CN2463824Y - 纺纱动态张力、捻度非接触测量装置 - Google Patents

纺纱动态张力、捻度非接触测量装置 Download PDF

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张智明
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本实用新型提供了一种非接触式在线测量纺纱动态张力和捻度的装置,CCD摄象头9输出线***图象卡的视频输入插孔;图象卡***计算机3主板上PCI扩展槽内,监视器2信号输入线***图象卡另一视频信号输出端的插孔内;位移传感器11、转速传感器14、18的信号输出线分别与集成数据采集器的输入端相连;集成数据采集器通过数据线与计算机I/O接口相连。它简单可靠,易于安装、测量精度高。可广泛用于纺纱生产的自动化、智能化。

Description

纺纱动态张力、捻度非接触测量装置
本实用新型涉及一种纺纱张力、捻度测量装置,具体地讲涉及一种纺纱工艺的细纱过程中纱线动态张力、捻度以及已纺纱线捻度的新型测量装置。
公知纺纱张力的测量目前均是接触式测量,即让纱线绕过测试棒,在纱线张力作用下,测试棒产生微动,从而引起测试电路中电容量或电阻或电压的变化,该信号的变化经处理即可表示纱线张力的变化,经标定处理,即可测知纱线张力的大小。例如,目前大量使用的瑞士产R-3192型电子纱线张力仪(Switzerland Rothschild:ElectronicTensionmeter R-3192)采用的就是接触式测量。主要缺陷是:测量时纱线需绕过测试棒,与正常工作时纱线的运动状态不符,因而测出的纱线张力与正常纺纱时纱线的实际张力有出入;测试棒需固定在机架上的纺纱区,安装不方便,因而不便于在生产现场使用。
公知纱线捻度测量目前均是取一段已纺好的纱线进行计数测量,具体有退捻法、人工计数法等。测量精度不够高,操做费时费力,二是只能测量已纺好的纱线的捻度,无法测量纺纱过程中纱线的动态捻度。例如山东莱州电子仪器有限公司的Y331L型数字式纱线捻度仪、上海宝鼎电子公司的YG-331AⅡ型纱线捻度仪等均是基于退捻法来进行测量。
本实用新型的目的在于提供一种非接触式在线测量纺纱动态张力和捻度的装置,它能测量纺纱过程中纱线的动态张力和捻度、测量已纺纱线的捻度,它简单可靠,易于安装,测量精度高。
本实用新型目的的实现方式是:一种纺纱动态张力、捻度非接触测量装置:它由打印机1、监视器2、计算机3、装置的箱体4、CCD摄象头9、测量钢领板位移的位移传感器11、测量钢丝圈转速的转速传感器14、测量纺纱机前罗拉转速的转速传感器18、夹持纱线的夹持架22、夹持架底板24、图象卡、单片集成数据采集器组成。
CCD摄象头9选用索尼XC-77CCD摄象头,该摄象头适合工业应用,经过冲击、振动等系列试验,其分辨率570TVL,测量时镜物距30-60cm可调;图象卡采用Coreco公司Oculus-F/64图象卡,它直接插在计算机3的主板的扩展槽中;集成数据采集器采用SDM857型单片集成数据采集器;计算机3可采用工业PC586及以上工业计算机;监视器2可采用松下BM1900黑白监视器;测气圈高度的位移传感器11采用TDZ-1D型差动电感式线位移传感器;转速传感器14、转速传感器18均采用SZGB-5型光电转速传感器。频闪光源装置21是半自动测量纺纱动态捻度时的附加装置,频闪光源装置采用SGS-1型高速摄影闪光仪;夹持纱线的夹持架22、夹持架22的底板24是测量已纺纱线的捻度时的附加装置,用以夹持被测量的纱线。
