專利名稱：一種監(jiān)控紗線運動狀態(tài)的裝置及監(jiān)控方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種監(jiān)控紗線運動狀態(tài)的裝置及監(jiān)控方法。適用于絕大多數以 紗線為原料生產紡織品的紡織機器，尤其是針織機器。
背景技術：
目前，在以紗線為原料的生產紡織品的紡織機器工作過程中，作為原料的 紗線，可能在生產過程中某個不可預測的時刻，發(fā)生堵塞、繃斷、糾纏等情況， 此時紡織機器將不能按照事先程序預想的情況加工原料，如果不及時停機，排 除故障，將直接導致殘次品出現(xiàn)。因此，紗線監(jiān)控裝置的用途便是在生產過程 中通過監(jiān)控紗線和機器的運行狀態(tài)，評估當前的紗線狀態(tài)是否正常，是否符合 預先設定的生產步驟要求，如果有影響產品質量的紗線運行狀態(tài)錯誤出現(xiàn)，則 應根據錯誤作出對應的處理。
現(xiàn)有的紗線監(jiān)控裝置由于紗線感應器(尤其是非接觸式光電感應器)，在獲 取感應值并判斷紗線狀態(tài)時，會受以下因素的影響
(a) 紡織原料紗線所具有的不同特性，影響到該紗線在紗線感應器中感應 值的變化范圍；
(b) 紗線感應器的元器件，尤其是光/電轉換部件，存在無法消除的個體差 異，所以紗線感應器個體之間，存在能夠影響最終感應值的差異；
(c) 由于紡織機器本身具有的個體特性差異，以及運行時人為設置的運行
參數差異，造成了紗線的速度、張力、振動幅度等狀態(tài)的差異，以上紗線差異 將直接影響到紗線感應器中感應值的變化；
(d) 紡織機器所在的環(huán)境差異，也對感應器的感應值存在不可忽略的影響。
由于上述(a)、 (b)、 (c)、 (d)四種差異的存在，同時作用于工作中的紗線 感應器，造成了感應值在實際生產以前變得不可預測。在實際生產中，需要一 種調節(jié)靈敏度的方法，確保在該靈敏度條件下，監(jiān)控裝置計算得到的紗線運動 狀態(tài)與紗線實際運動狀態(tài)一致。目前已知的方法，是在紗線感應器上(或是監(jiān) 控裝置端)添加一個可調節(jié)靈敏度的裝置或選項，由機器操作人員根據實際情
況自行判斷調節(jié)。該方法的缺陷在于 —(I )在實際的生產過程中， 一臺紡織機器所需的原料紗線有十幾根甚至幾 十根，每根紗線對應的感應器靈敏度都需要調節(jié)，增加了機器操作人員的工作
(II) 由于需要操作人員的判斷和操作，所以引入了人工干預的環(huán)節(jié)，同時 也引入了人為設置不當導致錯誤的幾率；
(III) 還需要在操作人員上崗前事先對其進行必要的培訓，使之了解靈敏度 的評估和調節(jié)方法。
以上三點缺陷，增加了生產過程中的復雜度、出錯概率、不可控因素、時間 和成本。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種監(jiān)控紗線運動狀態(tài)的裝置及監(jiān)控方 法，其目的是讓監(jiān)控裝置根據紗線感應器采集的數據，自動計算出與被監(jiān)測紗 線相匹配的靈敏度，做到操作簡便、降低出錯概率、節(jié)省時間及生產成本，提 高產品質量。
