工業(yè)原絲毛絲檢測裝置及其檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種毛絲在線檢測的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種在高端工業(yè)原絲生產(chǎn)卷繞工藝工程中實(shí)時檢測絲股中出現(xiàn)的毛絲、斷絲的檢測裝置。
【背景技術(shù)】
對工業(yè)原絲生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的毛絲數(shù)量進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測具有非常重要的意義，原因是以工業(yè)原絲為基礎(chǔ)材料生產(chǎn)的產(chǎn)品非常廣泛，包括簾子布、輪胎、安全帶等許多民用或者軍工領(lǐng)域的產(chǎn)品，而工業(yè)原絲中的毛絲數(shù)量又直接影響著后續(xù)產(chǎn)品的質(zhì)量，若能對工業(yè)原絲中的毛絲進(jìn)行實(shí)時檢測，從而根據(jù)毛絲數(shù)量調(diào)整改進(jìn)生產(chǎn)工藝，進(jìn)而提高工業(yè)原絲質(zhì)量，將能夠從源頭上改善以工業(yè)原絲為材料的各類化纖產(chǎn)品的質(zhì)量問題。
[0002]工業(yè)原絲毛絲是指原絲絲股中單根絲斷裂出現(xiàn)絲頭飄出絲股表面的現(xiàn)象。毛絲是工業(yè)原絲質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中的一個重要指標(biāo)，整筒原絲中的毛絲數(shù)量直接影響著該筒絲的質(zhì)量等級，從而影響絲筒的價格，甚至由于毛絲數(shù)量過多造成絲筒廢棄，或者由于對后續(xù)產(chǎn)品質(zhì)量造成影響，導(dǎo)致下游使用原絲的企業(yè)對原絲生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行索賠、投訴等，從而影響企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。依靠人工不可能實(shí)現(xiàn)毛絲數(shù)量的準(zhǔn)確檢測，因?yàn)槊z直徑非常細(xì)小，僅在5?1um之間，實(shí)際上依靠人工目測也是很不可靠的，因?yàn)槿斯び^察不可能在原絲卷繞過程中實(shí)現(xiàn)，只能在絲筒撤下之后觀察，而毛絲通常都卷繞在絲筒中間，露出絲筒表面的只是極少的一部分。根據(jù)原絲生產(chǎn)企業(yè)的反饋，人工觀察的毛絲數(shù)量指標(biāo)并不被國內(nèi)外用絲企業(yè)所認(rèn)可，尤其是國外企業(yè)采購國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的原絲只按最低質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)的價格來采購，使得國內(nèi)原絲生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益受到很大影響。
[0003]目前相關(guān)的研究文獻(xiàn)多集中于對直徑較大的線狀物(如鋼絲)或較粗纖維(如玻璃纖維)等的檢測，主要手段是利用光電檢測原理將被測物的相關(guān)參數(shù)轉(zhuǎn)換成電信號，其中比較成熟的一種方法是基于CCD傳感器的動態(tài)檢測方法，多用于浸膠簾子布的疵點(diǎn)檢測，從技術(shù)理論上來看，即使這類檢測裝置成本較高，采用這類方法構(gòu)成單個、獨(dú)立的檢測設(shè)備也是可行的，然而遺憾的是這類裝置的體積對于原絲檢測的安裝空間來說都過于龐大，而且原絲毛絲的直徑過于細(xì)小，若不采取特殊措施，一般的傳感器根本無法檢測到對應(yīng)的信號，因此這類研究成果不可能得到實(shí)際應(yīng)用和推廣。
[0004]毛絲檢測的依據(jù)是正常的原絲絲束是光滑均勻的，當(dāng)有毛絲產(chǎn)生時，絲頭會飄出于絲股表面。利用此特征可鑒別毛絲的存在，可用非接觸式傳感器來實(shí)現(xiàn)，且該裝置不會對原絲生產(chǎn)設(shè)備和工藝做任何改變或限制。本裝置的難點(diǎn)在于既要能準(zhǔn)確的檢測出直徑僅為5?1um的毛絲，又要保證安裝體積盡可能小，且開發(fā)出的裝置成本要能使用戶接收從而大批量應(yīng)用。其中需要解決的關(guān)鍵問題是毛絲檢測傳感器的設(shè)計，由于裝置體積受到限制，要求盡可能使用簡單的光學(xué)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，這對光源以及光敏元器件尤其是對應(yīng)處理電路提出了很高的要求。