CCD摄象头9的作用是摄取纱线或纱线气圈的动态或静态图象(摄动态图象时拍摄频率可据需要调节),并转变成视频信号;位移传感器11的作用是测量气圈的瞬时高度;转速传感器14的作用是测量钢丝圈转速;转速传感器18的作用是测量前罗拉转速;图象卡的功能是实时采集被测纱线或纱线气圈的视频信号,并进行A/D转换,存在存储通道中,由计算机调用和处理,采集卡D/A转换部分自动将图象实时显示在监视器上;集成数据采集器的功能是对各传感器采集的信号进行放大、采样保持、A/D转换,并输入计算机中;计算机的功能是对数字信号进行处理,计算得出纱线气圈上的纱线张力和捻度,或任意纱线上的捻度;打印机1用以根据需要打印测量结果。
CCD摄象头9自带信号输出线,输出被测图象的视频信号,此信号输出线***图象卡的视频输入插孔;图象卡***计算机主板上PCI扩展槽内,图象卡输出的数字信号通过PCI数据线与计算机CPU相连;图象卡还有一视频信号输出端,监视器2自带的信号输入线***图象卡视频信号输出端的插孔内;位移传感器11、转速传感器14、18的信号输出线与集成数据采集器的输入端相连;集成数据采集器通过数据线与计算机I/O接口相连;打印机1通过数据线与计算机的打印接口相连;纺纱机中央控制***通过数据线与计算机的I/O接口相连。
CCD摄象头9可安装于纺纱机机架上,计算机3、监视器2、打印机1及装置箱体4安装于纺纱机电气控制柜17内,从而使本装置成为纺纱机的一个部件。
CCD摄象头9可安装于夹持架底板24上,用以测量已纺纱线的捻度。
CCD摄象头9也可自带支架,计算机3、监视器2、打印机1独立安装于装置箱体4内,从而使本测量装置成为可移动的便携式装置,方便地测量纺纱机上任意一个锭子处的纺纱张力。如图8所示,此时CCD摄象头9在其自带支架的支撑下,置于被测纱线气圈前;装有计算机3、监视器2、打印机1的箱体4则可置于任意方便的地方。
测量纺纱动态张力、动态捻度时,CCD摄象头9安装于纺纱机机架或钢领板靠近纺纱机电器控制柜17的一端上,它到被测纱线气圈的距离在20~60cm范围内可调;计算机3、监视器2、打印机1、装置箱体4安装于纺纱机电器控制柜内;位移传感器11安装于导纱钩支承板10与钢领板15或导纱钩支承板10与气圈控制环7之间(有气圈控制环时),且位于CCD摄象头9的右侧(当纺纱机电器控制柜17在机器右侧时),比CCD摄象头9更靠近纺纱机电器控制柜17;测量钢丝圈13的转速的传感器14用螺钉安装于钢领板15上,其安装位置应保证检测头对准钢丝圈13,并与钢丝圈保持1cm左右的间距;测量前罗拉8的转速的传感器18安装于靠近纺纱机电器控制柜的墙板上,测量盘19安装于前罗拉上靠近纺纱机电器控制柜17的一端,转速传感器18的检测头与测量盘19之间保持6~10mm的间距。
半自动测量纺纱动态捻度及其分布的频闪光源装置21,在其自带支架的支撑下置于被测纱线气圈的前方。
上述测量过程中涉及到的导纱钩5、纱线6、气圈控制环7、前罗拉8、钢领板15、钢丝圈13、纺纱锭子及纱线卷装12、隔纱板16、导纱钩支承板10、电器控制柜17、主墙板20,均是一般正常纺纱时所需的另部件,在用本实用新型装置测量纺纱动态张力、动态捻度时,这些另部件均安装于一般正常纺纱时所在的位置。
在用本实用新型装置测量已纺纱线捻度时,夹持纱线的夹持架22共有2个,在夹持架底板24上左右各装一个,二者距离可在10~50cm范围内根据需要选用;被测的已纺纱线23被2个夹持架22夹持住;CCD摄象头9安装于被测已纺纱线23的前方中间位置,它到被测已纺纱线的距离在20~50cm范围内可调。
本实用新型的有益效果如下:
