本發(fā)明涉及一種鋼領(lǐng)鋼絲圈質(zhì)量在線檢測方法，屬于紡紗技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

細紗的有害毛羽主要指長度在3mm以上的毛羽，它是細紗質(zhì)量的重要指標(biāo)。紗線毛羽過多，在織造過程中易造成開口不清，形成斷經(jīng)或布面織疵等現(xiàn)象。斷頭影響細紗生產(chǎn)效率、功耗，斷頭接頭后又影響到細紗的均勻度、強度等指標(biāo)。影響毛羽、斷頭的因素很多，有配棉因素、有操作因素、也有設(shè)備方面的原因。其中綱領(lǐng)、鋼絲圈的質(zhì)量及其配套使用是造成細紗毛羽、斷頭的重要原因。鋼領(lǐng)、鋼絲圈是環(huán)錠細紗機及普通環(huán)錠捻線機的關(guān)鍵部件，它們與錠子、紗管等配套共同完成紗線的加捻及卷繞，并在紡紗過程中對紗線施加一定的捻度及控制紗線的張力。鋼絲圈是環(huán)錠紡紗機中最小的零件，也是紡紗器材消耗最多的零件。鋼絲圈隨著鋼領(lǐng)板的升降、卷繞直徑及氣圈形態(tài)的變化，其與鋼領(lǐng)的接觸位置、接觸面積及摩擦狀況也會發(fā)生變化。鋼絲圈在鋼領(lǐng)跑道上高速滑動飛行，使自身溫度上升到300℃左右，鋼絲圈上的一些金屬會熔粘在鋼領(lǐng)內(nèi)跑道上，嚴重破壞了相互間的正常磨合，增加了動力消耗，使紡紗張力不穩(wěn)定，波動增大，引起紗線毛羽增加，細紗條干惡化，并使細紗斷頭增加，生產(chǎn)效率下降。鋼領(lǐng)、鋼絲圈的質(zhì)量好壞，直接影響紡紗質(zhì)量、紡紗效率及經(jīng)濟效益，因此，鋼領(lǐng)、鋼絲圈的合格性檢測對企業(yè)生產(chǎn)實踐至關(guān)重要。

目前鋼領(lǐng)、鋼絲圈的檢測方式分為接觸式檢測和非接觸式檢測兩種。其中接觸式檢測方法有接觸式氣壓檢測和接觸式油壓檢測；非接觸式檢測方法由于在紗線和織物的生產(chǎn)過程中，有人工目測和投影儀測量。上述檢測方式用工多，自動化程度低，且檢測過程中易出現(xiàn)誤檢和漏檢現(xiàn)象，影響檢測結(jié)果的精度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種鋼領(lǐng)鋼絲圈質(zhì)量在線檢測方法，導(dǎo)紗板處的動態(tài)受力情況進行即時檢測，當(dāng)氣圈底端張力的變化波動超出一定范圍時，發(fā)出鋼領(lǐng)、鋼絲圈質(zhì)量不合格的警報，實現(xiàn)智能控制在線檢測測。

按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述鋼領(lǐng)鋼絲圈質(zhì)量在線檢測方法，其特征是，包括以下步驟：

(1)當(dāng)紗線經(jīng)導(dǎo)紗板時，張力對導(dǎo)紗板施加力，傳感器檢測導(dǎo)紗板處的垂直力fz測及與導(dǎo)紗板安裝面垂直的水平力fy測，位置傳感器檢測導(dǎo)紗板的位置zx；

(2)根據(jù)步驟(1)獲得的fz測、fy測和fy測，計算得到氣圈底部張力tr；

(3)當(dāng)氣圈底部張力波動超過一定范圍后，cpu發(fā)出鋼領(lǐng)、鋼絲圈質(zhì)量報警。

進一步的，所述氣圈底端張力tr為：

其中，rg為鋼領(lǐng)半徑；m為氣圈紗條的線密度；ω為氣圈回轉(zhuǎn)角速度；μ為紗線與導(dǎo)紗鉤的動摩擦系數(shù)；σ為紗線與導(dǎo)紗鉤的包圍角。

