本發(fā)明屬于縫紉機智能檢測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種底線檢測系統(tǒng)，特別是一種用于縫紉設(shè)備的底線檢測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來，隨著機械制造、電子信息行業(yè)的發(fā)展，縫紉機控制器的性能是越來越好，縫制速度也是越來越快。然而，在高速度、高頻率的使用中底線問題日益暴露，操作人員經(jīng)常不知曉底線何時使用完，從而底線使用完后繼續(xù)工作帶來的脫線大大影響了工作效率，同時空針還影響了產(chǎn)品質(zhì)量，甚至需要返工。

為了解決這個問題，目前公開了一種名稱為“一種縫紉機底線檢測裝置及其檢測方法”，公開號為CN105734848A的中國專利，該技術(shù)方案公開了：包括梭芯、推板、墊塊、光電傳感器、夾板和主軸控制器，所述的光電傳感器設(shè)置于墊塊和夾板之間，所述的墊塊設(shè)置于推板上，梭芯設(shè)置于光電傳感器的一側(cè)縫紉機梭殼上，梭芯的一側(cè)面相交替設(shè)置有若干個強光區(qū)和弱光區(qū)，另一側(cè)面上設(shè)置有磁鋼，所述的光電傳感器的發(fā)射端與接收端正對梭殼上的梭芯，并連接至主軸控制器。本技術(shù)方案能夠及時檢測到底線什么用完，從而提醒操作人員及時更換新的梭芯，從而避免無底線操作，影響工作效率及產(chǎn)品質(zhì)量。但該技術(shù)方案仍存在著一些問題：一是當前主流的光電傳感器一般采用光遮斷式或者漫反射式的判別方法，受制于光耦或者紅外感應(yīng)器件，其靈敏度不夠高，無法在高速運轉(zhuǎn)時做到足夠快速的識別，而且旋梭所在的位置油污、毛屑較多，容易污染光電傳感器，導(dǎo)致識別精準度降低；二是光電傳感器需要外加較為復(fù)雜的電路板，由于電路板需要安規(guī)距離、振動方面的要求，其光電傳感器安裝固定較為麻煩。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的技術(shù)存在上述問題，提出了一種能夠精準監(jiān)測底線的剩余量從而在底線使用完時及時更換新梭芯的底線檢測系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的可通過下列技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種底線檢測系統(tǒng)，包括縫紉設(shè)備的電動機和梭芯，梭芯包括一繞線軸，繞線軸上設(shè)有一沿軸向貫穿的軸孔，繞線軸兩端分別徑向向外擴張形成第一突緣和第二突緣，其特征在于，還包括一個控制器、一個與該控制器連接的人機交換界面以及一個與該控制器電連接的磁感應(yīng)傳感器，上述電動機與所述控制器電連接，所述梭芯上具有齒輪結(jié)構(gòu)，所述齒輪結(jié)構(gòu)的齒具有多個，所述的齒隨著梭芯轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動且轉(zhuǎn)動時靠近或遠離上述的磁感應(yīng)傳感器但不接觸，所述磁感應(yīng)傳感器用于檢測所述齒靠近或遠離時磁感應(yīng)強度的變化并轉(zhuǎn)化成電壓頻率信號傳輸給控制器，所述控制器用于根據(jù)上述的電壓頻率信號控制上述電動機的工作，以及用于根據(jù)上述的電壓頻率信號和上述電動機的運行速度計算出底線的繞線半徑R進而計算出底線剩余量信息并將底線剩余量信息傳輸給上述的人機交換界面。

在上述的一種底線檢測系統(tǒng)中，所述的第一突緣外周邊緣具有多個均勻間隔設(shè)置的齒，相鄰兩個齒之間具有齒槽，所述齒的齒頂外端面到軸孔中心線的距離與第二突緣外周面到軸孔中心線的距離相等，所述的第一突緣及其上的齒和齒槽結(jié)構(gòu)形成了上述的齒輪結(jié)構(gòu)。

在上述的一種底線檢測系統(tǒng)中，所述的齒為齒頂窄、齒根寬的尖型齒或者是齒頂和齒根寬度相同的方型齒。

在上述的一種底線檢測系統(tǒng)中，所述的齒輪結(jié)構(gòu)包括一個小齒輪，所述小齒輪固連在第一突緣外側(cè)面上，所述小齒輪的齒的齒頂外端面到軸孔中心線的距離小于或等于第二突緣外周面到軸孔中心線的距離。

