專利名稱：一種測(cè)量多元紗線的品質(zhì)的方法與系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用電容法測(cè)量物體的質(zhì)量、成分的構(gòu)成和變化，又涉及采用光學(xué)方法計(jì)量物體移動(dòng)時(shí)的直徑和變化，是一種檢測(cè)多元紗線品質(zhì)的方法與系統(tǒng)。
2、當(dāng)棉線中夾雜有其他種類的纖維，如丙綸、腈綸等纖維時(shí)，紗線的表觀直徑可以不發(fā)生變化，但由于雜質(zhì)纖維的介電常數(shù)不同于紗線，這時(shí)測(cè)得的電容值可能發(fā)生顯著變化，這也會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的測(cè)量結(jié)果。
3、對(duì)于混紡的紗線，由于混合的不均勻性，介電常數(shù)亦處處不同，用電容式條干測(cè)量?jī)x測(cè)量不到正確的紗線直徑及其變化值。
美國(guó)Lawson-Hemphill公司的電子黑板采用準(zhǔn)直后的可見(jiàn)光將被測(cè)紗線的輪廓投射到線陣CCD上以測(cè)量紗線的直徑及其變化，從而對(duì)紗線進(jìn)行等級(jí)評(píng)定和織成布匹后的布面計(jì)算機(jī)模擬。該公司在中國(guó)申請(qǐng)的發(fā)明專利(公開(kāi)號(hào)CN1174607A，
公開(kāi)日1998年2月25日)，題為“用于電子顯示紗線質(zhì)量的系統(tǒng)和方法”。這種測(cè)量方法的不足之處在于1、采用高速線陣CCD相機(jī)，線路復(fù)雜，整體價(jià)格昂貴。
2、由于紗線的表面為漫反射體，采用直流供電的可見(jiàn)光作為光源，測(cè)量的結(jié)果易受外界雜散光的干擾。
3、不能反映混紡紗線的成分分配比及其配比不勻率。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是一種測(cè)量多元紗線品質(zhì)的系統(tǒng)，包括張力恒定裝置和速度恒定裝置，紗線置于檢測(cè)區(qū)域中，該檢測(cè)區(qū)域中設(shè)有光電檢測(cè)裝置和電容檢測(cè)裝置，并且分別通過(guò)計(jì)算機(jī)接口連接到設(shè)有信號(hào)處理程序的計(jì)算機(jī)，其特征在于該光電檢測(cè)裝置是經(jīng)電流驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)的紅外光源，其發(fā)射的紅外光經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)準(zhǔn)直后，將被測(cè)多元紗線的輪廓投射到紅外光接收管上，并經(jīng)過(guò)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，由計(jì)算機(jī)接口傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。
該光電檢測(cè)裝置的紅外光源由晶體振蕩器、驅(qū)動(dòng)單元、紅外發(fā)光管、紅外接收管和選頻放大與檢波單元組成，紅外發(fā)光管是由晶體振蕩器激勵(lì)的交流驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)的，紅外接收管接收到的光信號(hào)經(jīng)選頻放大和檢波單元后，控制交流驅(qū)動(dòng)單元輸出的驅(qū)動(dòng)電流，使紅外發(fā)光管發(fā)射的紅外光功率保持恒定；紅外發(fā)光管發(fā)射的紅外光經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)準(zhǔn)直后，將被測(cè)多元紗線的輪廓投射到紅外接收管上，紅外接收管輸出的電信號(hào)經(jīng)選頻放大和檢波單元后，經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，由計(jì)算機(jī)接口傳輸?shù)接?jì)算機(jī)；同時(shí)，紅外接收管接收到的光信號(hào)經(jīng)選頻放大和檢波單元和模/數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后，亦由計(jì)算機(jī)接口傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。
