專(zhuān)利名稱(chēng)：一種紗疵檢測(cè)方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及紗線質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種紗疵的檢測(cè)方法及檢測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
紗疵檢測(cè)系統(tǒng)是紡織行業(yè)用來(lái)對(duì)紗線上的疵點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，并按照疵點(diǎn)的粗、細(xì)程 度進(jìn)行分析記錄的質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備，對(duì)于改善紡紗生產(chǎn)工藝，指導(dǎo)清紗器的應(yīng)用，獲取最佳清 除效率，達(dá)到最佳產(chǎn)量、質(zhì)量的統(tǒng)一具有重要的作用。目前紗疵檢測(cè)方法大致可分為基于電容傳感的方法、基于光電傳感的方法和基于 圖像處理的方法等，其中電容傳感方法由于技術(shù)成熟、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，是目前最多使用的方法。 它的原理是利用平板電容傳感器來(lái)獲取紗線信息。紗線在一個(gè)由兩塊平行極板形成的電 容之間運(yùn)行，根據(jù)電容的物理定理可以知道一個(gè)電容器的電容量決定于兩塊平行極板的面 積、板間距離、板間物質(zhì)的介電系數(shù)和板間電場(chǎng)的分布狀況。當(dāng)板間沒(méi)有紗線時(shí)板間介質(zhì)基 本上是空氣，極板電容為C1。當(dāng)板間投入紗線時(shí)，極板電容為兩個(gè)不同電容的迭加形式，其 中一個(gè)電容是由極板中空氣所占據(jù)的極板空間形成的電容，另一個(gè)電容是由紗線所占據(jù)的 極板空間形成的電容。由于這兩個(gè)電容以并聯(lián)方式存在，所以可以認(rèn)為此時(shí)的極板電容C = C1+C2，其中C1是以空氣為介質(zhì)的電容，C2是以紗線和空氣的混合物為介質(zhì)的電容。當(dāng) 滿(mǎn)足一定的填充條件且忽略極板邊緣效應(yīng)時(shí)，電容器的容量與極板間的紗線質(zhì)量近似成正 比。疵點(diǎn)從極板間經(jīng)過(guò)會(huì)引起電容量的改變，后接電橋電路即可將電容量的變化轉(zhuǎn)換為電 壓信號(hào)的起伏，并通過(guò)控制模塊將電壓變化量與預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)進(jìn)行比較判斷，從而實(shí)現(xiàn) 對(duì)疵點(diǎn)的檢測(cè)。目前電容傳感式的紗疵檢測(cè)方法都是相對(duì)測(cè)量。所謂相對(duì)測(cè)量是指紗線在檢測(cè)區(qū) 運(yùn)行時(shí)，放大器的輸出不保存紗線平均值的電信號(hào)，這種信號(hào)處理稱(chēng)其為相對(duì)測(cè)量。相對(duì)測(cè) 量電路由電容傳感器和交流放大電路組成，它輸出的是表征紗線質(zhì)量變化的交流分量，與 測(cè)量電路連接的控制單元接收到該交流分量后與預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)進(jìn)行比較，判斷紗線上的 紗疵，該方法可以檢測(cè)出跳變的紗疵，但是對(duì)逐漸變粗(或細(xì))的紗疵不能判別，所以不能 保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠克服現(xiàn)有電容傳感式紗疵檢測(cè)方法的不足，能夠 有效檢測(cè)逐漸變粗(或變細(xì))的紗疵的檢測(cè)方法。