專利名稱：光電織物緯斜檢測器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及紡織技術領域中的織物等的處理，進一步說涉及紡織材料的檢驗，或者說是涉及機織物緯紗的探緯和自動糾錯。
織物在印染加工過程中，由于機械和操作等原因，緯紗所受張力不均，使織物緯紗產生歪斜彎曲變形現(xiàn)象，即緯斜?？椢锞曅背^規(guī)定標準即為不合格產品，因此需要在線檢測緯斜和自動整緯，許多印染廠校正緯斜是靠人工觀察、手工操作，由于織物運行速度高，眼睛持續(xù)觀察很困難。因此自動整緯裝置就顯得十分必要。自50年代末，德國MAHLO公司研制出第一臺光電整緯器后，許多國家相繼加以開發(fā)，60年代中期后，我國開始引進光電整緯器，國內許多單位也開始仿制和研制光電整緯器。但目前國內現(xiàn)有的光電整緯器使用效果都欠佳。隨著大規(guī)模集成電路技術的突破和微處理器的發(fā)展，國外光電整緯器有了較大改進。1987年意大利“畢揚科”公司與我國合作生產的DIGITEX－80R光電整緯器采用Z80CPU微處理器，性能較過去分立元件和中、小規(guī)模集成電路產品有較大改進。
目前已有的光電整緯器，其緯斜檢測方法主要分狹縫式和緯密光柵式兩種。八字狹縫結構，對狹縫的對稱性和元器件的互換性要求較高，檢測精度低于旋轉狹縫結構。而旋轉狹縫結構中的固定狹縫不易隨織物緯密變化調節(jié)。緯密光柵結構可以改變光柵，以與織物的緯密相適應，但是每一檔緯密光柵的不同角度的劃分是有限的，因此分辨率難以提高，同時結構復雜，對光電元件性能的一致性要求也較高。無論是狹縫式還是緯密光柵式，都要求檢測頭離織物的布面很接近，有的甚至是緊貼布面，通常都是毫米級的距離。距離近則容易結垢，另外受水、汽影響也較大。
本實用新型的目的是提供一種結構簡單，可遠距離檢測、精度高、調節(jié)方便的光電織物緯斜檢測器。
本實用新型的技術解決方案是一種光電織物緯斜檢測器，包括發(fā)光頭和檢測頭，檢測頭中有一個由柱面透鏡、硅光電池、伺服電機及其傳動機構組成的光學部件，其與現(xiàn)有技術的不同點是在光學部件中的柱面透鏡前裝有成像組合透鏡，硅光電池裝在一個緯密調節(jié)圈上，伺服電機的傳動機構中裝有基準脈沖發(fā)生元件；硅光電池輸出經一前置放大電路接一微機信號處理電路，基準脈沖發(fā)生元件輸出信號直接接微機信號處理電路。
本實用新型中的微機信號處理電路由8098單片微機及其附屬電路組成。
本實用新型中的前置放大電路中有一個V／I轉換電路，其輸出經一交流放大電路接至一線性檢波電路，線性檢波電路輸出經一濾波電路接至一阻抗變換電路，阻抗變換電路信號經一限幅電路輸出。
本實用新型中的基準脈沖發(fā)生元件采用集成開關型霍爾傳感器。
本實用新型中的成像組合透鏡采用照相放大鏡頭。
本實用新型的優(yōu)點是采用8098單片微機，極大地提高了數據采集、數據處理的速度和精度，使之能夠用較為復雜的加權平均判決的數學模型處理采集的數據，并可使用浮點運算，其分辨率僅決定于采樣次數，因而輸出精度獲得了飛躍的提高，8098功能強，速度快，價格低、為提供高性價比的緯斜檢測器創(chuàng)造了條件。還由于采用了成像組合透鏡，達到了遠距離(cm級)檢測，從而不容易結垢和受水汽等干擾因素的影響。并且實現(xiàn)了無縫旋轉掃描，克服了有縫結構的缺點，但也發(fā)揚了單狹縫式掃描的優(yōu)點，從而保證了性能的有效提高。結構簡單，對于不同織物緯密，只要調節(jié)一下柱面透鏡與硅光電池的距離即可。還可利用8098單片機的串行口，實現(xiàn)多機串行通訊。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明


圖1為本實用新型的一種光電織物緯斜檢測器結構原理示意圖。
圖2為發(fā)光頭結構示意圖。
圖3為檢測頭光學部件結構示意圖。
圖4為圖3中除成像組合透鏡外部分的原理結構示意圖。
圖5為前置放大器電路圖。
圖6為微機信號處理器電路圖。
圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6描述了本實用新型的一個實施例。發(fā)光頭1和檢測頭2組成了一個光電織物緯斜檢測器，待檢測的織物11位于發(fā)光頭1與檢測頭2之間。檢測頭2由光學部件3、前置放大器4、微機信號處理電路5等組成。光學部件3中包括成像組合透鏡6、柱面透鏡7、光電池8、伺服電機及其傳動機構9，二個基準脈沖發(fā)生元件10與伺服電機及傳動機構9裝在一起，其產生的信號送至微機信號處理電路5。檢測到的織物緯斜情況經微機信號處理電路5處理后輸出，供進一步的顯示或控制。