在上述的一種底線檢測系統(tǒng)中，所述的磁感應(yīng)傳感器為背磁齒輪傳感器，包括一小型永磁鐵和傳感器控制電路，所述傳感器控制電路用于檢測小型永磁鐵周圍的磁感應(yīng)強度變化并轉(zhuǎn)化成電壓信號傳輸給上述的控制器。

在上述的一種底線檢測系統(tǒng)中，所述的小型永磁鐵位于上述繞線軸的徑向方向上，且當齒輪結(jié)構(gòu)上的齒與小型永磁鐵最靠近時，其小型永磁鐵的S極與齒輪結(jié)構(gòu)上的齒的齒頂外端面剛好正對設(shè)置且兩者之間的距離為1mm～3mm。

在上述的一種底線檢測系統(tǒng)中，所述的小型永磁鐵和傳感器控制電路封裝在一起或者所述傳感器控制電路單獨封裝與小型永磁鐵分開。

在上述的一種底線檢測系統(tǒng)中，所述的傳感器控制電路包括磁性霍爾芯片SC9021、供電電壓VDD、二極管D1、電阻R1、電阻R2、電容C1、電容C2和穩(wěn)壓二極管Z1，磁性霍爾芯片SC9021的1腳分別接電阻R1一端、穩(wěn)壓二極管Z1的陰極和電容C1的一端，電容C1另一端分別接穩(wěn)壓二極管Z1的陽極和電容C2的一端，磁性霍爾芯片SC9021的2腳接地，磁性霍爾芯片SC9021的3腳分別接電容C2的另一端、電阻R2的一端和霍爾傳感器控制電路的輸出端Vout，所述二極管D1的陽極接供電電壓VDD，其陰極分別接電阻R1的另一端和電阻R2的另一端，所述的磁性霍爾芯片SC9021與上述小型永磁鐵的N極正對設(shè)置。

所謂背磁齒輪傳感器就是在霍爾傳感器的磁性霍爾芯片上粘貼一塊小型永磁鐵(背磁)，通過感應(yīng)金屬物體移動時帶動背磁永磁鐵的磁力線產(chǎn)生的磁場變化而進行高低電平切換。

在上述的一種底線檢測系統(tǒng)中，所述的控制器為DSP主控單元或單片機。

在上述的一種底線檢測系統(tǒng)中，所述的人機交換界面包括操作面板和顯示面板，分別用于參數(shù)設(shè)置和信息輸出顯示。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本底線檢測系統(tǒng)具有如下幾個優(yōu)點：

1、采用背磁齒輪傳感器和齒輪結(jié)構(gòu)的結(jié)合方式，其背磁齒輪傳感器目前最大支持1024線，也就是能支持齒輪結(jié)構(gòu)的齒數(shù)為1024個，檢測精度比光電傳感器高出一個數(shù)量級，能夠非常精確的檢測到底線的剩余量，并通過人機交換界面的顯示面板顯示出來，從而操作人員可以通過觀察顯示面板即可清楚判斷底線是否快用完，在用完之前更換底線，從而不會出現(xiàn)空針、脫線的情況；

2、背磁齒輪傳感器可以將小型永磁鐵和傳感器控制電路封裝在一起，這樣體積小，占空間較小便于安裝，且提高了抗震、安規(guī)方面的防護等級；

3、背磁齒輪傳感器只和磁路有關(guān)系，不受油污、毛屑等的影響，抗外界干擾能力好，從而可靠性好，檢測準確度高；

4、當?shù)拙€用完時，背磁齒輪傳感器能檢測到電壓頻率信號的變化并自動控制電動機停止工作，從而避免空針無效工作影響產(chǎn)品質(zhì)量，還能保護設(shè)備避免無效損耗。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的原理框圖。

