專利名稱：一種紗疵檢測方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及紗線質(zhì)量檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種紗疵的檢測方法及檢測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
紗疵檢測系統(tǒng)是紡織行業(yè)用來對紗線上的疵點(diǎn)進(jìn)行檢測，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)測設(shè)備，對于改善紡紗生產(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、實現(xiàn)簡單，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獲取紗線信息。紗線在一個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)和板間電場的分布狀況。當(dāng)板間沒有紗線時板間介質(zhì)基 本上是空氣，極板電容為C1。當(dāng)板間投入紗線時，極板電容為兩個不同電容的迭加形式，其 中一個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。由于這兩個電容以并聯(lián)方式存在，所以可以認(rèn)為此時的極板電容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) 滿足一定的填充條件且忽略極板邊緣效應(yīng)時，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)過會引起電容量的改變，后接電橋電路即可將電容量的變化轉(zhuǎn)換為電 壓信號的起伏，并通過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，從而實現(xiàn) 對疵點(diǎn)的檢測。目前電容傳感式的紗疵檢測方法都是相對測量。所謂相對測量是指紗線在檢測區(qū) 運(yùn)行時，放大器的輸出不保存紗線平均值的電信號，這種信號處理稱其為相對測量。相對測 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，該方法可以檢測出跳變的紗疵，但是對逐漸變粗(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方法的不足，能夠 有效檢測逐漸變粗(或變細(xì))的紗疵的檢測方法。本發(fā)明是通過使用絕對測量的方法來實 現(xiàn)上述目的的，所謂絕對測量是指紗線在檢測區(qū)運(yùn)行時，放大器的輸出始終保存紗線的平 均值電信號，這種信號處理稱其為絕對測量。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)，又保留了 紗疵的交流分量。所以，絕對測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)的長粗節(jié)和長細(xì)節(jié)紗疵。采用絕對測量的方式就是保留紗線的平均值電信號。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，動態(tài)范圍較大，電路實 現(xiàn)較困難。為了縮小動態(tài)范圍，從而降低電路復(fù)雜度，本發(fā)明對紗線進(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)過放大電路放大處理后，輸出的平均電壓值相同，這 樣對后續(xù)紗疵檢測帶來方便。下面對本發(fā)明采用的歸一化的原理及實現(xiàn)方案作出簡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某一探測機(jī) 構(gòu)時輸出的平均電壓，即支數(shù)電壓。通過大量的試驗發(fā)現(xiàn)，在檢測機(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，材料系數(shù)與Lg(支數(shù))的值成正比；(2)材料系數(shù)一定時，支數(shù)電壓與支數(shù)成反比需要說明的是紗線支數(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才成立，以下所述支數(shù)均指公支。由此可以得到在檢測機(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、K2兩個系數(shù)，在恒溫恒濕以及 同一探測機(jī)構(gòu)的條件下，當(dāng)M0取值固定時，兩者均為常量，可以通過實驗測得；公式中的支 數(shù)均為公支值；因此我們可以預(yù)先設(shè)定一個固定的材料系數(shù)M0，并根據(jù)試驗測得在恒溫恒濕以及 同一探測機(jī)構(gòu)的條件下的兩個系數(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)通過該探測機(jī)構(gòu)時輸出的支數(shù)電壓Vs，進(jìn)而通過與探測機(jī)構(gòu)相連接的 可調(diào)整放大量的放大處理單元對支數(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，按照如下方法進(jìn)行紗疵檢測一種紗疵檢測方法，首先通過由電容傳感器和直流放大電路構(gòu)成的檢測機(jī)構(gòu)將通 過該檢測機(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；然后通過一個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)過處理后輸出的直流分量為一恒定 值；最后通過將歸一化后的電信號與預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)進(jìn)行比較，從而實現(xiàn)紗疵的檢測。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，其實際的支數(shù)電 壓Vs ‘可能會有偏差，從而導(dǎo)致按照設(shè)定的放大量進(jìn)行放大時，實際直流分量輸出電壓 Vout'不等于設(shè)定的恒定輸出電壓Vout。此時可以按照實際的直流分量輸出電壓Vout' 對設(shè)定的放大量進(jìn)行修正，從而使實際檢測時放大處理單元輸出的電壓等于預(yù)先設(shè)定的恒 定值Vout。上述的紗疵檢測方法可以通過如下系統(tǒng)實現(xiàn)一種紗疵檢測系統(tǒng)，包括控制模塊、檢測機(jī)構(gòu)和放大處理單元；其中檢測機(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)字可變增益放大 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)字可變增益放大器的輸入 端連接；數(shù)字可變增益放大器的輸出端與控制模塊的輸入端連接。相比現(xiàn)有的紗疵檢測系統(tǒng)，本發(fā)明的紗疵檢測系統(tǒng)由于使用了絕對測量的方法， 可以檢測逐漸變粗(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，從而大大簡化了電路的復(fù)雜度。


圖1為本發(fā)明紗疵檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本發(fā)明具體實施方式
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，材料系數(shù)與支數(shù)對數(shù)之間的關(guān)系曲線；b為材料系數(shù)一定時， 支數(shù)電壓與支數(shù)之間的關(guān)系曲線；圖3為本發(fā)明具體實施方式
探測機(jī)構(gòu)中直流放大電路的電路原理圖；圖4為本發(fā)明具體實施方式
