CN105841634A - 生丝截面轮廓扫描仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生丝截面轮廓扫描仪。本发明包括伺服电机、联轴器、传感器固定板、轴承、生丝固定块、夹片、防转动件、U型连接件、T型连接件、丝杠、激光共焦位移传感器、基座、平台和挡板。本发明利用电脑软件控制伺服电机的转动进而带动平台移动，利用激光共焦位移传感器扫描生丝各个坐标位置的轮廓，并经过数据处理后传到上位机，通过上位机存储截面轮廓坐标位置数据，并使用MATLAB绘制所得存储截面轮廓坐标位置数据，操作简便，算法相对CCD摄影法简单，效率高。

Description

生丝截面轮廓扫描仪

技术领域

本发明涉及三维非接触测量、生丝截面轮廓技术，属于纺织加工技术领域。

具体的说是一种新型、高效、无损的生丝截面轮廓扫描仪。

背景技术

蚕丝不仅是纺织加工的原材料，同时在能作为各种复合材料的填充。

随着人们对于穿着品质及健康的要求不断提高，丝绸制品备受人民青睐，真丝织物不仅拥有更好的舒适感、吸湿性、抗紫外线，而且，对人体有着一定的保健作用和可治皮肤病，但是不同截面形状的生丝的吸湿性、弹性、手感等等都不一样，这就需要对生丝的截面轮廓进行检测和分类。但现行GB/T 1798-2008中仅用纤度描述生丝粗细，这种方法不够精确。

目前，苏州大学陈庆官的团队对生丝的检测做了比较多的研究，比如其研制出的生丝纤度仪在原理上还是将生丝的截面形状用等面积的圆代替，用其直径描述生丝粗细，国际上，比如日本等国也采用如此做法，这样做无法精确给出生丝的截面形状，更不利于对生丝的精确评价；生丝的直径在60μm左右，而吴江市金真缝纫机有限公司任小龙在纤维截面检测装置专利中利用CCD采集纤维截面信息，但目前常用线阵CCD的光敏元尺寸在15μm左右，不仅匹配算法复杂，而且精度达不到要求。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明针对目前国内外现状，提供一种比较精准可靠，速度快，结构相对简单，且对检测物无损伤或者损伤较小，计算复杂性较低的生丝截面轮廓扫描仪。

本发明包括伺服电机、联轴器、传感器固定板、轴承、生丝固定块、夹片、防转动件、U型连接件、T型连接件、丝杠、激光共焦位移传感器、基座、平台、挡板。

所述轴承安放在挡板下端的轴承圆孔中，并与该轴承圆孔过盈配合，U型连接件中大孔与丝杠对接，通过U型连接件上的螺栓紧固U型连接件和丝杠，丝杠对应端与轴承过盈配合，防转动件穿过U型连接件下端小孔，防转动件两端分别***对应挡板最下端的开孔处，T型连接件通过螺栓固定在平台侧方的左下端，平台与基座滑动配合，U型连接件的凹槽处与T型连接件的凸起处对接，挡板通过螺栓固定在基座的左右两端，联轴器一端与丝杠的左端固定另一端与伺服电机的转头固定，伺服电机通过螺栓固定在水平台面上，传感器固定板与平台上方对应螺孔处螺纹连接，激光共焦传感器螺纹连接在传感器固定板对应螺孔处，生丝固定块分别通过螺纹固定于挡板上方对应螺孔处，生丝放入生丝固定块对应细缝中并处于拉直状态，使用夹片***生丝固定块对应细缝中对生丝进行固定。

组装后的生丝截面轮廓扫描仪中伺服电机的转动通过联轴器带动丝杠转动，丝杠的转动通过U型连接件将转动转化为U型连接件的水平移动，T型连接件通过与U型连接件的连接将U型连接件的水平移动传动到与T型连接件固定的平台，通过上述传动将伺服电机的转动变换为平台在基座上的水平移动，生丝通过上述夹片和和生丝固定块和固定在挡板上不动，激光共焦位移传感器跟随平台水平移动，进而实现对生丝截面轮廓的扫描。

