刻的紗線感應(yīng)數(shù)據(jù)與步驟2)計算出的靈 敏度結(jié)合，分析出當(dāng)前紗線的運動狀態(tài)，并與保存在存儲器(4)中的對應(yīng)位置 紗線狀態(tài)比較，當(dāng)二者的狀態(tài)存在偏差，且超過報警界限的時候，通過開關(guān)器 件控制紡織機器(1)停機，并將相關(guān)錯誤信息輸出到顯示模塊(6)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種監(jiān)控紗線運動狀態(tài)的裝置及監(jiān)控方法。目的是讓監(jiān)控裝置根據(jù)紗線感應(yīng)器采集的數(shù)據(jù)，自動計算出與被監(jiān)測紗線相匹配的靈敏度。解決該問題的技術(shù)方案是該裝置與紡織機器電連接，用于監(jiān)控紗線的運動狀態(tài)；監(jiān)控裝置包括控制器，控制器通過數(shù)據(jù)總線接口連接存儲器，存儲器可以是外部存儲器，也可以集成在控制器內(nèi)部，以及通過數(shù)據(jù)線接口連接顯示驅(qū)動器，顯示驅(qū)動器又與顯示模塊連接；所述控制器經(jīng)串口總線與接在紡織機器輸入端的一組紗線感應(yīng)器相連接；所述紡織機器通過脈沖信號線和零位信號線將機器的運行狀態(tài)傳輸給控制器，而控制器通過開關(guān)器件將停車信號作用于紡織機器。本發(fā)明適用于絕大多數(shù)以紗線為原料生產(chǎn)紡織品的紡織機器。
文檔編號G05B19/048GK101515166SQ20091009710
公開日2009年8月26日 申請日期2009年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月19日
發(fā)明者朱建強, 鳴 馬 申請人:杭州嘉拓科技有限公司