圖2進一步描述了發(fā)光頭的詳細結構。其中有一個電燈泡21作為光源。電燈泡21前有一塊毛玻璃22，毛玻璃22前是由兩片單面凸透鏡組成的組合透鏡23。
圖3、圖4描述了檢測頭光學部件的結構。在裝有底架36的外殼35中有一個標準照相放大鏡頭31作為成像組合透鏡，當然成像組合透鏡也可自行設計或選用其它合適器件，照相放大鏡頭31與柱面透鏡7及內裝成像顯示板45、硅光電池8的調節(jié)圈32相聯(lián)接，調節(jié)圈32后則裝有傳動機構33和直流伺服電機34。柱面透鏡7可選用φ9×50，瞳板42的光孔為φ30；硅光電池8采用1010BR規(guī)格，其有效受光面積為0.3×30mm2，響應時間小于45μS，波長范圍為320－1050nm，峰值波長為800±50nm；硅光電池8固定在半透明的成像顯示板45上，硅光電池8的兩個電極通過柔性多股導線與前置放大電路相連接。直流伺服電機34經減速通過由扇形齒輪、拉桿等掃描傳動機構33使柱面透鏡7和硅光電池8等一起繞著固定的照相放大鏡頭31的光軸來回旋轉擺動±10°的角度。直流伺服電機34的轉速可隨織物運行速度的變化而變化，以產生跟蹤效果。兩個集成開關型霍爾傳器48、49與直流伺服電機34和傳動機構33裝在一起，作為基準脈沖發(fā)生元件，當柱面透鏡7從－10°～＋10°旋轉時，在起點和終點處各由一只霍爾傳感器發(fā)出一個脈沖，并送入微機信號處理器。微機信號處理器及前置放大電路的電路板也固定在該光學部件的外殼35上，形成一個檢測頭整體。
圖5描述了前置放大電路，其由集成電路A1、A2、A3、A4(型號LM353)，二極管D51、D52、DW，硅光電池TC，電阻R51、R52、R53、R54、R55、R56、R57、R58、R59、R50，電容C51、C52、C53、C54等元器件組成，形成了V／I轉換電路、交流放大電路、線性檢波電路，濾波電路、阻抗變換電路和限幅電路等功能部分，并將輸出信號送至微機信號處理電路。
圖6描述了微機信號處理電路，其包括8098單片微機、8D鎖存器、EPROM2764、RAM6264和D／A緩沖濾波電路等組成。前置放大電路的輸出信號和兩只霍爾傳感器的脈沖輸出信號分別送到單片機8098的ACH.4、HSI.0、ACH.7腳，ACH.4接收脈沖幅值模擬信號，HSI.0接收起始角度(－10°)的中斷輸入請求信號，HCH.7接收終至角度(＋10°)的中斷輸入請求信號。緯斜角度的模擬量是通過脈寬調制PWM31腳經D／A緩沖電路輸出的。單片機8098的XTAL1、XTAL2腳接12M晶振及電容C61、C62、AD8－15腳接集成電路74LS373－1，集成電路74LS373－1與集成電路EPROM2764、RAM6264相連，為通常接法；單片機8098的ALE腳及AD0－7腳按通常接法接集成電路74LS373－2，集成電路74LS373－2按通常接法分別與EPROM2764、RAM6264相連，單片機8098的AD0－7腳也按通常接法與EPROM2764、RAM6264相連接，單片機8098的RD腳分別與EPROM2764、RAM6264的OE腳相連，單片機8098的WR腳則與RAM6264的WR腳相連；單片機8098的VREF、VCC、VPD、VPP等腳并接＋5V，單片機8098的VSS、EA、ANGND等腳并接地，單片機8098的PWM腳接一集成電路IC63(型號CD4049)，集成電路IC63的輸出經一電阻R61、電容C63接集成電路IC64(型號C151)。緯斜角度的模擬量即由集成電路IC64輸出。單片機8098的REST腳接一由集成電路IC61、IC62(型號CD4049)，電容C64，電阻R62、R63、R64，開關K等組成的電路。單片機8098及各集成電路的其他引腳的接法可參照通常的接法。
單片機8098由于其性能高于8位微機，所以用來進行信號采集、數據處理、D／A轉換等時性能優(yōu)異，在掃描角度范圍內，可采集數千個數據，數據處理采用模糊量到精確量的加權平均判決的方法，數學模型為 其中 ——平均緯斜角度Un——光電脈沖幅值n——采集序號N——總共采集次數20——±10°的絕對值。