本發(fā)明是通過(guò)使用絕對(duì)測(cè)量的方法來(lái)實(shí) 現(xiàn)上述目的的，所謂絕對(duì)測(cè)量是指紗線在檢測(cè)區(qū)運(yùn)行時(shí)，放大器的輸出始終保存紗線的平 均值電信號(hào)，這種信號(hào)處理稱(chēng)其為絕對(duì)測(cè)量。在該方法中，放大器使用直流放大器或特殊型 式的直流放大器。因此，它既保留了紗線的直流分量(即紗線的平均值電信號(hào))，又保留了 紗疵的交流分量。所以，絕對(duì)測(cè)量不僅能清除一般紗疵，更重要的是清除逐漸變粗和逐漸變 細(xì)的長(zhǎng)粗節(jié)和長(zhǎng)細(xì)節(jié)紗疵。采用絕對(duì)測(cè)量的方式就是保留紗線的平均值電信號(hào)。但由于紗線的粗細(xì)和材料的不同，使得原紗輸出的電壓差有20倍，若在此基準(zhǔn)上進(jìn)行紗疵鑒別，動(dòng)態(tài)范圍較大，電路實(shí) 現(xiàn)較困難。為了縮小動(dòng)態(tài)范圍，從而降低電路復(fù)雜度，本發(fā)明對(duì)紗線進(jìn)行歸一化處理，即使 不同紗線品種、不同支數(shù)的紗線原紗經(jīng)過(guò)放大電路放大處理后，輸出的平均電壓值相同，這 樣對(duì)后續(xù)紗疵檢測(cè)帶來(lái)方便。下面對(duì)本發(fā)明采用的歸一化的原理及實(shí)現(xiàn)方案作出簡(jiǎn)要介紹原紗是指不含紗疵的正常紗線，即紗線平均值。任何一種紗線我們都可用支數(shù)、材 料系數(shù)來(lái)描述。支數(shù)反映紗線的粗細(xì)程度，材料系數(shù)反映的是紗線的品種，如棉的名義材料 系數(shù)為7. 5，滌綸的名義材料系數(shù)為3. 5。支數(shù)、材料系數(shù)共同決定紗線在通過(guò)某一探測(cè)機(jī) 構(gòu)時(shí)輸出的平均電壓，即支數(shù)電壓。通過(guò)大量的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在檢測(cè)機(jī)構(gòu)不變且恒溫恒濕的條 件下，不同品種、不同支數(shù)的紗線，其支數(shù)一材料系數(shù)一支數(shù)電壓間存在如下關(guān)系(1)支數(shù)電壓一定時(shí)，材料系數(shù)與Lg(支數(shù))的值成正比；(2)材料系數(shù)一定時(shí)，支數(shù)電壓與支數(shù)成反比需要說(shuō)明的是紗線支數(shù)可以用Nm(公支)、Nec (英支)、New (毛英支)表示，上 述關(guān)系只有在使用公支時(shí)才成立，以下所述支數(shù)均指公支。由此可以得到在檢測(cè)機(jī)構(gòu)不變且恒溫恒濕的條件下，任意紗線支數(shù)電壓Vs與其 支數(shù)Nx及材料系數(shù)Mx之間關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)公式如下 其中，MO為預(yù)先設(shè)定的材料系數(shù)值，為一常數(shù)；K1、K2兩個(gè)系數(shù)，在恒溫恒濕以及 同一探測(cè)機(jī)構(gòu)的條件下，當(dāng)M0取值固定時(shí)，兩者均為常量，可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得；公式中的支 數(shù)均為公支值；因此我們可以預(yù)先設(shè)定一個(gè)固定的材料系數(shù)M0，并根據(jù)試驗(yàn)測(cè)得在恒溫恒濕以及 同一探測(cè)機(jī)構(gòu)的條件下的兩個(gè)系數(shù)Kl、K2，這樣利用上述公式就可得到任意紗線(支數(shù)為 Nx，材料系數(shù)為Mx)通過(guò)該探測(cè)機(jī)構(gòu)時(shí)輸出的支數(shù)電壓Vs，進(jìn)而通過(guò)與探測(cè)機(jī)構(gòu)相連接的 可調(diào)整放大量的放大處理單元對(duì)支數(shù)電壓Vs按照相應(yīng)的放大量進(jìn)行放大處理，使放大處 理后得到的直流分量輸出電壓Vout為一恒定值。