該光電檢測(cè)裝置的紅外光源由驅(qū)動(dòng)單元、紅外發(fā)光管、紅外接收管和放大單元組成，紅外發(fā)光管是由直流驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)的，紅外接收管接收到的光信號(hào)經(jīng)放大單元后，控制直流驅(qū)動(dòng)單元輸出的驅(qū)動(dòng)電流，使紅外發(fā)光管發(fā)射的紅外光功率保持恒定；紅外發(fā)光管發(fā)射的紅外光經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)準(zhǔn)直后，將被測(cè)多元紗線的輪廓投射到紅外接收管上，紅外接收管輸出的電信號(hào)經(jīng)選頻放大和檢波單元后，經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，由計(jì)算機(jī)接口傳輸?shù)接?jì)算機(jī)；同時(shí)，紅外接收管接收到的光信號(hào)經(jīng)放大單元和模/數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后，亦由計(jì)算機(jī)接口傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。
該電容檢測(cè)裝置，其晶體振蕩器輸出的高頻信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)單元后加到平板電容器的極板上；處于恒定張力和恒定速度狀態(tài)的多元紗線從平板電容器的兩極板間穿過(guò)，使得平板電容器的電容值發(fā)生變化，從而引起的高頻信號(hào)的相位隨之變化，發(fā)生相位變化的高頻信號(hào)與驅(qū)動(dòng)單元輸出的參考基準(zhǔn)信號(hào)同時(shí)輸入相位差檢測(cè)單元，其輸出經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器變換成數(shù)字信號(hào)，然后由計(jì)算機(jī)接口傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。
一種利用上述系統(tǒng)的測(cè)量多元紗線品質(zhì)的方法，其特征在于將保持設(shè)定張力和設(shè)定線速度的紗線置于檢測(cè)區(qū)域中，進(jìn)行如下步驟①光電檢測(cè)經(jīng)直流或交變電流驅(qū)動(dòng)的紅外光源，其發(fā)射的紅外光經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)準(zhǔn)直后，將被測(cè)多元紗線的輪廓投射到紅外光電傳感器上，由紅外光電傳感器采集勻速運(yùn)動(dòng)的紗線直徑變化信息；②電容檢測(cè)在高頻交變電場(chǎng)中，由電容檢測(cè)裝置獲取與多元紗線的直徑和配比相關(guān)的電容值信息；③信號(hào)處理計(jì)算機(jī)將從光電式傳感器和電容式傳感器檢測(cè)到的多元紗線的品質(zhì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，輸出多元紗線的線徑及其線徑不勻率、成分配比以及其配比不勻率、雜質(zhì)、疵點(diǎn)、粗節(jié)、細(xì)節(jié)、棉結(jié)等品質(zhì)屬性，以及變異曲線和波譜圖等，以指導(dǎo)紗線和織物的生產(chǎn)。
本發(fā)明的有益效果在于1、能反映多元紗線的線徑及線徑不勻率。
2、能反映多元紗線的成分配比及配比不勻率。
3、能感知紗線中的雜質(zhì)成分變化及其分布。
4、能通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)紅外光電傳感器和電容傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理后，求出被測(cè)多元紗線的變異曲線和波譜圖，以指導(dǎo)紗線和織物的生產(chǎn)。
5、由光電檢測(cè)和電容檢測(cè)組成的復(fù)合裝置可用于紗線生產(chǎn)線中在線檢測(cè)棉紗中的雜質(zhì)，尤其是棉紗中夾雜的異型纖維，以提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低消耗，節(jié)約生產(chǎn)成本。
6、由光電檢測(cè)和電容檢測(cè)組成的復(fù)合裝置可用于多元紗線生產(chǎn)線中在線檢測(cè)多元紗線的成分配比及變化。
圖2是本發(fā)明中紅外光電檢測(cè)裝置原理框圖。
圖3是本發(fā)明中電容檢測(cè)裝置原理框圖。
圖4是本發(fā)明中數(shù)據(jù)處理流程圖。
請(qǐng)參閱