進一步的，在所述步驟(1)力傳感器和位置傳感器進行檢測之前需要設(shè)定數(shù)據(jù)采集的密度：數(shù)據(jù)采集密度設(shè)定為氣圈回轉(zhuǎn)速度的n倍或1/n倍。

進一步的，力傳感器的檢測結(jié)果fz測的變化范圍為：6.62-8.44cn，當(dāng)計算機數(shù)碼顯示結(jié)果fz測小于以上范圍時，說明環(huán)錠紡多通道牽伸系統(tǒng)須條發(fā)生斷頭，隨即發(fā)出警告。

本發(fā)明所述鋼領(lǐng)鋼絲圈質(zhì)量在線檢測方法，對導(dǎo)紗板處的動態(tài)受力情況進行即時檢測，當(dāng)氣圈底端張力的變化波動超出一定范圍時，即發(fā)出鋼領(lǐng)、鋼絲圈質(zhì)量不合格的警報，實現(xiàn)智能控制在線檢測測，該方案結(jié)構(gòu)簡單，傳感器靈敏度高，成本較低，可提高生產(chǎn)效率，增加企業(yè)經(jīng)濟效益。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述鋼領(lǐng)鋼絲圈質(zhì)量在線檢測方法的原理框圖。

圖2為所述在線檢測測環(huán)錠紡細紗機紡紗張力裝置的結(jié)構(gòu)圖。

圖3為本發(fā)明所述鋼領(lǐng)鋼絲圈質(zhì)量在線檢測方法的工作流程圖。

圖4為導(dǎo)紗鉤和導(dǎo)紗板構(gòu)建的坐標(biāo)系中導(dǎo)紗鉤處動態(tài)受力分析示意圖。

圖5為導(dǎo)紗鉤處和綱領(lǐng)構(gòu)建的坐標(biāo)系中導(dǎo)紗鉤處受力分析示意圖。

圖6為導(dǎo)紗鉤受力分析示意圖。

圖7為圖6中的i放大圖。

圖8為實施例二中小紗階段張力fz測的示意圖。

圖9為實施例二中中紗階段張力fz測的示意圖。

圖10為實施例二中大紗階段張力fz測的示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體附圖對本發(fā)明作進一步說明。

在紡紗時，如圖2所示，紗條從后羅拉1處喂入、經(jīng)過中羅拉2牽伸到前羅拉3握持、紗條經(jīng)過導(dǎo)紗鉤8加捻、錠子7回轉(zhuǎn)帶動綱領(lǐng)6在鋼絲圈11上旋轉(zhuǎn)形成氣圈、綱領(lǐng)板12升降最后卷繞到紗管10上。在紡紗時，前羅拉至導(dǎo)紗鉤之間構(gòu)成紡紗段，紗線所受張力稱為紡紗張力tf；導(dǎo)紗鉤到鋼絲圈之間構(gòu)成氣圈段，紗線所受張力分別為氣圈頂部張力tq、氣圈底部張力tr；鋼絲圈到紗管之間構(gòu)成卷繞段。