具體的說(shuō)，按照如下方法進(jìn)行紗疵檢測(cè)一種紗疵檢測(cè)方法，首先通過(guò)由電容傳感器和直流放大電路構(gòu)成的檢測(cè)機(jī)構(gòu)將通 過(guò)該檢測(cè)機(jī)構(gòu)的紗線的質(zhì)量變化轉(zhuǎn)換為包括反映紗線平均質(zhì)量的直流分量和反映紗線質(zhì) 量變化的交流分量的電信號(hào)；然后通過(guò)一個(gè)放大處理單元將反映紗線平均質(zhì)量的直流分量 進(jìn)行歸一化處理，使不同支數(shù)、不同材料系數(shù)的紗線經(jīng)過(guò)處理后輸出的直流分量為一恒定 值；最后通過(guò)將歸一化后的電信號(hào)與預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)進(jìn)行比較，從而實(shí)現(xiàn)紗疵的檢測(cè)。上述方法中任意紗線的支數(shù)Nx及材料系數(shù)Mx只是名義上的，實(shí)際上由于紗線 總存在著支數(shù)偏離、回潮以及混紡不均等因素并受環(huán)境溫濕度的影響，其實(shí)際的支數(shù)電 壓Vs ‘可能會(huì)有偏差，從而導(dǎo)致按照設(shè)定的放大量進(jìn)行放大時(shí)，實(shí)際直流分量輸出電壓 Vout'不等于設(shè)定的恒定輸出電壓Vout。此時(shí)可以按照實(shí)際的直流分量輸出電壓Vout' 對(duì)設(shè)定的放大量進(jìn)行修正，從而使實(shí)際檢測(cè)時(shí)放大處理單元輸出的電壓等于預(yù)先設(shè)定的恒 定值Vout。上述的紗疵檢測(cè)方法可以通過(guò)如下系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一種紗疵檢測(cè)系統(tǒng)，包括控制模塊、檢測(cè)機(jī)構(gòu)和放大處理單元；其中檢測(cè)機(jī)構(gòu)由電容傳感器和與電容傳感器相連接的直流放大電路構(gòu)成；放大處理單元由數(shù)字可變?cè)鲆娣糯?器及與其相連接的處理器構(gòu)成；所述直流放大電路的輸出端與數(shù)字可變?cè)鲆娣糯笃鞯妮斎?端連接；數(shù)字可變?cè)鲆娣糯笃鞯妮敵龆伺c控制模塊的輸入端連接。相比現(xiàn)有的紗疵檢測(cè)系統(tǒng)，本發(fā)明的紗疵檢測(cè)系統(tǒng)由于使用了絕對(duì)測(cè)量的方法， 可以檢測(cè)逐漸變粗(或變細(xì))的紗疵；而且由于使用了歸一化的方法，將任意紗線的平均直 流電壓分量轉(zhuǎn)化為恒定值輸出，從而大大簡(jiǎn)化了電路的復(fù)雜度。


圖1為本發(fā)明紗疵檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本發(fā)明具體實(shí)施方式
的原紗的支數(shù)-材料系數(shù)-支數(shù)電壓之間的關(guān)系曲 線，其中a為支數(shù)電壓一定時(shí)，材料系數(shù)與支數(shù)對(duì)數(shù)之間的關(guān)系曲線；b為材料系數(shù)一定時(shí)， 支數(shù)電壓與支數(shù)之間的關(guān)系曲線；圖3為本發(fā)明具體實(shí)施方式
探測(cè)機(jī)構(gòu)中直流放大電路的電路原理圖；圖4為本發(fā)明具體實(shí)施方式
中放大處理單元的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明一種紗疵檢測(cè)系統(tǒng)，如附圖1所示，包括控制模塊、檢測(cè)機(jī)構(gòu)和放大處理單元；其 中檢測(cè)機(jī)構(gòu)由電容傳感器和與該電容傳感器相連接的直流放大電路構(gòu)成；放大處理單元由 數(shù)字可變?cè)鲆娣糯笃?