[0005]現(xiàn)有的技術(shù)當(dāng)中，可行的檢測方案主要有兩種，方案1:利用高精度線陣相機(jī)，直接對原絲絲股進(jìn)行檢測，可以測量出毛絲的形狀和長度。方案2:利用光電傳感器來檢測光通量的變化來檢測毛絲。方案I雖然精度很高，但是成本也很高昂，一般企業(yè)很難承受。這類研究成果實(shí)際上在工業(yè)原絲的毛絲實(shí)時檢測上得不到應(yīng)用和推廣。方案2是比較成熟的檢測方法在理論和實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中都能實(shí)現(xiàn)較好的效果。但是在相關(guān)的研究文獻(xiàn)中該方法多集中討論各種直徑較大的剛性線狀物或其他粗纖維的檢測。主要手段是利用光電傳感器將被測物的相關(guān)參數(shù)轉(zhuǎn)化為電信號來實(shí)現(xiàn)檢測。但當(dāng)毛絲直徑小于1um時引起的光通量變化很小，檢測的可靠性較差。
[0006]由于毛絲問題已長期困擾我國的紡織企業(yè)，在不斥巨資更新現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備的前提下，急需找到一種投資較少但效益明顯的方法來解決這一問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]
針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的是提供一種能準(zhǔn)確檢測原絲上面各種長度的毛絲，只需簡單的安裝工作就能應(yīng)用到現(xiàn)有的絡(luò)筒機(jī)上而且不需要更換現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備就能提高產(chǎn)品的質(zhì)量，節(jié)約生產(chǎn)成本，能夠?qū)υz的成筒質(zhì)量進(jìn)行有效監(jiān)控、有效提高產(chǎn)品的優(yōu)等率和提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，且可以解決目前原絲生產(chǎn)過程中無法準(zhǔn)確實(shí)時檢測毛絲數(shù)量的難題的工業(yè)原絲檢測方法及裝置。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)手段如下:
一種工業(yè)原絲毛絲在線檢測裝置，包括毛絲檢測頭部分、毛絲控制系統(tǒng)部分和PC機(jī)管理部分，毛絲檢測頭部分包括信號采集模塊、信號初處理模塊、單片機(jī)、D/A轉(zhuǎn)換模塊和功率自動控制電路，信號采集模塊采集的信號經(jīng)信號初處理模塊與單片機(jī)的輸入端連接，換錠信號采集模塊與單片機(jī)的輸入端連接，單片機(jī)的輸出端經(jīng)CAN總線通信模塊與毛絲控制系統(tǒng)部分的主控制器雙向連接，并通過D/A裝換模塊經(jīng)功率自動控制電路與信號采集模塊連接;毛絲控制系統(tǒng)部分包括主控制器、顯示器和存儲器，主控制器輸出端分別于存儲器和顯示器連接，并通過以太網(wǎng)與PC機(jī)管理部分雙向連接。
[0009]所述信號采集模塊包括紅外線發(fā)射器和紅外線接收器，紅外線發(fā)射器安裝在發(fā)射板的檢測孔內(nèi)，紅外線接收器安裝在接收板的檢測孔內(nèi)，接收板的檢測孔與發(fā)射板的檢測孔對應(yīng);發(fā)射板和接收板相對安裝在底板上，發(fā)射板與接收板之間形成凹槽。
[0010]所述發(fā)射板上的檢測孔包括第一檢測孔1、第二檢測孔1、第三檢測孔I和第四檢測孔I，第二檢測孔1、第三檢測孔I和第四檢測孔I分別對稱設(shè)置在第一檢測孔I的豎直徑向的兩側(cè)上，第二檢測孔I到第一檢測孔I豎直徑向的距離為3mm，第三檢測孔I到第一檢測孔I豎直徑向的距離為4.5mm，第四檢測孔I到第一檢測孔I豎直徑向的距離為6mm;所述接收板上的檢測孔包括第一檢測孔Π、第二檢測孔Π、第三檢測孔Π和第四檢測孔Π，第二檢測孔Π、第三檢測孔Π和第四檢測孔Π分別對稱設(shè)置在第一檢測孔Π的豎直徑向的兩側(cè)上，第二檢測孔Π到第一檢測孔Π豎直徑向的距離為3mm，第三檢測孔Π到第一檢測孔Π豎直徑向的距離為4.5mm，第四檢測孔Π到第一檢測孔Π豎直徑向的距離為6mm。
[0011]—種利用工業(yè)原絲在線檢測裝置的檢測方法，步驟如下:
步驟一，毛絲檢測頭部分自檢；
通電后，紅外線發(fā)射器發(fā)射紅外線，紅外線接收器接收紅外線發(fā)射器的紅外線信號后轉(zhuǎn)換為電壓信號，并將電壓信號傳輸至信號初處理模塊，信號初處理模塊將接收到的信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換并放大，然后將初處理的信號輸出至單片機(jī)，單片機(jī)將接收到的信號與設(shè)定值比較后，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換模塊發(fā)送控制命令給功率自動控制電路，功率自動控制電路調(diào)節(jié)紅外線發(fā)射器發(fā)射的紅外線光照強(qiáng)度；
步驟二，原絲檢測；