本实用新型所述纺纱动态张力、捻度非接触测量装置简单可靠,易于安装。本实用新型所述测量纺纱动态张力、动态捻度(自动测量及半自动测量)的具体测量装置既可安装于纺纱机机架上,也可独立做成便携式,以测量任意纺纱机的纺纱张力和动态捻度。
纺纱张力是纺纱过程中的重要工艺参数,纺纱张力的大小与纺纱质量、纱线断纱率等有直接关系,生产上必须严格控制纺纱张力,而首先必须准确测量出瞬时张力。如前所述传统的接触式纺纱张力测量与实际张力大小有出入。本实用新型之非接触测量装置则可方便地用于测量生产现场的纺纱张力,数据可传输至细纱机的计算机控制***,使其根据张力的大小来适时调整纺纱工艺参数,因而本实用新型可广泛用于纺纱生产的自动化、智能化。所述的装置测量纺纱动态张力,纱线无需与传感器直接接触,纱线无附加摩擦损伤,测量出的纱线张力及其波动规律是其真实值,测量装置不会给纱线张力及其变化规律带来附加影响。所述的装置测量纺纱动态捻度(自动测量及半自动测量),纱线无需与传感器接触,纱线无附加摩擦损伤,测量方便、易行、测量精度高。所述的装置测量已纺纱线捻度,纱线无需退捻,纱线不会因此而受到损伤,测量过程快,测量装置易于小型化。
下面结合各附图对本实用新型作进一步详细说明。
图1是本实用新型测试装置的外形图。
图2是本实用新型测试装置中计算机、传感器的连接示意图。
图3是本实用新型涉及的纺纱过程中不采用气圈控制环时的纱线气圈形态。
图4是本实用新型涉及的纺纱过程采用气圈控制环时的纱线气圈形态。
图5是用本实用新型装置自动测量纺纱动态张力、动态捻度的纵向示意图。
图6是用本实用新型装置自动测量纺纱动态张力、动态捻度的横向示意图。
图7是测量前罗拉转速的传感器的安装示意图。
图8是本实用新型测量纺纱动态张力、动态捻度的便携式装置中CCD摄象头自带支架时的安装示意图。
图9是频闪光源装置安装示意图。
图10是测量已纺纱线捻度时的夹纱架的主视图。
图11是图10的俯视图。
上述诸图中,1为本实用新型测量装置中的打印机,2为监视器,3为计算机及装置的箱体,4为装置箱体,5为导纱钩,6为被测纱线,7为气圈控制环,8为纺纱机的前罗拉,9为CCD摄象头,10为导纱钩支承板,11为测量钢领板位移的位移传感器,12为纺纱锭子及纱线卷装,13为纺纱机的钢丝圈,14为为测量钢丝圈转速的转速传感器,15为钢领板,16为纺纱机隔纱板,17为纺纱机电气控制柜,18为测量纺纱机前罗拉转速的转速传感器,19为安装于前罗拉上的测量盘,20为纺纱机主墙板,21为频闪光源装置,22为夹持纱线的夹持架,23为安装于夹持架22上的被测的已纺纱线,24为安装夹持架22的底板。rk为钢领半径,rm为气圈最大半径,h为气圈高度,α0为气圈半顶角。
纺纱动态张力、捻度非接触测量装置:它由打印机1、监视器2、计算机3、装置箱体4、CCD摄象头9、测量钢领板位移的位移传感器11、测量钢丝圈转速的转速传感器14、测量纺纱机前罗拉转速的转速传感器18、测量盘19、夹持纱线的夹持架22、夹持架底板24、图象卡、单片集成数据采集器组成。
CCD摄象头9选用索尼XC-77CCD摄象头,该摄象头适合工业应用,经过冲击、振动等系列试验,其分辨率570TVL,测量时镜物距30-60cm可调;图象卡采用Coreco公司Oculus-F/64图象卡,它直接插在计算机3的主板的扩展槽中;集成数据采集器采用SDM857型单片集成数据采集器;计算机3可采用工业PC596及以上工业计算机;监视器2可采用松下BM1900黑白监视器;测气圈高度的位移传感器11采用TDZ-1D型差动电感式线位移传感器;转速传感器14、转速传感器18均采用SZGB-5型光电转速传感器。频闪光源21是半自动测量纺纱动态捻度时的附加装置,频闪光源装置采用SGS-1型高速摄影闪光仪;如图10、图11所示是用本实用新型夹持纱线的夹持架22、夹持架22的底板24是测量已纺纱线的捻度时的附加装置,用以夹持被测量的纱线。