、A/D轉(zhuǎn)換器及處理器構(gòu)成；所述直流放大電路的輸出端與數(shù)字可變 增益放大器的輸入端連接；數(shù)字可變?cè)鲆娣糯笃鞯妮敵龆伺cA/D轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，A/D 轉(zhuǎn)換器的輸出端與處理器連接；本實(shí)施方案中，與電容傳感器相連接的直流放大電路電路原理圖如附圖3，其放大 倍數(shù)為51. 89 ；本實(shí)施方案的放大處理單元電路原理圖如附圖4所示，采用雙八位的D/A轉(zhuǎn) 換器作為可變?cè)鲆娣糯笃?。使用本系統(tǒng)進(jìn)行紗疵檢測(cè)時(shí)，按照如下步驟進(jìn)行A、將待檢測(cè)紗線的支數(shù)Nx和材料系數(shù)Mx輸入控制模塊；B、控制模塊將輸入的數(shù)據(jù)傳輸給放大處理單元，放大處理單元根據(jù)以下公式計(jì)算 對(duì)應(yīng)的放大量a 其中，Vout為放大處理單元輸出的直流分量，為預(yù)先設(shè)定的恒定值；M0為預(yù)先設(shè) 定的材料系數(shù)值，為一常數(shù)；Kl、K2兩個(gè)系數(shù)，在恒溫恒濕以及同一探測(cè)機(jī)構(gòu)的條件下，且 M0取值固定時(shí)，兩者均為常量，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得；待檢測(cè)紗線的支數(shù)為公支值；本實(shí)施方案中，利用本系統(tǒng)中的探測(cè)機(jī)構(gòu)在恒溫恒濕條件下測(cè)量得到的原紗支 數(shù)、材料系數(shù)、支數(shù)電壓之間的關(guān)系如附圖2所示，可以看到在支數(shù)電壓Vs —定時(shí)，材料系 數(shù)Mx與支數(shù)的對(duì)數(shù)值IgNx成正比；材料系數(shù)Mx—定時(shí)，支數(shù)電壓Vs與支數(shù)Nx成反比；只 要任意設(shè)定一個(gè)材料系數(shù)M0，即可根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得相應(yīng)的Kl、K2這兩個(gè)系數(shù)的值，本實(shí) 施方案中，取M0 = 6，得到相應(yīng)的K1 = 6. 2，K2 = 1000 ；將這兩個(gè)系數(shù)代入上式中即可求得放大量a。C、放大處理單元按照步驟B得到的放大量a對(duì)探測(cè)機(jī)構(gòu)輸出電壓信號(hào)進(jìn)行放大 處理并將放大處理后的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳輸給控制模塊；C1、放大處理單元按照放大量a對(duì)探測(cè)機(jī)構(gòu)輸出的電信號(hào)進(jìn)行放大處理并將放 大處理后的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳輸給控制模塊；C2、放大處理單元將放大處理后得到的實(shí)際直流電壓分量Vout'與預(yù)先設(shè)定的恒 定值Vout進(jìn)行比較，如兩者的偏差超出預(yù)先設(shè)定的范圍，則發(fā)送出錯(cuò)信號(hào)給控制模塊，提 示重新輸入正確的紗線支數(shù)和材料系數(shù)；如兩者存在偏差但偏差未超出預(yù)先設(shè)定的范圍， 則根據(jù)實(shí)際直流電壓分量Vout'重新計(jì)算放大量a'，并用新得到的放大量a'取代原 儲(chǔ)存的放大量a后，轉(zhuǎn)至步驟C1 ；如兩者不存在偏差，則直接轉(zhuǎn)至步驟C1。在本實(shí)施方案中，探測(cè)機(jī)構(gòu)的輸出作為雙八位D/A轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓VKe fA，處理 器按照輸入的待測(cè)紗線的支數(shù)和材料系數(shù)計(jì)算放大量a，并將該放大量a傳輸給雙八位 D/A轉(zhuǎn)換器，雙八位D/A轉(zhuǎn)換器按照該放大量對(duì)探測(cè)機(jī)構(gòu)輸出的反映紗線平均質(zhì)量的直流 分量進(jìn)行放大并通過(guò)對(duì)應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換器將直流分量模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出給處理 器；本實(shí)施方案中，處理器將雙八位D/A轉(zhuǎn)換器輸出端的電壓值Vout'與預(yù)先設(shè)定的