實施例一：

如圖3所示，本發(fā)明所述鋼領(lǐng)鋼絲圈質(zhì)量在線檢測方法，如圖1所示，具體過程如下：

(1)受力信號的動態(tài)采集與數(shù)據(jù)處理：

首先由紡紗張力檢測裝置在線檢測測環(huán)錠紡細紗機紡紗張力：為能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)錠紡細紗機紡紗張力自動檢測，需要紡紗張力檢測裝置滿足四個功能要求：一是裝置穩(wěn)定，不影響員工接頭、落紗和清潔工作；二是隨紡紗張力的變化將信號自動采集的紡紗器材；三是將采集信號進行處理轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出功能；四是得出測試結(jié)果在屏幕上顯示、打印。如圖1、圖2所示，所述紡紗張力檢測裝置包括力傳感器、位置傳感器、濾波放大器、a/d轉(zhuǎn)換器、cpu、顯示單元、以及穩(wěn)壓電源；其中，力傳感器5內(nèi)嵌在導(dǎo)紗板9上，導(dǎo)紗板9由基座4安裝在細紗機導(dǎo)紗板升降桿橫上，工作性能與同臺其它導(dǎo)紗板一樣；力傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)張力變化信號的自動采集，用于檢測導(dǎo)紗板處的垂直力以及與導(dǎo)紗板安裝面垂直的水平力，紡紗張力tf加捻卷繞時與氣圈頂部張力tq的共同作用下，運動紗線經(jīng)過導(dǎo)紗板時，對導(dǎo)紗板施加力，由于導(dǎo)紗板與力傳感器聯(lián)為一體，導(dǎo)紗板所受的力經(jīng)力傳感器產(chǎn)生信號；所述位置傳感器設(shè)置在基座4上，位置傳感器檢測導(dǎo)紗板的位置，力傳感器和位置傳感器輸出電壓信號經(jīng)濾波放大器過濾放大后，再經(jīng)a/d轉(zhuǎn)換器進行調(diào)理轉(zhuǎn)換，輸出到cpu形成紗線張力信號源，cpu根據(jù)按鍵命令將張力結(jié)果輸出到顯示單元進行顯示；所述穩(wěn)壓電源用于給cpu等供電。

當(dāng)紗線經(jīng)導(dǎo)紗板時，張力對導(dǎo)紗板施加力，力傳感器和位置傳感器將發(fā)生形變，產(chǎn)生隨力變化的模擬電壓信號，位置傳感器輸出隨導(dǎo)紗板位置變化的模擬電壓信號；模擬電壓信號經(jīng)過過濾放大后，再經(jīng)a/d模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，將其模擬量信號轉(zhuǎn)換成便于單片機處理的數(shù)字量信號，數(shù)字信號輸出到cpu運算控制形成張力波動曲線；

(2)當(dāng)氣圈底部張力波動超過一定范圍后，cpu根據(jù)鍵盤命令以及程序?qū)l(fā)出鋼領(lǐng)、鋼絲圈質(zhì)量報警，通知值車工看臺。

下面對步驟(1)紡紗張力檢測裝置在線檢測測環(huán)錠紡細紗機紡紗張力的原理進行詳細闡述。

(1.1)鋼領(lǐng)鋼絲圈質(zhì)量在線檢測測裝置即時檢測方法：

如圖4所示，設(shè)導(dǎo)紗鉤中心為o點，取x軸為過o點且平行于導(dǎo)紗板安裝面的水平直線，取y軸為過o點且垂直于導(dǎo)紗板安裝面的水平直線，取z軸為過o點且垂直于x-o-y平面的鉛垂線，由此構(gòu)建以導(dǎo)紗鉤中心為原點的x-y-z三維空間坐標(biāo)系。設(shè)力感應(yīng)器與導(dǎo)紗板接觸點為o’，取過接觸點o’且與x軸平行的直線為x’軸，取過接觸點且與y軸延長線的直線為y’軸，取z’軸平行z軸且垂直于x’-o’-y’平面的鉛垂線，由此構(gòu)建x’-y’-z’三維空間坐標(biāo)系。

導(dǎo)紗鉤處動態(tài)受力分析由導(dǎo)紗鉤8、導(dǎo)紗板9、以及力感應(yīng)器5組成，力感應(yīng)器受到力的左右經(jīng)過信息轉(zhuǎn)換，最后在顯示單元顯示的結(jié)果分別為fz測、fy測，fz測為導(dǎo)紗板處的垂直力、fy測為與導(dǎo)紗板安裝面垂直的水平力。在導(dǎo)紗鉤處支撐力q在z軸上的投影qz為：即

