紡織機智能斷線檢測儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型的名稱為紡織機智能斷線檢測儀。屬于紡織機斷線檢測【技術領域】。它主要是解決現有斷線檢測儀存在斷線檢測準確性差、檢測效率不高的問題。它的主要特征是：由光電檢測單元、處理電路、主控單元、報警單元和顯示單元組成；當紗線從激光發(fā)射器的光路上經過，細線從無到有再到無的過程，會造成二象限光電管所接收的光強產生由強到弱再到強的變化，導致二象限光電探測器光電流變化，差動的電流經處理電路處理，產生脈沖信號送入單片機，單片機記錄斷線根數送LED顯示，并控制報警、停機。本實用新型具有較高分辨率和較高檢測速度，適用于各種使用場合，成本低，使用方便的特點，主要用于以激光對管進行織布機斷線檢測的紡織機智能斷線檢測儀。
【專利說明】紡織機智能斷線檢測儀
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于紡織機斷線檢測【技術領域】，具體涉及一種采用以激光對管進行織布機斷線檢測、以單片機進行控制的紡織機智能斷線檢測儀。
【背景技術】
[0002]織布機在工作過程中常發(fā)生斷線事故，若發(fā)生斷線事故而機器繼續(xù)工作，勢必影響產品質量。在織布機上安裝斷線檢測儀，當紡織機上有斷線產生時檢測儀能檢測到發(fā)出警報，同時對織布機發(fā)出停機命令。
[0003]目前市場上的斷線檢測儀主要采用的方法有:
[0004]①機械聯(lián)動裝置:依靠機械聯(lián)動原理采集紗線張力，同實驗得到的正常情況下絲線的張力比較，若張力超出正常范圍，則判定絲線發(fā)生異常。機械聯(lián)動裝置一般由絕緣基座和安裝于該絕緣基座上的金屬接觸絲、金屬拉環(huán)及短路傳感器構成，彈簧的一端與滑動塊連接，彈簧的另一端與旋轉輥連接，金屬拉環(huán)在沒有紗線穿過時，可在彈簧的彈性力作用下與金屬接觸絲接觸。當斷線產生時，金屬拉環(huán)與金屬接觸絲接觸，通過短路傳感器產生斷線信號。機械聯(lián)動裝置檢測儀雖結構簡單，維護方便，但存在容易受到機器震動而影響斷線檢測準確性的問題，且接觸式檢測對紡織過程會產生一定影響。
[0005]②振蕩感應法:設置在圓形軌道圈上的信號接收裝置內建有一高頻信號感應器與一磁性信號感應器，設在該梭子上的一信號產生裝置內建有一高頻振蕩器與一永久磁鐵，利用梭子旋轉通過信號接收裝置時，使得上述構件可同步感應到高頻振蕩器與永久磁鐵所形成的信號，并將信號共同傳遞至一同步信號檢測器上判別。振蕩感應式檢測方法可檢測梭子于起動加速階段及定速旋轉階段時的緯紗是否斷線，可以達到較高精度，但對梭子的轉動速度有一定要求，不具有廣泛的適用性。
[0006]③機器視覺:包括織物圖像采集、圖像預處理、圖像分析和特征值提取、送別和分類等階段以及正常紡織過程和紡線特征的學習過程和檢測過程。通過使用特制高分辨率線掃描CXD攝像機及多達數百個處理器并行處理圖像數據，可以達到最高0.3mm的分辨能力和120m/min的檢測速度。機器視覺法需要采用特制線型CCD攝像機，對小批量生產成本過高，而且對目前已公開的基于機器視覺的檢測裝置，為了達到或者高于生產速度的檢測速度，系統(tǒng)大多采用數百個處理器進行圖像數據的處理，如瑞士烏斯特(Uster)公司開發(fā)的Uster Fabriscan系統(tǒng)，為250個奔騰處理器，對一般生產的代價太大。

【發(fā)明內容】

[0007]本實用新型的目的就是針對上述不足之處而提供一種具有較高分辨率和較高檢測速度，能滿足一般生產需求，且適用于各種使用場合，對硬件沒有特殊要求，成本低，使用方便的紡織機智能斷線檢測儀。
[0008]本實用新型的技術解決方案是:一種紡織機智能斷線檢測儀，其特征在于:由光電檢測單元、處理電路、主控單元、報警單元和顯示單元組成；所述光電檢測單元包括激光發(fā)射器、光電探測器和安裝底座；所述處理電路包括依次連接的差動探測前置放大電路、放大電路和比較電路；差動探測前置放大電路包括由運放及其外圍元器件組成的放大電路，激光發(fā)射器、光電探測器的正極端分別與運放的兩個輸入端連接，負極端與電源連接；所述主控單元包括單片機及其外圍電路，該單片機的信號輸入端與比較電路的輸出端連接；所述報警單元包括蜂鳴器及其驅動電路，該驅動電路輸入端與單片機的輸出端連接。
[0009]本實用新型技術解決方案中還包括控制停機單元，該控制停機單元包括繼電器控制及其驅動電路，該繼電器控制及其驅動電路控制端與單片機的信號輸出端連接，使繼電器可以在有斷線產生時使織機停止工作，避免造成質量損失。