運算采用浮點方法，采集周期數是每次運算時根據規(guī)定采集次數NO和實際采集次數N的偏差進行修正，使N趨向于NO的值。由于分辨率僅決定于采集規(guī)定值NO，所以精度可以很高。
以檢測緯密87根／時(342.5根／100mm)的印染布為例。發(fā)光頭和緯斜信號檢測頭與布面的距離分別為130mm和70mm。緯斜信號檢測頭與布面的距離還可增大，這取決于成像組合透鏡的焦距長度，本例是50mm焦距，最大相對孔徑為13.5。柱面透鏡與成像組合透鏡的距離為120mm，柱面透鏡與硅光電池的距離調整到30mm，在調整時，要求硅光電池的直線與柱面透鏡的軸線在一個平面上，緯紗投影落在硅光電池的成像顯示板上，成像顯示板是半透明的，相當于毛玻璃的作用。使用緯密調節(jié)圈根據觀察到的緯紗投影進行微調。柱面透鏡旋轉角度為±10°，對應于微機輸出的模擬量為0－5VDC，即0－20°對應0－5VDC。根據織物品種厚薄的情況，可調節(jié)直流電源電壓。一般織物的緯斜，不但有一邊斜的可能，還有弧形斜等可能情況出現(xiàn)。在用于自動整緯時，根據織物幅寬的情況，可配置2、4、6等只檢測器。光源電壓是由控制器自動根據織物的透光強弱來調節(jié)的，具體控制方法可參考現(xiàn)有技術中的類似方法。直流伺服電機也是由控制器根據織物運行速度自動調速，本例采樣次數取1000次作為標準(若想提高分辨率則可增大這個數值)，每次采樣結束后，微機自動修正下次采樣周期，以達到接近規(guī)定的采樣次數，織物速度高，反映到微機的采樣周期短，但采樣次數基本不變。
緯斜角度的輸出有三種具體結構1、單片機8098的PWM腳經D／A緩沖濾波電路的輸出為0－5VDC，對應0－20°角度即±10°。
2、數字量存放在RAM中，在調試時可增設LED顯示器，通過并行通訊，輸出角度的數字量。
3、在多機通訊時，例如多個檢測器(從機)與一臺控制器(主機)之間的串行通訊，可取用存放在RAM中的數字量。
權利要求1.一種光電織物緯斜檢測器，包括發(fā)光頭和檢測頭，檢測頭中有一個由柱面透鏡、硅光電池、伺服電機及其傳動機構組成的光學部件，其特征在于在光學部件中的柱面透鏡前裝有成像組合透鏡，硅光電池裝在一個緯密調節(jié)圈上，伺服電機的傳動機構中裝有基準脈沖發(fā)生元件；硅光電池輸出經一前置放大電路接一微機信號處理電路，基準脈沖發(fā)生元件輸出直接接微機信號處理電路。
2.根據權利要求1所述的光電織物緯斜檢測器，其特征在于微機信號處理電路由8098單片微機及附屬電路組成。
3.根據權利要求2所述的光電織物緯斜檢測器，其特征在于單片微機附屬電路包括8D鎖存器、EPROM、RAM、及D／A緩沖濾波電路。
4.根據權利要求1或2、3所述的光電織物緯斜檢測器，其特征在于前置放大電路中有一個V／I轉換電路，其輸出經一交流放大電路接至一線性檢波電路，線性檢波電路輸出經一濾波電路接至一阻抗變換電路，阻抗變換電路信號經一限幅電路輸出。
5.根據權利要求1或2、3所述的光電織物緯斜檢測器，其特征在于基準脈沖發(fā)生元件采用集成開關型霍爾傳感器。
6.根據權利要求4所述的光電織物緯斜檢測器，其特征在于基準脈沖發(fā)生元件采用集成開關型霍爾傳感器。
7.根據權利要求1或2、3所述的光電織物緯斜檢測器，其特征在于成像組合透鏡采用照相放大鏡頭。
8.根據權利要求4所述的光電織物緯斜檢測器，其特征在于成像組合透鏡采用照相放大鏡頭。
9.根據權利要求5所述的光電織物緯斜檢測器，其特征在于成像組合透鏡采用照相放大鏡頭。
10.根據權利要求1或2、3所述的光電織物緯斜檢測器，其特征在于硅光電池采用線狀結構。
專利摘要一種光電織物緯斜檢測器，包括發(fā)光頭和檢測頭，檢測頭中有由柱面透鏡、硅光電池、伺服電機及其傳動機構組成的光學部件，特點柱面透鏡前裝有成像組合透鏡，硅光電池裝在緯密調節(jié)圈上，傳動機構中裝有基準脈沖發(fā)生元件；硅光電池輸出經前置放大電路接微機信號處理電路，基準脈沖發(fā)生元件輸出接微機信號處理電路。微機信號處理電路由8098單片機及附屬電路組成。采用無狹縫旋轉掃描，可遠距離檢測，結構簡單，調節(jié)方便，精度高。
文檔編號D06H3/00GK2108117SQ9221304
公開日1992年6月24日 申請日期1992年1月4日 優(yōu)先權日1992年1月4日
發(fā)明者張煒 申請人:南通第二印染廠