圖1，多元紗線5經(jīng)張力恒定控制器1后穿過(guò)由光電檢測(cè)裝置2和電容檢測(cè)裝置3組成的檢測(cè)區(qū)域，再由速度恒定裝置4驅(qū)動(dòng)至設(shè)定的線速度。此時(shí)，在檢測(cè)區(qū)域中紗線處于恒定張力和恒定速度狀態(tài)。檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的光電檢測(cè)裝置2獲取多元紗線的直徑及其變化的信息輸入計(jì)算機(jī)6；同時(shí)，檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的電容檢測(cè)裝置3獲取與多元紗線的直徑和配比相關(guān)的電容值信息后也輸入計(jì)算機(jī)6。此外，恒定控制器1的速度恒定裝置4的輸出也都連接到計(jì)算機(jī)6。計(jì)算機(jī)6對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算得到的多元紗線的線徑及其線徑不勻率、成分配比及其配比不勻率、雜質(zhì)、疵點(diǎn)、粗節(jié)、細(xì)節(jié)、棉結(jié)等品質(zhì)屬性，以及變異曲線和波譜圖等，輸出至顯示7或打印8，亦可經(jīng)由輸入/輸出接口9連接至網(wǎng)絡(luò)或其他一起設(shè)備。
參閱圖2，所說(shuō)的光電檢測(cè)裝置2，其紅外光源由晶體振蕩器201、驅(qū)動(dòng)單元202、紅外發(fā)射管和選頻放大與檢波單元203組成。紅外發(fā)光管204是由晶體振蕩器201激勵(lì)的交流驅(qū)動(dòng)單元202驅(qū)動(dòng)的。紅外接收管205接收到的光信號(hào)經(jīng)選頻放大和檢波單元203后，控制交流驅(qū)動(dòng)單元202輸出的驅(qū)動(dòng)電流，使紅外發(fā)光管204發(fā)射的紅外光功率保持恒定。紅外發(fā)光管204發(fā)射的紅外光經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)207準(zhǔn)直后，將被測(cè)多元紗線5的輪廓投射到紅外接收管208上。紅外接收管208輸出的電信號(hào)經(jīng)選頻放大和檢波單元209后，經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器210轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，由計(jì)算機(jī)接口211傳輸?shù)接?jì)算機(jī)6。同時(shí)，紅外接收管205接收到的光信號(hào)經(jīng)選頻放大和檢波單元203和模/數(shù)轉(zhuǎn)換器206轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后，亦由計(jì)算機(jī)接口211傳輸?shù)接?jì)算機(jī)6，此參考信號(hào)用來(lái)消除因系統(tǒng)參數(shù)變化而造成測(cè)量誤差。由直流驅(qū)動(dòng)的紅外光源構(gòu)成的光電檢測(cè)裝置的原理框圖與圖2所示大同小異，只不過(guò)在圖2中取消晶體振蕩器201，并將選頻放大與檢波單元203和209換成放大單元。
參閱圖3，所說(shuō)的電容檢測(cè)裝置3，其晶體振蕩器302輸出的高頻信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)單元301后加到平板電容器303的極板上。處于恒定張力和恒定速度狀態(tài)的多元紗線5從平板電容器303的兩極板間穿過(guò)，使得平板電容器303的電容值發(fā)生變化，從而引起的高頻信號(hào)的相位隨之變化。發(fā)生相位變化的高頻信號(hào)與驅(qū)動(dòng)單元301輸出的參考基準(zhǔn)信號(hào)同時(shí)輸入相位差檢測(cè)單元304，其輸出經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器變換成數(shù)字信號(hào)，然后由計(jì)算機(jī)接口306傳輸?shù)接?jì)算機(jī)6。
請(qǐng)參閱圖4，所說(shuō)的計(jì)算機(jī)6的數(shù)據(jù)采集和信號(hào)處理流程是采集張力和速度10，采集直徑和電容值11，計(jì)算直徑、配比、雜質(zhì)、疵點(diǎn)、粗結(jié)、細(xì)結(jié)、棉結(jié)等數(shù)據(jù)12，計(jì)算線徑不勻率、配比不勻率、變異曲線和波譜圖等13，以及輸出線徑及其線徑不勻率、成分配比及其配比不勻率、雜質(zhì)、疵點(diǎn)、粗結(jié)、細(xì)結(jié)、棉結(jié)、變異曲線圖和波譜圖等14。