[0010]本實用新型技術解決方案中所述的光電探測器是PIN 二象限光電探測器。
[0011]本實用新型技術解決方案中所述的放大電路由運放及其外圍元器件組成；所述的比較電路由運放及其外圍元器件組成。
[0012]本實用新型技術解決方案中所述的單片機為STC89C52單片機。
[0013]本實用新型采用激光發(fā)射器作為光源，采用光電探測器接收激光，安裝時應使激光發(fā)射器與光電探測器高度反射器與接收器高度對準。檢測儀工作時，一旦有紗線從激光發(fā)射器的光路上經過，細線從無到有再到無的過程，會造成光電探測器所接收的光強產生由強到弱再到強的變化，導致光電探測器光電流變化；差動的電流經處理電路處理，產生脈沖信號送入單片機，單片機立即控制報警停機。光電探測器工作于差動的方式，實現高靈敏度檢測。本實用新型采用單電源和運放實現，簡化了電路結構，降低了成本。本實用新型用差分的方法對絲線飄過的信號進行檢測，采用了微分放大的方法對檢測信號進行處理，而且絲線飄過的速度越快，檢測越靈敏，極大的提高了信噪比和檢測準確度。本實用新型利用運放與RC元件實現高頻放大，抑制低頻直流背景的影響。本實用新型具有較高分辨率和較高檢測速度，能滿足一般生產需求，且適用于各種使用場合，對硬件沒有特殊要求，成本低，使用方便的特點。本實用新型主要用于以激光對管進行織布機斷線檢測、以單片機進行控制的紡織機智能斷線檢測儀。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型處理電路中差動探測前置放大電路圖。
[0015]圖2是本實用新型處理電路中放大電路和比較電路圖。
[0016]圖3是本實用新型繼電器控制及其驅動電路圖。
[0017]圖4是本實用新型蜂鳴器及其驅動電路圖。
[0018]圖5是本實用新型主控制器電路圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖對本實用新型作進一步詳述。
[0020]本實用新型由光電檢測單元、處理電路、主控單元、報警單元和顯示單元組成。
[0021 ] 光電檢測單元包括半導體激光發(fā)射器、PIN 二象限光電探測器和安裝底座。半導體激光發(fā)射器與PIN 二象限光電探測器的對準是檢測儀正常工作的關鍵，通過一個機械底座將半導體激光發(fā)射器與PIN 二象限光電探測器對準。本實用新型采用半導體激光發(fā)射器作為發(fā)射器，采用PIN 二象限光電探測器作為接收器，根據PIN 二象限光電探測器接收信號的變化判斷斷細線的存在。當光電檢測單元檢測到細絲飄過后，就產生一個脈沖信號。優(yōu)點:只要裝置正確校準且固定即不易受機器震動影響，性能穩(wěn)定；半導體激光發(fā)射器產生準直性較好的激光，可實現一次檢測一排線。經過實驗表明效果良好，可以滿足準確性和可靠性要求，在已完成的實驗中最遠可以達到5m的檢測距離，最小可以達到SOum檢測直徑。
[0022]處理電路包括依次連接的差動探測前置放大電路、放大電路和比較電路。
[0023]如圖1所示。差動探測前置放大電路包括由運放及其外圍元器件Rl、R2、R3組成的放大電路。PIN二象限光電探測器在斷線檢測存在著許多隨機噪聲，采用PIN二象限光電探測器空間對稱布置，并接相同的反向偏置電壓。這種布置方法的好處是光電管兩個象限完全對稱，參考值一致，可以濾除背景光的影響，極大地抑制直流信號，獲取高信噪比、高分辨率的光電差分信號。由于PIN1、PIN2產生的差分信號為了消除光電轉換中背景光強所產生的直流信號，光電信號采用差分接入方式。優(yōu)點:實現高分辨率，高信噪比的檢測，以提高對斷線判別的可靠性，減少誤差信號的干擾。
[0024]如圖2所示。放大及比較電路由運放及其外圍元器件R4、R5、Cl組成。比較電路由比較器及其外圍元器件1?6、1?7、1?8、1?9組成。運放用來進行微分放大，電阻R4、R5和電容Cl部分，實現對信號進行低通濾波。比較器的輸出結果脈沖就證明了絲線飄過的結果。放大電路為負反饋運算放大電路，該放大電路中的運放負相輸入端與地之間設有RC串聯(lián)電路。運放對Utl進行微分放大(同向放大方式)，使信號的直流部分保持不變，交流部分放大很多倍。具體放大倍數與紗線的飄過速度有關。阻容部分對信號進行低通濾波，通過選取合適的阻容值，得到與原直流部分相近的結果。絲線飄過速度越高、越靈敏。