作为本发明的一种优选技术方案，所述激光共焦位移传感器选用基恩士LT-9031M系列，其分辨率高达0.3μm，光点直径7μm，测量范围-1到+1mm，参考测量距离高达30mm，采用波长655nm红色半导体激光，取样周期640μm至187ms。对环境温度要求0至35℃，环境湿度要求35至85%。

作为本发明的一种优选技术方案，激光共焦位移传感器控制器与上述LT-9031M配套，选用基恩士LT-9501HSO，其最小显示单位为0.1μm，电源要求24VDC，可控制多个传感器，具有距离测量、通明物厚度测量、表面选择、反黑、屏蔽、趋势图显示和扫描宽度/间隔改变等多种工作模式。对环境温度要求0至35℃，环境湿度要求35至85%。基恩士为其配套了专有的24V供电电源盒。

作为本发明的一种优选技术方案，所述的伺服电机选用安川SGMJV-01A型伺服电机，额定功率100W，输入电压200V由配套驱动器提供，其转矩控制精度为1%，速度控制范围为1:5000，对环境温度要求0至55℃，环境湿度要求0至90%。伺服电机驱动器及控制卡与电源均为与该伺服电机配套产品在此不做赘述。

前述的生丝截面检测装置，还包括一个数据存储模块，可存储激光共焦位移传感器所测的生丝截面轮廓信息。

本发明利用电脑软件控制伺服电机的转动进而带动平台移动，利用激光共焦位移传感器扫描生丝各个坐标位置的轮廓，并经过数据处理后传到上位机，通过上位机存储截面轮廓坐标位置数据，并使用MATLAB绘制所得存储截面轮廓坐标位置数据，操作简便，算法相对CCD摄影法简单，效率高。

附图说明

图1是本发明的立体结构图；

图2是本发明的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步描述。

如图1所示，本发明包括挡板1、基座2、生丝3、轴承4、伺服电机5、联轴器6、丝杠7、U型连接件8、T型连接件9、防转动件10、轴承11、生丝固定块12、夹片13、挡板14、激光共焦位移传感器15、平台16、传感器固定板17、夹片18和生丝固定块19。

所述轴承4与挡板1下端轴承孔过盈配合，轴承11与挡板14下端对应的轴承孔过盈配合，丝杠7***U型连接件8对应的孔中，紧固U型连接件8上的螺栓，使得两片U型连接件8及丝杠7连接在一起。丝杠7对应端轴承4过盈配合，丝杆7对应端与轴承11过盈配合，防转动件10穿过U型连接件8下端的开孔，防转动件10两端分别***挡板1和挡板14最下端的开孔处，T型连接件9通过螺栓固定在平台16侧面的T型连接件固定处，平台16与基座2滑动配合，U型连接件8的凹槽处与T型连接件9的凸起处对接，挡板1和挡板14通过螺纹固定在基座2的左右两端，基座2通过螺栓固定于下方水平隔振平台，联轴器6一端与丝杠7的左端固定，另一端与伺服电机5的转头固定，传感器固定板17与平台16上方对应螺孔处螺纹连接固定，激光共焦传感器15螺纹连接在传感器固定板17对应螺孔处，生丝固定块19、12分别通过螺纹固定于挡板1和挡板14上方对应螺孔处，生丝3放入生丝固定块19、12对应细缝中并轻轻拉直，用夹片10和夹片13***生丝固定块19、12对应细缝中对生丝3进行紧固；图1所述装置中伺服电机控制卡及驱动器未画出，激光共焦位移传感器的控制器未画出，供电电源未画出，固定基座2和伺服电机5的水平隔振平台未画出。

组装后的生丝截面轮廓扫描仪中的伺服电机5的旋转通过联轴器6传动带动丝杠7转动，丝杠7的转动通过U型连接件8将转动转化为U型连接件8的水平移动， U型连接件8的水平移动传动到T型连接件9的水平移动，T型连接件9固定的平台16的侧面，T型连接件9的水平移动带动平台16水平移动，通过上述传动将伺服电机5的转动变换为平台16在基座2上的水平移动，生丝通过上述夹片18、13和生丝固定块19、12固定在挡板1、14上不动，传感器固定件17固定于平台16上，随平台16的水平移动而移动，激光共焦位移传感器15固定于传感器固定件17上，随着传感器固定件17的水平移动而移动，从而实现了通过伺服电机5的转动带动激光共焦位移传感器15的水平移动，实现对固定不动的生丝3的轮廓扫描。