毛絲檢測頭部分自檢后，第一檢測孔Π內(nèi)的紅外線接收器接收到第一檢測孔I內(nèi)的紅外線發(fā)射器發(fā)射的紅外線后轉(zhuǎn)化為電壓信號，并通過信號初處理模塊傳輸至單片機(jī)內(nèi)，單片機(jī)接收信號后判斷凹槽內(nèi)是否有原絲通過；
步驟三，毛絲檢測并存儲顯示；
步驟二檢測到有原絲通過凹槽，進(jìn)入檢測狀態(tài);安裝在第二檢測孔1、第三檢測孔I和第四檢測孔I內(nèi)的紅外線發(fā)射器與安裝在第二檢測孔Π、第三檢測孔Π和第四檢測孔Π內(nèi)的紅外線接收器共同作用實(shí)時檢測原絲上的毛絲;并將各自的檢測信號傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)內(nèi)，單片機(jī)進(jìn)行處理后將信號經(jīng)CAN總線通信模塊傳輸?shù)街骺刂破鲀?nèi)，主控制器將接收到的信號存儲到存儲器內(nèi)并在顯示器上顯示；
步驟四，換錠，數(shù)據(jù)打包發(fā)送至PC機(jī)管理部分；
換錠采集模塊檢測到換錠信號后傳輸給單片機(jī)，單片機(jī)處理后發(fā)送信號給主控制器，主控器接收到信號后將存儲器內(nèi)的數(shù)據(jù)打包后通過以太網(wǎng)傳輸?shù)絇C機(jī)管理部分上，便于工作人員的檢查記錄和產(chǎn)品分級。
[0012]本發(fā)明第一檢測孔Π內(nèi)的紅外線接收器接收來自第一檢測孔I內(nèi)的紅外線發(fā)射器發(fā)射的紅外線，并轉(zhuǎn)換為電壓信號傳輸至單片機(jī)，單片機(jī)進(jìn)行處理后判斷凹槽內(nèi)是否有原絲通過，若沒有原絲通過，則進(jìn)入等待狀態(tài);若有原絲通過則進(jìn)入檢測狀態(tài)，第二檢測孔Π內(nèi)的紅外線接收器接收第二檢測孔I內(nèi)的紅外線發(fā)射器的紅外線，第三檢測孔Π內(nèi)的紅外線接收器接收第三檢測孔I內(nèi)的紅外線發(fā)射器的紅外線，第四檢測孔Π內(nèi)的紅外線接收器接收第四檢測孔I內(nèi)的紅外線發(fā)射器的紅外線，各個紅外線接收器將各自接收到的紅外線信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓信號并傳輸至單片機(jī)內(nèi)，單片機(jī)進(jìn)行處理后記錄毛絲長度、產(chǎn)生時間和毛絲個數(shù)，通過CAN總線通信模塊將毛絲長度、產(chǎn)生時間和毛絲個數(shù)傳輸至主控制器，主控制器接收到信號后，將毛絲長度、產(chǎn)生時間和毛絲個數(shù)存儲在存儲器內(nèi)并通過顯示器進(jìn)行實(shí)時顯示。單片機(jī)實(shí)時檢測換錠采集模塊的信號，當(dāng)采集到換錠信號后，單片機(jī)發(fā)送信號給主控制器，主控制器接收處理后將存儲器內(nèi)的毛絲長度、產(chǎn)生時間和毛絲個數(shù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行打包并通過以太網(wǎng)傳輸至PC機(jī)管理部分上，方便工作人員的檢查記錄和產(chǎn)品分級。
[0013]本發(fā)明毛絲檢測頭部分針對紅外線發(fā)射器具有功率補(bǔ)償功能。紅外線接收器接收紅外線發(fā)射器的紅外線信號后轉(zhuǎn)換為電壓信號，并將電壓信號傳輸至信號初處理模塊，信號初處理模塊將接收到的信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換并放大，然后將初處理的信號輸出至單片機(jī)，單片機(jī)將接收到的信號與設(shè)定值比較后，判斷紅外線發(fā)射器發(fā)射的紅外線光照強(qiáng)度是否正常，若正常則原絲檢測;若不正常，則單片機(jī)通過控制D/A轉(zhuǎn)換模塊的輸出控制功率自動控制電路，使功率自動控制電路調(diào)節(jié)紅外線發(fā)射器發(fā)射的紅外線光照強(qiáng)度;確保紅外線發(fā)射器發(fā)射的紅外線的光照強(qiáng)度不變，排除灰塵等其他原因干擾因素。
[0014]本發(fā)明只需要簡單的安裝工作就能應(yīng)用到現(xiàn)有的各種型號絡(luò)筒機(jī)上，不需要對現(xiàn)有的設(shè)備進(jìn)行大幅改造和更新。能對原絲的成筒質(zhì)量進(jìn)行有效監(jiān)控，保證產(chǎn)品的質(zhì)量信譽(yù)，避免了企業(yè)客戶的質(zhì)量投訴，使其產(chǎn)品質(zhì)量和價格具有極高的市場競爭力，同時大幅提高公司的經(jīng)濟(jì)收入。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的控制原理框圖。
[0016]圖2為本發(fā)明信號采集模塊中底板、發(fā)射板和接收板的安裝示意圖。
[0017]圖3為圖2的右視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]實(shí)施例:如圖1-3所示，一種工業(yè)原絲毛絲在線檢測裝置，包括毛絲檢測頭部分、毛絲控制系統(tǒng)部分和PC機(jī)管理部分，毛絲檢測頭部