如图1、图2、图5、图10、图11所示装置中:CCD摄象头9的作用是摄取纱线或纱线气圈的动态或静态图象(摄动态图象时拍摄频率可据需要调节),并转变成视频信号;位移传感器11的作用是测量气圈的瞬时高度;转速传感器14的作用是测量钢丝圈转速;转速传感器18的作用是测量前罗拉转速;图象卡的功能是实时采集被测纱线或纱线气圈的视频信号,并进行A/D转换,存在存储通道中,由计算机调用和处理,采集卡D/A转换部分自动将图象实时显示在监视器上;集成数据采集器的功能是对各传感器采集的信号进行放大、采样保持、A/D转换,并输入计算机中;计算机的功能是对数字信号进行处理,计算得出纱线气圈上的纱线张力和捻度,或任意纱线上的捻度;打印机1用以根据需要打印测量结果。
如图2所示,CCD摄象头9自带信号输出线,输出被测图象的视频信号,此信号输出线***图象卡的视频输入插孔;图象卡***计算机主板上PCI扩展槽内,图象卡输出的数字信号通过PCI数据线与计算机CPU相连;图象卡还有一视频信号输出端,监视器2自带的信号输入线***图象卡视频信号输出端的插孔内:位移传感器11、转速传感器14、18的信号输出线与集成数据采集器的输入端相连;集成数据采集器通过数据线与计算机I/O接口相连;打印机1通过数据线与计算机的打印接口相连;纺纱机中央控制***通过数据线与计算机的I/O接口相连。
CCD摄象头9也可自带支架,计算机3、监视器2、打印机1独立安装于装置箱体4内,如图1所示,从而使本测量装置成为可移动的便携式装置,方便地测量纺纱机上任意一个锭子处的纺纱张力。如图8所示,此时CCD摄象头9在其自带支架的支撑下,置于被测纱线气圈前;带有计算机3、监视器2、打印机1、装置箱体4的装置则可置于任意方便的地方。
测量纺纱动态张力、动态捻度时,CCD摄象头9安装于纺纱机机架或钢领板靠近纺纱机电器控制柜的一端上,它到被测纱线气圈的距离在20~60cm范围内可调;计算机3、监视器2安装于纺纱机电器控制柜内;位移传感器11安装于导纱钩支承板10与钢领板11或导纱钩支承板10与气圈控制环7之间(有气圈控制环时),且位于CCD摄象头9的右侧(当纺纱机电器控制柜17在机器右侧时),比CCD摄象头9更靠近纺纱机电器控制柜17;测量钢丝圈13的转速的传感器14用螺钉安装于钢领板15上,其安装位置应保证检测头对准钢丝圈13,并与钢丝圈保持1cm左右的间距;测量前罗拉8的转速的传感器18安装于靠近纺纱机电器控制柜的墙板上,测量盘19安装于前罗拉上靠近纺纱机电器控制柜17的一端,转速传感器18的检测头与测量盘19之间保持6~10mm的间距。
如图9所示,半自动测量纺纱动态捻度及其分布的频闪光源装置21,在其自带支架的支撑下置于被测纱线气圈的前方。
上述测量过程中涉及到的导纱钩5、纱线6、气圈控制环7、前罗拉8、钢领板15、钢丝圈13、纺纱锭子及纱线卷装12、隔纱板16、导纱钩支承板10、电器控制柜17、主墙板20,均是一般正常纺纱时所需的另部件,在用本实用新型的装置测量纺纱动态张力、动态捻度时,这些另部件均安装于一般正常纺纱时所在的位置。
在用本实用新型的装置测量已纺纱线捻度时,夹持纱线的夹持架22共有2个,在夹持架底板24上左右各装一个,二者距离可在10~50cm范围内根据需要选用;被测的已纺纱线23被2个夹持架22夹持住;CCD摄象头9安装于被测已纺纱线23的前方中间位置,它到被测已纺纱线的距离在20~50cm范围内可调。