本發(fā)明所說(shuō)的光電檢測(cè)裝置2和電容檢測(cè)裝置3組成的復(fù)合裝置以及信號(hào)處理方法也是一種在紗線生產(chǎn)中在線檢測(cè)棉紗中的雜質(zhì)，尤其是棉紗中夾雜的異型纖維的方法和裝置；或者是一種在多元紗線生產(chǎn)中在線檢測(cè)多元紗線的成分配比及變化的方法和裝置。
權(quán)利要求
1.一種測(cè)量多元紗線品質(zhì)的系統(tǒng)，包括張力恒定裝置(1)和速度恒定裝置(4)，紗線(5)置于檢測(cè)區(qū)域中，該檢測(cè)區(qū)域中設(shè)有光電檢測(cè)裝置(2)和電容檢測(cè)裝置(3)，并且分別通過(guò)計(jì)算機(jī)接口連接到設(shè)有信號(hào)處理程序的計(jì)算機(jī)(6)，其特征在于該光電檢測(cè)裝置(2)是經(jīng)電流驅(qū)動(dòng)單元(202)驅(qū)動(dòng)的紅外光源(20)，其發(fā)射的紅外光經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)(207)準(zhǔn)直后，將被測(cè)多元紗線(5)的輪廓投射到紅外光接收管(208)上，并經(jīng)過(guò)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(210)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，由計(jì)算機(jī)接口(211)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量多元紗線品質(zhì)的系統(tǒng)，其特征在于該光電檢測(cè)裝置(2)的紅外光源(20)由晶體振蕩器(201)、驅(qū)動(dòng)單元(202)、紅外發(fā)光管(4)、紅外接收管(205)和選頻放大與檢波單元(203)組成，紅外發(fā)光管(204)是由晶體振蕩器(201)激勵(lì)的交流驅(qū)動(dòng)單元(202)驅(qū)動(dòng)的，紅外接收管(205)接收到的光信號(hào)經(jīng)選頻放大和檢波單元(203)后，控制交流驅(qū)動(dòng)單元(202)輸出的驅(qū)動(dòng)電流，使紅外發(fā)光管(204)發(fā)射的紅外光功率保持恒定；紅外發(fā)光管(204)發(fā)射的紅外光經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)(207)準(zhǔn)直后，將被測(cè)多元紗線(5)的輪廓投射到紅外接收管(208)上，紅外接收管(208)輸出的電信號(hào)經(jīng)選頻放大和檢波單元(209)后，經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(210)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，由計(jì)算機(jī)接口(211)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)(6)；同時(shí)，紅外接收管(205)接收到的光信號(hào)經(jīng)選頻放大和檢波單元(203)和模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(206)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后，亦由計(jì)算機(jī)接口(211)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量多元紗線品質(zhì)的系統(tǒng)，其特征在于該光電檢測(cè)裝置(2)的紅外光源由驅(qū)動(dòng)單元、紅外發(fā)光管、紅外接收管和放大單元組成，紅外發(fā)光管是由直流驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)的，紅外接收管接收到的光信號(hào)經(jīng)放大單元后，控制直流驅(qū)動(dòng)單元輸出的驅(qū)動(dòng)電流，使紅外發(fā)光管發(fā)射的紅外光功率保持恒定；紅外發(fā)光管發(fā)射的紅外光經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)準(zhǔn)直后，將被測(cè)多元紗線的輪廓投射到紅外接收管上，紅外接收管輸出的電信號(hào)經(jīng)選頻放大和檢波單元后，經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，由計(jì)算機