歸一化后的直流電壓分量輸出Vout進(jìn)行比較，并通過(guò)預(yù)先編好的程序判斷
否大于0. 2，如是，則判定支數(shù)出錯(cuò)，發(fā)送出錯(cuò)信號(hào)給控制模塊，提醒重新輸入正確的支數(shù);
如否，且l^lz^Uo時(shí)，則按照如下公式計(jì)算出Nx : 上述公式可以從
中推導(dǎo)出來(lái)，即將實(shí)際
的待檢測(cè)紗線等價(jià)成材料系數(shù)為6，支數(shù)為Nx的紗線，即
此時(shí)即可得到 然后根據(jù)計(jì)算得到的Nx，查詢(xún)預(yù)先編制在軟件中的放大量一支數(shù)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)表(材 料系數(shù)為6)即可得到相應(yīng)的放大量a ‘，用新得到的放大量a'取代原儲(chǔ)存的放大量a， 然后繼續(xù)進(jìn)行放大處理；D、控制模塊將放大處理單元輸出的電信號(hào)與預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)進(jìn)行比較來(lái)實(shí)現(xiàn)紗 疵的檢測(cè)；本實(shí)施方式中控制模塊使用現(xiàn)有技術(shù)即可，僅需在原設(shè)定的基準(zhǔn)上疊加恒定的直 流分量即可。本發(fā)明的紗疵檢測(cè)系統(tǒng)，也可由若干檢測(cè)機(jī)構(gòu)、若干放大處理單元并聯(lián)，并由一套 控制模塊進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)多錠紗線(例如6錠)同時(shí)在線檢測(cè)，提高檢測(cè)效率；也可與 清紗設(shè)備結(jié)合，實(shí)現(xiàn)紗疵的在線檢測(cè)清理。
權(quán)利要求
一種紗疵檢測(cè)方法，由電容傳感器和放大電路構(gòu)成的探測(cè)機(jī)構(gòu)將通過(guò)該探測(cè)機(jī)構(gòu)的紗線的質(zhì)量變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并傳輸給控制模塊，控制模塊將接收到的電信號(hào)與預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)進(jìn)行比較來(lái)實(shí)現(xiàn)紗疵的檢測(cè)，其特征在于所述放大電路為直流放大電路，探測(cè)機(jī)構(gòu)輸出的電信號(hào)包括反映紗線平均質(zhì)量的直流分量和反映紗線質(zhì)量變化的交流分量。
2.如權(quán)利要求1所述紗疵檢測(cè)方法，其特征在于通過(guò)一個(gè)放大處理單元對(duì)所述探測(cè) 機(jī)構(gòu)輸出的反映紗線平均質(zhì)量的直流分量進(jìn)行歸一化處理，使不同支數(shù)、不同材料系數(shù)的 紗線經(jīng)過(guò)處理后輸出的直流分量為一恒定值，所述歸一化處理具體通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)A、將待檢測(cè)紗線的支數(shù)Nx和材料系數(shù)Mx輸入控制模塊；B、控制模塊將輸入的數(shù)據(jù)傳輸給放大處理單元，放大處理單元根據(jù)以下公式計(jì)算對(duì)應(yīng) 的放大量a 其中，Vout為放大處理單元輸出的直流分量，為預(yù)先設(shè)定的恒定值；M0為預(yù)先設(shè)定的 材料系數(shù)值，為一常數(shù)；Kl、K2兩個(gè)系數(shù)，在恒溫恒濕以及同一探測(cè)機(jī)構(gòu)的條件下，且M0取 