[0025]如圖3所示。繼電器控制及其驅動電路由二極管、三極管、繼電器組成，單片機控制端三極管的基極送高、低電平，控制三極管Ql導通或截止，從而使繼電器吸合或斷開。電流中的二極管非常重要，繼電器斷開的瞬間會產生一個很強的反向電動勢，這個反向電動勢會對電路中的其它元件造成損害。在繼電器線圈兩端反向并聯(lián)二極管可以消耗這個反向電動勢，從而保護電路安全。
[0026]如圖4是本實用新型蜂鳴器及其驅動電路。
[0027]如圖5所示。主控單元包括單片機及其外圍電路，該單片機的信號輸入端與比較電路的輸出端連接，單片機采用STC公司的高性能單片機STC89C52，STC89C52有著功耗低、性能強大的特點，其最高運作頻率35MHz，可以滿足檢測儀實時檢測的需求，同時其看門狗功能可以防止程序因外部環(huán)境的影響跑飛，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。報警單元包括蜂鳴器及其驅動電路，該驅動電路輸入端與單片機的輸出端連接。單片機的信號輸出端與驅動電路連接，驅動電路與顯示器連接，顯示器為四位八段數碼管。單片機的信號輸出端與繼電器控制電路連接，繼電器控制電路與織布機相關電源控制端連接，使繼電器可以在有斷線產生時使織機停止工作，避免造成質量損失。
[0028]通過程序控不斷地掃描單片機的外部中斷口，正常情況下I/O的電平值為高，一旦發(fā)生斷線故障，比較器送出一個下降沿信號，觸發(fā)單片機產生中斷，在中斷服務子程序中使斷線根數寄存器加一，并在主程序中將寄存器值送顯示緩沖，在四位八段數碼管上實時顯示斷線的總根數；另一方面，程序控制報警單元報警、并對執(zhí)行機構發(fā)出停機命令。程序中設置PCON位，使系統(tǒng)主控部分在沒有斷線產生時處于空閑模式。在空閑模式下，除CPU外，單片機內部其他硬件硬件資源全部處于活動狀態(tài)，數據及寄存器的值都保持不變，即數碼管仍然實時顯示當前的斷線根數。當斷線事故發(fā)生引起外部中斷時，外部中斷將喚醒單片機，程序從原來停止的地方繼續(xù)執(zhí)行?？臻e模式的設置可以降低系統(tǒng)的功耗:STC89系列的單片機在空閑模式下功耗降至2mA。中斷計數及空閑模式設置的代碼為:void main O {PCON=OxOI; } void INTO () interrupt 0{ PCON = 0;LED = 0;num++;}。
[0029]實驗測得檢測儀檢測紗線的直徑最小可達60—80um，對于紡織工業(yè)的一般紗線都可以檢測。檢測距離最大約為5m，適用于大型紡織機的斷線檢測，通過合理布置可以實現一個檢測儀檢測多達1000根紗線。檢測儀系統(tǒng)響應時間為us級，可以滿足實際使用中對于實時性的要求。
[0030]本實用新型從檢測斷線到對斷線的數目進行計數并發(fā)出報警的整個過程實現了自動化，無人化，在生產實際是可以提高生產效率和生產質量，并且原理清晰，結構簡單，使用成本低，維護方便。
【權利要求】
1.一種紡織機智能斷線檢測儀，其特征在于:由光電檢測單元、處理電路、主控單元、報警單元和顯示單元組成；所述光電檢測單元包括激光發(fā)射器、光電探測器和安裝底座；所述處理電路包括依次連接的差動探測前置放大電路、放大電路和比較電路；差動探測前置放大電路包括由運放及其外圍元器件組成的放大電路，激光發(fā)射器、光電探測器的正極端分別與運放的兩個輸入端連接，負極端與電源連接；所述主控單元包括單片機及其外圍電路，該單片機的信號輸入端與比較電路的輸出端連接；所述報警單元包括蜂鳴器及其驅動電路，該驅動電路輸入端與單片機的輸出端連接。
2.根據權利要求1所述的紡織機智能斷線檢測儀，其特征在于:還包括控制停機單元，該控制停機單元包括繼電器控制及其驅動電路，該繼電器控制及其驅動電路控制端與單片機的信號輸出端連接。
3.根據權利要求1或2所述的紡織機智能斷線檢測儀，其特征在于:所述的光電探測器是PIN 二象限光電探測器。
4.根據權利要求1或2所述的紡織機智能斷線檢測儀，其特征在于:所述的放大電路由運放及其外圍元器件組成；所述的比較電路由運放及其外圍元器件組成。
5.根據權利要求1或2所述的紡織機智能斷線檢測儀，其特征在于:所述的單片機為STC89C52單片機。
【文檔編號】B65H63/028GK203474102SQ201320390860
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年7月3日 優(yōu)先權日:2013年7月3日
【發(fā)明者】郭元平, 嚴嘉琛, 熊芝, 趙鴻, 毛王景 申請人:郭元平