圖2是帶有齒輪結(jié)構(gòu)的梭芯結(jié)構(gòu)圖。

圖3是傳感器控制電路與小型永磁鐵封裝在一起的結(jié)構(gòu)原理圖。

圖4是磁感應(yīng)傳感器與帶有齒輪結(jié)構(gòu)的梭芯的相對安裝位置圖。

圖5是梭芯轉(zhuǎn)動工作時磁感應(yīng)傳感器檢測到的磁感應(yīng)強度變化圖及轉(zhuǎn)化的方波電壓圖。

圖6是底線越來越少時的方波電壓變化圖及底線用盡時的方波電壓變化圖。

圖中，1、梭芯；11、繞線軸；12、軸孔；13、第一突緣；131、齒；132、齒槽；133、齒頂；134、齒根；14、第二突緣；2、磁感應(yīng)傳感器；3、DSP主控單元；4、人機交換界面；5、電動機。

具體實施方式

以下是本發(fā)明的具體實施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實施例。

實施例一

如圖1所示，本底線檢測系統(tǒng)，包括磁感應(yīng)傳感器2、DSP主控單元3、人機交換界面4、縫紉設(shè)備的電動機5以及帶有齒輪結(jié)構(gòu)的梭芯1。磁感應(yīng)傳感器2、人機交換界面4和縫紉設(shè)備的電動機5均與DSP主控單元3電連接，電動機5為通用型永磁同步電機，采用光編作為位置傳感器。本實施例以DSP主控單元3作為控制器，其DSP主控單元3還可以由可編程邏輯控制器或單片機來替代，只要具備數(shù)據(jù)分析處理能力的控制器設(shè)備均可。當然，具備完整的功能，其DSP主控單元3還外接有外圍電路，比如輸入輸出電路、儲存單元等，這些外圍電路為現(xiàn)有技術(shù)，不再詳細敘述。人機交換界面4包括操作面板和顯示面板，分別用于參數(shù)設(shè)置和信息輸出顯示。

如圖2所示，梭芯1包括一繞線軸11，繞線軸11上設(shè)有一沿軸向貫穿的軸孔12，繞線軸11兩端分別徑向向外擴張形成第一突緣13和第二突緣14。第一突緣13外周邊緣具有12個均勻間隔設(shè)置的齒131，相鄰兩個齒131之間具有齒槽132，齒131的齒頂133外端面到軸孔12中心線的距離與第二突緣14外周面到軸孔12中心線的距離相等，第一突緣13及其上的齒131和齒槽132結(jié)構(gòu)形成了齒輪結(jié)構(gòu)，該齒輪結(jié)構(gòu)也就是將原來梭芯1的第一突緣13加工成齒輪形狀而成，加工方便，且無需增加額外零件。由于背磁齒輪傳感器可以最大支持1024線，因此這個齒數(shù)可以最高加工到1024個，當然齒數(shù)越多，檢測到的磁感應(yīng)強度變化頻率及方波頻率越高，檢測計算的底線剩余量精度更高，一個齒131和一個齒槽132即可產(chǎn)生一個變化周期，數(shù)量越多，轉(zhuǎn)動一圈產(chǎn)生的變化周期越多，也就是頻率越高。也就是說這個齒數(shù)可以設(shè)計成1～1024個都可以，數(shù)量越多，精度越高。本實施例是將齒131設(shè)計成齒頂133窄、齒根134寬的尖型齒，當然除了上述的尖型齒外，還可以設(shè)計成其他任意形狀的齒，只要保證齒與齒之間具有齒槽132即可，比如齒頂133和齒根134寬度相同呈柵格式的方型齒。

如圖3所示，磁感應(yīng)傳感器2為背磁齒輪傳感器，包括一小型永磁鐵和傳感器控制電路，其背磁齒輪傳感器目前最大支持1024線，也就是能支持齒輪結(jié)構(gòu)的齒數(shù)為1024個，檢測精度比光電傳感器高出一個數(shù)量級，能夠非常精確的檢測到底線的剩余量。傳感器控制電路包括磁性霍爾芯片SC9021、供電電壓VDD、二極管D1、電阻R1、電阻R2、電容C1、電容C2和穩(wěn)壓二極管Z1，其中，供電電壓VDD為12V，二極管D1為IN4148，電阻R1為330Ω，電阻R2為10KΩ，電容C1為100nF,電容C2為1nF，穩(wěn)壓二極管Z1為24V穩(wěn)壓管。磁性霍爾芯片SC9021的1腳分別接電阻R1一端、穩(wěn)壓二極管Z1的陰極和電容C1的一端，電容C1另一端分別接穩(wěn)壓二極管Z1的陽極和電容C2的一端，磁性霍爾芯片SC9021的2腳接地，磁性霍爾芯片SC9021的3腳分別接電容C2的另一端、電阻R2的一端和霍爾傳感器控制電路的輸出端Vout，所述二極管D1的陽極接供電電壓VDD，其陰極分別接電阻R1的另一端和電阻R2的另一端，磁性霍爾芯片SC9021與小型永磁鐵的N極正對設(shè)置。