(jī)接口傳輸?shù)接?jì)算機(jī)；同時(shí)，紅外接收管接收到的光信號(hào)經(jīng)放大單元和模/數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后，亦由計(jì)算機(jī)接口傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的測(cè)量多元紗線品質(zhì)的系統(tǒng)，其特征在于該電容檢測(cè)裝置(3)，其晶體振蕩器(302)輸出的高頻信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)單元(301)后加到平板電容器(303)的極板上；處于恒定張力和恒定速度狀態(tài)的多元紗線(5)從平板電容器(303)的兩極板間穿過(guò)，使得平板電容器(303)的電容值發(fā)生變化，從而引起的高頻信號(hào)的相位隨之變化，發(fā)生相位變化的高頻信號(hào)與驅(qū)動(dòng)單元(301)輸出的參考基準(zhǔn)信號(hào)同時(shí)輸入相位差檢測(cè)單元(304)，其輸出經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(305)變換成數(shù)字信號(hào)，然后由計(jì)算機(jī)接口(306)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)(6)。
5.一種利用權(quán)利要求1所述系統(tǒng)的測(cè)量多元紗線品質(zhì)的方法，其特征在于將保持設(shè)定張力和設(shè)定線速度的紗線置于檢測(cè)區(qū)域中，進(jìn)行如下步驟①光電檢測(cè)經(jīng)直流或交變電流驅(qū)動(dòng)的紅外光源，其發(fā)射的紅外光經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)準(zhǔn)直后，將被測(cè)多元紗線的輪廓投射到紅外光電傳感器上，由紅外光電傳感器采集勻速運(yùn)動(dòng)的紗線直徑變化信息；②電容檢測(cè)在高頻交變電場(chǎng)中，由電容檢測(cè)裝置獲取與多元紗線的直徑和配比相關(guān)的電容值信息；③信號(hào)處理計(jì)算機(jī)將從光電式傳感器和電容式傳感器檢測(cè)到的多元紗線的品質(zhì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，輸出多元紗線的線徑及其線徑不勻率、成分配比以及其配比不勻率、雜質(zhì)、疵點(diǎn)、粗節(jié)、細(xì)節(jié)、棉結(jié)等品質(zhì)屬性，以及變異曲線和波譜圖等，以指導(dǎo)紗線和織物的生產(chǎn)。
全文摘要
一種測(cè)量多元紗線品質(zhì)的系統(tǒng)，包括張力恒定裝置和速度恒定裝置，紗線置于檢測(cè)區(qū)域中，該檢測(cè)區(qū)域中設(shè)有光電檢測(cè)裝置和電容檢測(cè)裝置，并且分別通過(guò)計(jì)算機(jī)接口連接到設(shè)有信號(hào)處理程序的計(jì)算機(jī)，該光電檢測(cè)裝置是經(jīng)電流驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)的紅外光源，其發(fā)射的紅外光經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)準(zhǔn)直后，將被測(cè)多元紗線的輪廓投射到紅外光接收管上，并經(jīng)過(guò)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，由計(jì)算機(jī)接口傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)將檢測(cè)到的多元紗線的品質(zhì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，輸出多元紗線的線徑及其線徑不勻率、成分配比以及其配比不勻率、雜質(zhì)、疵點(diǎn)、粗節(jié)、細(xì)節(jié)、棉結(jié)等品質(zhì)屬性，以及變異曲線和波譜圖等，以指導(dǎo)紗線和織物的生產(chǎn)。
文檔編號(hào)G01N27/22GK1462879SQ03129518
公開(kāi)日2003年12月24日 申請(qǐng)日期2003年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月26日
發(fā)明者程隆棣, 孔繁金, 裘誠(chéng), 王兟 申請(qǐng)人:東華大學(xué)