本發(fā)明所采用的技術方案是監(jiān)控紗線運動狀態(tài)的裝置，其特征在于該裝 置與紡織機器電連接，用于監(jiān)控紗線的運動狀態(tài)；監(jiān)控裝置包括控制器，控制 器通過數據總線接口連接存儲器，存儲器可以是外部存儲器，也可以集成在控 制器內部，以及通過數據線接口連接顯示驅動器，顯示驅動器又與顯示模塊連 接；所述控制器經串口總線與接在紡織機器輸入端的一組紗線感應器相連接； 所述紡織機器通過脈沖信號線和零位信號線將機器的運行狀態(tài)傳輸給控制器， 而控制器通過開關器件將停車信號作用于紡織機器；控制器還接有可鍵盤操作 的銨鍵。
本發(fā)明監(jiān)控紗線運動狀態(tài)的方法包括以下步驟--
1) 學習步驟，學習步驟必須經歷至少一個合格的織物周期，在該織物周期 內，監(jiān)控裝置通過紗線感應器收集紗線感應數據和紡織機器運行狀態(tài)信息，并 寫入存儲器中；
2) 當所有必需的數據都收集完畢后，由控制器分析保存在存儲器中的紗線 數據，計算出與該紗線數據匹配的靈敏度，連同學習周期內紗線的運動狀態(tài)， 再保存到存儲器中；3) 監(jiān)控裝置自動切換到檢測步驟；
4) 監(jiān)控裝置將生產過程中當前時刻的紗線感應數據與步驟2)計算出的靈 敏度結合，分析出當前紗線的運動狀態(tài)，并與保存在存儲器中的對應位置紗線 狀態(tài)比較，當二者的狀態(tài)存在偏差，且超過報警界限的時候，通過開關器件控 制紡織機器停機，并將相關錯誤信息輸出到顯示模塊。
本發(fā)明的有益效果是1)自動調節(jié)靈敏度，由于監(jiān)控裝置能夠自動根據學 習步驟采集的數據計算出靈敏度，所以在檢測步驟不需要人工調節(jié)靈敏度，機 器操作人員在隨后的生產過程中，除非監(jiān)控裝置提示，都無需再關注紗線運動 狀態(tài)；2)靈敏度調節(jié)速度快；3)大大降低了機器操作人員的工作量和操作復 雜度；4)避免人為設置錯誤引起的監(jiān)控裝置運作異常。
圖1是本發(fā)明紗線感應器在理想情況下采集到的紗線運動狀態(tài)。 圖2是本發(fā)明紗線感應器在實際情況中采集到的紗線運動狀態(tài)。 圖3是本發(fā)明監(jiān)控裝置應用于紡織機器的結構示意圖。 圖4是本發(fā)明學習步驟的流程圖。 圖5是本發(fā)明檢測步驟的流程圖。
具體實施例方式
由于本發(fā)明的主要目的，是讓監(jiān)控裝置根據紗線感應器采集的數據，自動 計算出與被監(jiān)測紗線相匹配的靈敏度，因此有必要先介紹一下如何得到靈敏度。 這里所說的靈敏度是用于判斷紗線運動狀態(tài)的閥值，如果紗線感應器的感應值 低于靈敏度，則認為紗線處于停止狀態(tài)，反之則認為紗線處于運動狀態(tài)，所述 監(jiān)控裝置能夠據此正確地判斷紗線運動狀態(tài)。
如圖1是紗線感應器在理想情況下采集到的紗線運動狀態(tài)。在沒有環(huán)境干 擾、紗線光滑均勻、速度穩(wěn)定，光/電轉換器件穩(wěn)定的理想的情況下，傳感器采 集到的感應值數據只有2個值， 一個是紗線停止時傳感器的感應值(A點橫坐 標)， 一個是紗線運動時傳感器的感應值(B點橫坐標)，A、 B點的縱坐標分別 對應了紗線運動、停止的時間。此時將靈敏度取A、 B點的橫坐標間任意一點，
都是與該紗線匹配的。
如圖2所示，實際情況中，由于背景技術介紹的(a)、 (b)、 (c)、 (d)四 種差異的存在，導致采集到的數據發(fā)生了隨機的偏差，形成2個波峰， 一個波