本實施例的小型永磁鐵和傳感器控制電路為封裝在一起，這樣體積小，占空間較小便于安裝，且提高了抗震、安規(guī)方面的防護等級。當然，也可以將傳感器控制電路和小型永磁鐵分開安裝，而將傳感器控制電路單獨封裝。

如圖4所示，小型永磁鐵位于梭芯1繞線軸11的徑向方向上，且當齒輪結(jié)構(gòu)上的齒131與小型永磁鐵最靠近時，其小型永磁鐵的S極與齒輪結(jié)構(gòu)上的齒131的齒頂133外端面剛好正對設(shè)置且兩者之間的距離為1mm～3mm。作為優(yōu)選，距離為2mm。兩者相互之間的距離越靠近，其檢測的準確性越高，當然距離越近對于安裝來說難度越大，1mm～3mm的距離將是安裝難度不高且效果比較好的距離。

縫紉設(shè)備工作，梭芯1轉(zhuǎn)動，第一突緣13上的齒131和齒槽132依次靠近然后遠離小型永磁鐵，其周邊的磁感應(yīng)強度不停的產(chǎn)生變化周期，如圖5所示。背磁齒輪傳感器檢測磁感應(yīng)強度變化信息并轉(zhuǎn)化成方波電壓信號并傳輸給DSP主控單元3，如圖5所示。DSP主控單元3從縫紉設(shè)備的電動機5上獲取當前運行速度并結(jié)合從背磁齒輪傳感器接收來的方波電壓信號頻率計算出底線當前的繞線半徑R，然后獲得底線當前的剩余量，并將底線當前的剩余量通過人機交換界面4的顯示面板顯示出來供操作人員察看。當操作人員從顯示面板上看到底線剩余量所剩無幾時，就可以手動停機更換繞滿底線的梭芯1，從而避免底線用完后繼續(xù)工作的脫線、空針操作。其第一突緣13上的齒131個數(shù)越多(目前最多可以支持1024個)，其磁感應(yīng)強度變化周期越短，背磁齒輪傳感器輸出的方波電壓信號頻率越高，那么計算得出的底線當前繞線半徑R值越準確，這樣顯示面板顯示出來的底線當前剩余量這個值越準確，從而提高其底線檢測精確性。

當顯示面板上顯示的底線剩余量所剩無幾而操作人員沒有及時注意到時，在底線用完時，DSP主控單元3自動控制電動機5停止工作。原理如下：

如圖6所示，工作過程中，由于縫制速度不變，也就是說底線的線速度不變，而隨著底線的不斷使用，其繞線半徑R值是越來越小的，那么梭芯1的角速度就會越來越大，也就是梭芯1在底線的帶動下轉(zhuǎn)動速度越來越快，那么磁感應(yīng)強度的變化周期越來越短，也就是說方波電壓信號頻率是隨著工作越來越高的。但當?shù)拙€用完時，梭芯1失去了底線的帶動牽引力，其轉(zhuǎn)動會突然慢下來，即轉(zhuǎn)速突然慢下來而且越來越慢，磁感應(yīng)強度的變化周期突然變長，也就是說方波電壓信號頻率突然變小了，DSP主控單元3檢測到這一方波電壓信號頻率突變的信號后，及時輸出停止控制指令控制電動機5停止工作，從而避免空針無效工作影響產(chǎn)品質(zhì)量，還能保護設(shè)備避免無效損耗。

實施例二

本實施例與實施例一的不同之處在于：其齒輪結(jié)構(gòu)包括一個小齒輪(圖中未示出)，小齒輪固連在第一突緣外側(cè)面上，小齒輪的齒的齒頂外端面到軸孔中心線的距離小于或等于第二突緣外周面到軸孔中心線的距離。由于該小齒輪結(jié)構(gòu)及其與第一突緣的連接關(guān)系為常規(guī)技術(shù)，在此不再詳細敘述。其他結(jié)構(gòu)和原理均與實施例一相同，在此不再贅述。

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。