本实用新型利用CCD摄象头摄取纺纱时纱线气圈图象,利用纺纱张力、捻度与纱线气圈形态几何参数之间的函数关系及捻度的基本定义测得纺纱动态张力、动态捻度及其分布;利用CCD摄象头摄取已纺纱线的图象,处理后得出被测已纺纱线的捻度。
实施例1一测量纺纱动态张力。
FA506细纱机上纺25tex棉纱,用本实用新型的装置的CCD摄象头摄取某瞬时纱线气圈的形态,此纱线气圈形态的图象信息输入本实用新型中的计算机并对其进行处理,得到此纱线气圈的高度h=0.2m,最大半径rm=0.031m,转速传感器14测得钢丝圈回转角速度(即纱线气圈的回转角速度)ω=942弧度/秒,已知纱线线密度T=25tex=2.5×10-5kg/m,钢领半径rk=0.0225m,再经本实用新型的计算机处理即可测量得出此时的纱线气圈张力P=0.224N,此张力值可以打印输出,也可显示于监视器上,也可输送至纺纱机中央控制器。
实施例2-用本实用新型的装置自动测量纺纱动态捻度。
FA506细纱机上纺25tex棉纱,在某瞬时用本实用新型中的转速传感器14测得钢丝圈的转速(即纱线气圈的转速)n=9000转/分(942弧度/秒),转速传感器18测得前罗拉转速nd=250转/分(26.17弧度/秒),已知前罗拉直径D=25mm=0.025m,经本实用新型的装置处理测得此时纱线捻度tw=n/v=n/(πndD)=9000/(0.025×π×250)=458捻/米,此动态捻度值可以显示在监视器上,也可打印输出。
实施例3--用本实用新型的装置测量已纺纱线捻度。
25tex的已纺棉纱,用本实用新型装置的CCD摄象头摄取被测纱线图象,经本实用新型装置处理得到被测纱线图象长度L0=10cm=0.1m,当量系数D2=实际长度值/图象长度值=2,此段纱线上的捻回数N=90,按本实用新型的装置测得被测纱线捻度tw=N/(D2L0)=90/(2×0.1)=450捻/米。

Claims (4)

1、一种纺纱动态张力、捻度非接触测量装置,它由打印机、监视器、计算机、装置箱体、CCD摄象头、测量钢领板位移的位移传感器、测量钢丝圈转速的转速传感器、测量纺纱机前罗拉转速的转速传感器、测量盘、频闪光源装置、夹持纱线的夹持架、夹持架底板、图象卡、单片集成数据采集器组成,其特征在于:CCD摄象头(9)自带信号输出线***计算机(3)的图象卡的视频输入插孔;图象卡***计算机(3)主板上PCI扩展槽内,图象卡输出的数字信号通过PCI数据线与计算机CPU相连;监视器(2)自带的信号输入线***图象卡另一视频信号输出端的插孔内;位移传感器(11)、转速传感器(14)、(18)的信号输出线分别与集成数据采集器的输入端相连;集成数据采集器通过数据线与计算机I/O接口相连;打印机(1)通过数据线与计算机的打印接口相连;纺纱机电气控制柜(17)中的中央控制***通过数据线与计算机的I/O接口相连。
2、如权利要求1所述的纺纱动态张力、捻度非接触测量装置,其特征在于:CCD摄象头(9)可自带支架。
3、如权利要求1所述的纺纱动态张力、捻度非接触测量装置,其特征在于:CCD摄象头(9)可安装于纺纱机机架上,计算机(3)、监视器(2)、打印机(1)及装置箱体(4)安装于纺纱机电气控制柜(17)内。
4、如权利要求1所述的纺纱动态张力、捻度非接触测量装置,其特征在于:CCD摄象头(9)可安装于夹持架底板(24)上。
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