谷。此時，靈敏度的取值并不是A、 B間任何一點都可以，而是必須盡量接近 波谷最低點。圖2中，A波形表示紗線停止時的感應值，B波形是紗線運動時 的感應值。對應紗線在織物周期內運動和停止狀態(tài)的時間，A、 B波形的高度會 有相對變化。X軸坐標為采集到的感應值大小，Y軸坐標為采集到的感應值個數，虛線F 是相對A波形頂點的固定位置(50%)的Y軸坐標高度線，虛線G是相對B波 形頂點的固定位置(50%)的Y軸坐標高度線，D垂線過A波形右側后端與F 的交點，E垂線過B波形左側前端與G的交點。理論上合適的靈敏度是處于圖2兩個波形間波谷位置的Y軸坐標，最佳位 置是波谷中距最接近第二波形左側的C垂線X軸坐標，實際測試結果可以證明， D、 E垂線之間的X軸坐標對應的靈敏度都是可以接受的。請參見圖3，本實施例監(jiān)控紗線運動狀態(tài)的裝置與紡織機器1電連接，用 于監(jiān)控紗線的運動狀態(tài)。監(jiān)控裝置包括控制器3 (型號STM32F103)，控制器 通過數據總線接口 (例如SPI總線，例如并行總線，例如I2C總線等)連接存 儲器4 (AT45DB161)，存儲器4可以是外部存儲器，也可以集成在控制器3內 部。以及通過數據線接口連接顯示驅動器5 (74HC595ULN2003),顯示驅動器 又與顯示模塊6 (6位8段數碼管)連接，控制器3也可以通過數據線接口直接 連接顯示模塊6。所述控制器3經串口總線與接在紡織機器1輸入端的一組紗 線感應器2 (本例為4個)相連接。所述紡織機器1通過脈沖信號線和零位信 號線將機器的運行狀態(tài)傳輸給控制器3，而控制器通過開關器件(例如繼電器 10，例如開關三級管，例如開關MOS管)將停車信號作用于紡織機器l?？刂?器3還接有可鍵盤操作的銨鍵7及USB接口 8。電源模塊9為各單元模塊提供 穩(wěn)定的電源電壓。本發(fā)明采用監(jiān)控裝置監(jiān)控紗線運動狀態(tài)的方法分為兩部分，首先是學習步 驟，請見圖4:學習步驟準備就緒，在SIOI，監(jiān)控裝置判斷是否新織物周期開始？如是，進入S102，如否，回 到準備狀態(tài)；在S102，監(jiān)控裝置判斷紡織機器是否在運轉中？如是，進入S103，如否， 回到S102的開始；在S103，監(jiān)控裝置記錄當前紗線傳感器感應值，并存入存儲器4，進入S104; 在S104，監(jiān)控裝置判斷織物周期是否結束？如是，進入S105，如否，回到 S102的開始；在S105，監(jiān)控裝置從紗線感應器2中得到感應值，并統(tǒng)計紗線感應值分布 狀態(tài)，進入S106;在S106，監(jiān)控裝置計算2個波峰位置，進入S107;在S107，監(jiān)控裝置計算靈敏度，并存入存儲器4，進入S108，在S108，監(jiān)控裝置計算學習周期紗線狀態(tài)，并存入存儲器4，自動切換到 檢測步驟S109，請參見圖5;檢測步驟開始后先進入S110;在SUO，監(jiān)控裝置判斷紡織機器l是否在運轉中，如是，進入到Slll，如 否，回到S110的開始；在Slll，監(jiān)控裝置從紗線感應器2中得到紗線當前的感應值，并從存儲器 4中取出靈敏度，計算當前紗線狀態(tài)，進入S112;在S112,監(jiān)控裝置從存儲器4中取出學習周期的紗線狀態(tài)，然后判斷與當 前紗線狀態(tài)是否一致？如是，回到S110的開始，如否，進入S113;在S113，監(jiān)控裝置判斷紗線狀態(tài)偏差是否超過限制？