qz＝fz測(1)。

如圖5所示，設(shè)導(dǎo)紗鉤中心為o點，取x軸為過o點且平行于導(dǎo)紗鉤安裝面的水平直線，取y軸為過o點且垂直于導(dǎo)紗鉤安裝面的水平直線，取z軸為過o點且垂直于x-o-y平面的鉛垂線，由此構(gòu)建以導(dǎo)紗鉤中心為原點的x-y-z三維空間坐標(biāo)系。設(shè)鋼領(lǐng)中心為o’，取過鋼領(lǐng)中心且與x軸平行的直線為x’軸，取過鋼領(lǐng)中心且與y軸平行的直線為y’軸，由此構(gòu)建x’-y’-z三維空間坐標(biāo)系。設(shè)加捻段紗線與y軸的夾角為γ，頂部氣圈切線與z軸的夾角為β，氣圈底部與綱領(lǐng)鋼絲圈的交叉點為p，則o’p與x’軸的夾角為α。圖6、圖7中，r表示前羅拉半徑；h表示前羅拉中心到機臺水平面的距離；ya表示前下羅拉中心到導(dǎo)紗鉤中心的距離；γ表示導(dǎo)紗角；zx為設(shè)備上讀取數(shù)值，即導(dǎo)紗板到機臺水平面的距離；h的固定值為95mm，ya為73.8mm，r為15mm。

其中，加捻段紗線與y軸的夾角為γ，

頂部氣圈切線與z軸的夾角為β，

設(shè)tf為紡紗張力，tq為氣圈頂部張力，q為導(dǎo)紗鉤的支撐力，則由力的平衡原理可知：

設(shè)導(dǎo)紗鉤處支撐力q在x、y、z軸上的投影分別為qx、qy、qz，將式(1)分別向x、y、z軸投影，

qx＝tqsinβcosα(5)；

qy＝tqsinβsinα+tfcosγ(6)；

qz＝tqcosβ+tfsinγ(7)；

氣圈頂部張力tq為：

式(8)中：μ為紗線與導(dǎo)紗鉤的動摩擦系數(shù)；σ為紗線與導(dǎo)紗鉤的包圍角，與導(dǎo)紗角和氣圈頂角有關(guān)。

又由氣圈基礎(chǔ)理論知，氣圈頂部張力tq與氣圈底端張力tr的關(guān)系為：

式中：rg為鋼領(lǐng)半徑；m為氣圈紗條的線密度；ω為氣圈回轉(zhuǎn)角速度(一般可用錠子回轉(zhuǎn)角速度近似表達)；

將(9)帶入(10)，可得氣圈底端張力tr為：

由公式(10)可得，氣圈底端張力tr與顯示器顯示的結(jié)果fz測呈正相關(guān)關(guān)系。

(1.2)數(shù)據(jù)采集密度的設(shè)定

假定錠子的回轉(zhuǎn)速度為18000轉(zhuǎn)/分，數(shù)據(jù)采集密度設(shè)定為氣圈回轉(zhuǎn)速度的n倍或1/n倍，從而保證檢測點的重復(fù)性和數(shù)據(jù)的再現(xiàn)性。那么，當(dāng)測定一個氣圈回轉(zhuǎn)過程中的紡紗張力時，數(shù)據(jù)的采集密度可設(shè)定為1-4次/轉(zhuǎn)，即18000-72000次/分；當(dāng)測定一個卷繞層級過程中的紡紗張力時，數(shù)據(jù)的采集密度可設(shè)定為1-2次/轉(zhuǎn)，即18000-36000次/分；當(dāng)測定整個落紗過程中的紡紗張力時，數(shù)據(jù)的采集密度可設(shè)定為1次/轉(zhuǎn)，即18000次/分。

(1.3)鋼領(lǐng)鋼絲圈質(zhì)量監(jiān)測紡紗張力fz測范圍的確定

在整個紡紗過程中，紡紗張力隨位置變化而變化，在數(shù)據(jù)采集密度周期內(nèi)可獲得，在卷繞的過程中，小紗卷繞過程中張力fz測的變化范圍為：7.38-10.36cn；中紗卷繞過程中張力fz測的變化范圍為：7.70-12.56cn；大紗卷繞過程中張力fz測的變化范圍為：7.82-12.87cn。當(dāng)計算機數(shù)碼顯示結(jié)果fz測小于或大于以上范圍時，說明鋼領(lǐng)鋼絲圈質(zhì)量存在問題，隨即發(fā)出警告通知值車工。

實施例2：

紡紗品種：c18.5tex，11917r/min，主電機顯示48hz。小紗階段張力fz測如圖8、表1所示；中紗階段張力fz測如圖9、表2所示；大紗階段張力fz測如圖10、表3所示。

表1小紗階段張力fz測

表2中紗階段張力fz測

表3大紗階段張力fz測