中放大處理單元的電路原理圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明一種紗疵檢測系統(tǒng)，如附圖1所示，包括控制模塊、檢測機(jī)構(gòu)和放大處理單元；其 中檢測機(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)字可變增益放大器、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)字可變增益放大器的輸出端與A/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) 換器作為可變增益放大器。使用本系統(tǒng)進(jìn)行紗疵檢測時，按照如下步驟進(jìn)行A、將待檢測紗線的支數(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)以下公式計算 對應(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、K2兩個系數(shù)，在恒溫恒濕以及同一探測機(jī)構(gòu)的條件下，且 M0取值固定時，兩者均為常量，通過實驗測得；待檢測紗線的支數(shù)為公支值；本實施方案中，利用本系統(tǒng)中的探測機(jī)構(gòu)在恒溫恒濕條件下測量得到的原紗支 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，材料系 數(shù)Mx與支數(shù)的對數(shù)值IgNx成正比；材料系數(shù)Mx—定時，支數(shù)電壓Vs與支數(shù)Nx成反比；只 要任意設(shè)定一個材料系數(shù)M0，即可根據(jù)實驗數(shù)據(jù)獲得相應(yīng)的Kl、K2這兩個系數(shù)的值，本實 施方案中，取M0 = 6，得到相應(yīng)的K1 = 6. 2，K2 = 1000 ；將這兩個系數(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對探測機(jī)構(gòu)輸出電壓信號進(jìn)行放大 處理并將放大處理后的電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳輸給控制模塊；C1、放大處理單元按照放大量a對探測機(jī)構(gòu)輸出的電信號進(jìn)行放大處理并將放 大處理后的電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳輸給控制模塊；C2、放大處理單元將放大處理后得到的實際直流電壓分量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)送出錯信號給控制模塊，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)實際直流電壓分量Vout'重新計算放大量a'，并用新得到的放大量a'取代原 儲存的放大量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。在本實施方案中，探測機(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 器按照輸入的待測紗線的支數(shù)和材料系數(shù)計算放大量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探測機(jī)構(gòu)輸出的反映紗線平均質(zhì)量的直流 分量進(jìn)行放大并通過對應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換器將直流分量模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸出給處理 器；本實施方案中，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，發(fā)送出錯信號給控制模塊，提醒重新輸入正確的支數(shù);
如否，且l^lz^Uo時，則按照如下公式計算出Nx : 上述公式可以從
中推導(dǎo)出來，即將實際
的待檢測紗線等價成材料系數(shù)為6，支數(shù)為Nx的紗線，即
此時即可得到 然后根據(jù)計算得到的Nx，查詢預(yù)先編制在軟件中的放大量一支數(shù)對應(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與預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)進(jìn)行比較來實現(xiàn)紗 疵的檢測；本實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)明的紗疵檢測系統(tǒng)，也可由若干檢測機(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，從而實現(xiàn)多錠紗線(例如6錠)同時在線檢測，提高檢測效率；也可與 清紗設(shè)備結(jié)合，實現(xiàn)紗疵的在線檢測清理。
權(quán)利要求
一種紗疵檢測方法，由電容傳感器和放大電路構(gòu)成的探測機(jī)構(gòu)將通過該探測機(jī)構(gòu)的紗線的質(zhì)量變化轉(zhuǎn)換為電信號并傳輸給控制模塊，控制模塊將接收到的電信號與預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)進(jìn)行比較來實現(xiàn)紗疵的檢測，其特征在于所述放大電路為直流放大電路，探測機(jī)構(gòu)輸出的電信號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所述紗疵檢測方法，其特征在于通過一個放大處理單元對所述探測 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以下步驟實現(xiàn)A、將待檢測紗線的支數(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)以下公式計算對應(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、K2兩個系數(shù)，在恒溫恒濕以及同一探測機(jī)構(gòu)的條件下，且M0取 值固定時，兩者均為常量，通過實驗測得；待檢測紗線的支數(shù)為公支值；C、放大處理單元按照步驟B得到的放大量a對探測機(jī)構(gòu)輸出電壓信號進(jìn)行放大處理 并將放大處理后的電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳輸給控制模塊；D、控制模塊將放大處理單元輸出的數(shù)字信號與預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)進(jìn)行比較來實現(xiàn)紗疵 的檢測。
3.如權(quán)利要求2所述紗疵檢測方法，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對探測機(jī)構(gòu)輸出的電信號進(jìn)行放大處理并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳輸給控制模塊；C2、放大處理單元將放大處理后得到的實際直流電壓分量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)送出錯信號給控制模塊，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) 實際直流電壓分量Vout'重新計算放大量a'，并用新得到的放大量a'取代原儲存的 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
5.一種紗疵檢測系統(tǒng)，包括控制模塊和探測機(jī)構(gòu)，其中探測機(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所述的紗疵檢測系統(tǒng)，其特征在于還包括一個放大處理單元；所述放 大處理單元包括數(shù)字可變增益放大器、A/D轉(zhuǎn)換器及處理器。
7.如權(quán)利要求6所述的紗疵檢測系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)字可變增益放大器是雙八 位的D/A轉(zhuǎn)換器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種紗疵檢測方法，用于紡織行業(yè)對紗線上的紗疵進(jìn)行檢測。本發(fā)明通過直流放大電路對電容傳感器檢測到的電信號放大輸出，從而保留了紗線的平均值電信號，并將放大后的電信號中的直流分量歸一化為恒定值。本發(fā)明方法可以檢測逐漸變化的紗疵，具有更高的檢測準(zhǔn)確率。本發(fā)明還公開了一種紗疵檢測系統(tǒng)，可以在檢測紗疵時保留紗線的平均值電信號，并將紗線的平均值電信號歸一化為恒定值輸出。
文檔編號D06H3/08GK101851850SQ20101019848
公開日2010年10月6日 申請日期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 申請人:王小娟