如否，回到S110的 開始，如是，進入S114;在SU4，監(jiān)控裝置通過繼電器10控制紡織機器1停機報警，并將相關錯 誤信息輸出到顯示模塊6，進入S115;在S115，操作人員處理報警信息，解除故障后又回到S110重新開始。值得注意的是，在整個學習步驟以及檢測步驟，由于監(jiān)控裝置能夠自動根 據學習步驟采集的數據計算出靈敏度，所以不存在需要人工調節(jié)靈敏度的步驟。 機器操作人員只需要監(jiān)控在學習步驟時的紗線和機器狀態(tài)，隨后的生產過程， 除非監(jiān)控裝置提示，都無需再關注紗線運動狀態(tài)。
權利要求
1、一種監(jiān)控紗線運動狀態(tài)的裝置，其特征在于該裝置與紡織機器(1)電連接，用于監(jiān)控紗線的運動狀態(tài)；監(jiān)控裝置包括控制器(3)，控制器通過數據總線接口連接存儲器(4)，存儲器(4)可以是外部存儲器，也可以集成在控制器(3)內部，以及通過數據線接口連接顯示驅動器(5)，顯示驅動器又與顯示模塊(6)連接；所述控制器(3)經串口總線與接在紡織機器(1)輸入端的一組紗線感應器(2)相連接；所述紡織機器(1)通過脈沖信號線和零位信號線將機器的運行狀態(tài)傳輸給控制器(3)，而控制器通過開關器件將停車信號作用于紡織機器(1)；控制器還接有可鍵盤操作的銨鍵(7)。
2、 一種用權利要求1所述的裝置監(jiān)控紗線運動狀態(tài)的方法，其特征在于該 方法包括以下步驟1) 學習步驟，學習步驟必須經歷至少一個合格的織物周期，在該織物周期 內，監(jiān)控裝置通過紗線感應器(2)收集紗線感應數據和紡織機器(1)運行狀 態(tài)信息，并寫入存儲器(4)中；2) 當所有必需的數據都收集完畢后，由控制器(3)分析保存在存儲器(4) 中的紗線數據，計算出與該紗線數據匹配的靈敏度，連同學習周期內紗線的運動狀態(tài)，再保存到存儲器(4)中；3) 監(jiān)控裝置自動切換到檢測步驟；4) 監(jiān)控裝置將生產過程中當前時刻的紗線感應數據與步驟2)計算出的靈 敏度結合，分析出當前紗線的運動狀態(tài)，并與保存在存儲器(4)中的對應位置 紗線狀態(tài)比較，當二者的狀態(tài)存在偏差，且超過報警界限的時候，通過開關器 件控制紡織機器(1)停機，并將相關錯誤信息輸出到顯示模塊(6)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種監(jiān)控紗線運動狀態(tài)的裝置及監(jiān)控方法。目的是讓監(jiān)控裝置根據紗線感應器采集的數據，自動計算出與被監(jiān)測紗線相匹配的靈敏度。解決該問題的技術方案是該裝置與紡織機器電連接，用于監(jiān)控紗線的運動狀態(tài)；監(jiān)控裝置包括控制器，控制器通過數據總線接口連接存儲器，存儲器可以是外部存儲器，也可以集成在控制器內部，以及通過數據線接口連接顯示驅動器，顯示驅動器又與顯示模塊連接；所述控制器經串口總線與接在紡織機器輸入端的一組紗線感應器相連接；所述紡織機器通過脈沖信號線和零位信號線將機器的運行狀態(tài)傳輸給控制器，而控制器通過開關器件將停車信號作用于紡織機器。本發(fā)明適用于絕大多數以紗線為原料生產紡織品的紡織機器。
文檔編號G05B19/048GK101515166SQ20091009710
公開日2009年8月26日 申請日期2009年3月19日 優(yōu)先權日2009年3月19日
發(fā)明者朱建強, 鳴 馬 申請人:杭州嘉拓科技有限公司