按上述连接方式组装好生丝截面轮廓扫描仪，连接好伺服电机5、伺服电机驱动器及其控制卡，连接好激光共焦位移传感器15及其控制器，连接好前述二者的供电电源；如图2所示，仪器准备就绪后

第一步：确认好激光共焦传感器15及其控制器，伺服电机5及其驱动器控制卡的连线正确。

第二步：取出夹片18、13，将生丝置于生丝固定块细缝19、12并轻轻拉紧，利用夹片18、13压紧固定生丝。

第三步：确认供电电源及开关连接正确后打开电源开关。

第四步：在PC上打开激光共焦位移传感器15操作软件及伺服电机5的控制软件，将平台16位置归零，设置好平台运动速度为0.5mm/s；设置激光共焦位移传感器15的采样频率，数据存数容量，设定为标准检测模式。

第五步：打开数据存储界面，按下伺服电机5启动软件，控制平台16一维直线运动，同时并迅速按下存储开始，扫描完后按下停止存储并导出数据excel表，扫描完一根生丝后将平台16归零。

第六步：重复上述五步，扫描待测生丝。

第六步：利用MATLAB软件画出生丝截面的图形。

本发明可以实现单根生丝截面轮廓的扫描，并将扫描数据储存于PC上，同时方便后续MATLAB的生丝截面信息分析。

本发明提供一种生丝截面轮廓扫描仪，通过非接触激光共焦扫描的方法采集生丝的截面形状信息，比之西南大学刘春等人在专利一种准确测量单根蚕丝横截面积的方法及其应用中使用制作切片并利用图像采集的有损检测，本仪器自动化程度更高，且对生丝损伤小或者无损伤，便于操作人员操作，测量精度高，稳定性好。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界。

Claims (5)

1.生丝截面轮廓扫描仪，包括伺服电机、联轴器、传感器固定板、轴承、生丝固定块、夹片、防转动件、U型连接件、T型连接件、丝杠、激光共焦位移传感器、基座、平台和挡板，其特征在于：

所述轴承安放在挡板下端的轴承圆孔中，并与该轴承圆孔过盈配合，U型连接件中大孔与丝杠对接，通过U型连接件上的螺栓紧固U型连接件和丝杠，丝杠对应端与轴承过盈配合，防转动件穿过U型连接件下端小孔，防转动件两端分别***对应挡板最下端的开孔处，T型连接件通过螺栓固定在平台侧方的左下端，平台与基座滑动配合，U型连接件的凹槽处与T型连接件的凸起处对接，挡板通过螺栓固定在基座的左右两端，联轴器一端与丝杠的左端固定，另一端与伺服电机的转头固定，伺服电机通过螺栓固定在水平台面上，传感器固定板与平台上方对应螺孔处螺纹连接，激光共焦传感器螺纹连接在传感器固定板对应螺孔处，生丝固定块分别通过螺纹固定于挡板上方对应螺孔处，生丝放入生丝固定块对应细缝中并处于拉直状态，使用夹片***生丝固定块对应细缝中对生丝进行固定。

2.根据权利要求1所述的生丝截面轮廓扫描仪，其特征在于：所述激光共焦位移传感器选用基恩士LT-9031M系列，采用波长655nm红色半导体激光，取样周期640μm至187ms。

3.根据权利要求2所述的生丝截面轮廓扫描仪，其特征在于：激光共焦位移传感器的控制器与上述LT-9031M系列配套，选用基恩士LT-9501HSO。

4.根据权利要求1所述的生丝截面轮廓扫描仪，其特征在于：所述的伺服电机选用安川SGMJV-01A型伺服电机。

5.根据权利要求1所述的生丝截面轮廓扫描仪，其特征在于：还包括一个数据存储模块，可存储激光共焦位移传感器所测的生丝截面轮廓信息。