值固定時(shí)，兩者均為常量，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得；待檢測(cè)紗線的支數(shù)為公支值；C、放大處理單元按照步驟B得到的放大量a對(duì)探測(cè)機(jī)構(gòu)輸出電壓信號(hào)進(jìn)行放大處理 并將放大處理后的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳輸給控制模塊；D、控制模塊將放大處理單元輸出的數(shù)字信號(hào)與預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)進(jìn)行比較來(lái)實(shí)現(xiàn)紗疵 的檢測(cè)。
3.如權(quán)利要求2所述紗疵檢測(cè)方法，其特征在于所述步驟C具體包括以下各步驟 C1、放大處理單元按照放大量a對(duì)探測(cè)機(jī)構(gòu)輸出的電信號(hào)進(jìn)行放大處理并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳輸給控制模塊；C2、放大處理單元將放大處理后得到的實(shí)際直流電壓分量Vout'與預(yù)先設(shè)定的恒定值 Vout進(jìn)行比較，如兩者的偏差超出預(yù)先設(shè)定的范圍，則發(fā)送出錯(cuò)信號(hào)給控制模塊，提示重新 輸入正確的紗線支數(shù)和材料系數(shù)；如兩者存在偏差但偏差未超出預(yù)先設(shè)定的范圍，則根據(jù) 實(shí)際直流電壓分量Vout'重新計(jì)算放大量a'，并用新得到的放大量a'取代原儲(chǔ)存的 放大量a后，轉(zhuǎn)至步驟C1 ；如兩者不存在偏差，則直接轉(zhuǎn)至步驟C1。
4.如權(quán)利要求3所述紗疵檢測(cè)方法，其特征在于所述預(yù)先設(shè)定的范圍是指兩者的偏差^^小于或等于
5.一種紗疵檢測(cè)系統(tǒng)，包括控制模塊和探測(cè)機(jī)構(gòu)，其中探測(cè)機(jī)構(gòu)由電容傳感器以及與 電容傳感器相連接的放大電路構(gòu)成，其特征在于所述探測(cè)機(jī)構(gòu)中與電容傳感器相連接的 放大電路為直流放大電路。
6.如權(quán)利要求5所述的紗疵檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于還包括一個(gè)放大處理單元；所述放 大處理單元包括數(shù)字可變?cè)鲆娣糯笃?、A/D轉(zhuǎn)換器及處理器。
7.如權(quán)利要求6所述的紗疵檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)字可變?cè)鲆娣糯笃魇请p八 位的D/A轉(zhuǎn)換器。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種紗疵檢測(cè)方法，用于紡織行業(yè)對(duì)紗線上的紗疵進(jìn)行檢測(cè)。本發(fā)明通過(guò)直流放大電路對(duì)電容傳感器檢測(cè)到的電信號(hào)放大輸出，從而保留了紗線的平均值電信號(hào)，并將放大后的電信號(hào)中的直流分量歸一化為恒定值。本發(fā)明方法可以檢測(cè)逐漸變化的紗疵，具有更高的檢測(cè)準(zhǔn)確率。本發(fā)明還公開(kāi)了一種紗疵檢測(cè)系統(tǒng)，可以在檢測(cè)紗疵時(shí)保留紗線的平均值電信號(hào)，并將紗線的平均值電信號(hào)歸一化為恒定值輸出。
文檔編號(hào)D06H3/08GK101851850SQ20101019848
公開(kāi)日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2010年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月11日
發(fā)明者王小娟 申請(qǐng)人:王小娟