嵌入式條干均勻度測試裝置及其工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及紡織品檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種嵌入式條干均勻度測試裝置及其 工作方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會的不斷發(fā)展，人們對紡織服裝面料的要求越來越高。既要穿著舒適、風(fēng)格 獨(dú)特、顏色純凈，也要外形美觀、布面勻凈、紋路清晰。紗條（包括細(xì)紗、粗紗和條子）的條干 不勻直接影響紡織品外觀質(zhì)量，條干不勻主要是指沿紗條長度方向線密度不勻的程度。目 前國際上用于測量紗條的條干不勻的方法有很多種，主要以《烏斯特公報(bào)》發(fā)表的最新指標(biāo) 作為標(biāo)準(zhǔn)，我國采用《紡織品紗線條干不勻?qū)嶒?yàn)方法》（GB/T3292. 1-2008)。主要采用的測 量方法有三種，分別為測量稱重法、目光檢測法、儀器測量法。測量稱重法操作簡單，但其計(jì) 算工作量太大，不適用于一般性的常規(guī)測試。目光檢測法使用簡單，具有直觀性，容易為生 產(chǎn)人員所了解，但該方法測得的是短片紗線的直徑不勻，受人的主觀因素影響，重復(fù)性差， 而且不易保存。儀器測量法目前采用的主要方法是電容式條干均勻度儀，可信度高且人為 誤差小。通過檢測測量區(qū)內(nèi)一段紗條的直徑變化來獲取紗條線密度條干不均勻度的相關(guān)數(shù) 據(jù)信息，主要用于測量紗條截面不勻。
[0003] 電容式條干均勻度儀是目前技術(shù)含量較高，使用最多的紗條條干均勻度測試儀； 目前市場上的電容式條干均勻度測試儀器通常采用計(jì)算機(jī)或工控計(jì)算機(jī)來進(jìn)行整個(gè)測試 裝置的機(jī)電控制和對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集處理，如公開號為CN1412547A的中國專利文獻(xiàn)公開的 "虛擬條干均勻度測試儀"、公開號CN101328633A的中國專利文獻(xiàn)公開的"一種氣流傳動(dòng)式 條干均勻度測量儀"即采用計(jì)算機(jī)控制和數(shù)據(jù)處理；又如公開號為CN203360907U的中國專 利文獻(xiàn)公開的"便攜式紗線條干均勻度測試儀"即采用工控機(jī)進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)處理。采用 計(jì)算機(jī)或工控計(jì)算機(jī)進(jìn)行測試裝置的機(jī)電控制和對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集處理，會使得整個(gè)測試裝 置體積龐大且價(jià)格昂貴，且與測試裝置配套的計(jì)算機(jī)或工控機(jī)長期工作在濕度大、粉塵多 的環(huán)境下，故障發(fā)生率較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是：提供一種利用低成本、低功耗的嵌入式芯片組成的數(shù)控系統(tǒng)替 代傳統(tǒng)測試裝置中的計(jì)算機(jī)或工控計(jì)算機(jī)、采用旋轉(zhuǎn)編碼開關(guān)替代傳統(tǒng)測試裝置中計(jì)算機(jī) 輸入裝置、結(jié)構(gòu)簡單、智能化和性價(jià)比更高的嵌入式條干均勻度測試裝置及其工作方法。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：本發(fā)明的嵌入式條干均勻度測試裝置，包括傳感器電路、 信號調(diào)理電路、二相四線步進(jìn)電機(jī)和試樣牽引裝置，上述的信號調(diào)理電路與傳感器電路信 號電連接；二相四線步進(jìn)電機(jī)與試樣牽引裝置傳動(dòng)連接；傳感器電路設(shè)置在試樣牽引裝置 處，用于對試樣牽引裝置帶動(dòng)的被測試樣進(jìn)行檢測；傳感器電路包括檢測電容極板和與檢 測電容極板相連的電容橋檢測電路；其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是： 還包括第一從單片機(jī)、第二從單片機(jī)、主控單片機(jī)、EEPROM模塊、旋轉(zhuǎn)編碼開關(guān)、存儲 SRAM、傳感器電路、信號調(diào)理電路、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片、CPLD模塊、緩存SRAM、顯存SRAM和LCD; 上述的第一從單片機(jī)和第二從單片機(jī)分別與主控單片機(jī)信號電連接；主控單片機(jī)分別 與旋轉(zhuǎn)編碼開關(guān)和信號調(diào)理電路信號電連接；主控單片機(jī)與存儲SRAM雙向信號電連接；第 一從單片機(jī)與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片控制信號電連接；步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片與二相四線步進(jìn)電機(jī) 的電源端電連接； 上述的第二從單片機(jī)還與EEPROM模塊信號電連接；CPLD模塊和緩存SRAM分別與第 二從單片機(jī)信號電連接；緩存SRAM和顯存SRAM分別與CPLD模塊雙向信號電連接；IXD與 CPLD模塊信號電連接。
[0006] 進(jìn)一步的方案是：還包括外存儲模塊；上述的外存儲模塊與主控單片機(jī)信號電連 接。
[0007] 進(jìn)一步的方案是：上述的第一從單片機(jī)和第二從單片機(jī)分別通過數(shù)據(jù)信號線、應(yīng) 答信號線以及片選信號線共三根總線與主控單片機(jī)信號電連接；主控單片機(jī)與第一從單片 機(jī)和第二從單片機(jī)米用SPI通{目。
[0008] 進(jìn)一步的方案是：上述的主控單片機(jī)和第二從單片機(jī)為STC12LE5A60S2的8051型 號單片機(jī)；第一從單片機(jī)為內(nèi)置PWM波發(fā)生器和AD轉(zhuǎn)換的STC12LE5612AD的8051型號單 片機(jī)。
[0009] 進(jìn)一步的方案是：上述的EEPROM模塊為SST29LE020型號的電可擦可編程只讀存 儲器；存儲SRAM、緩存SRAM、顯存SRAM為IS61LV5128AL型號的隨機(jī)存取存儲器；CPLD模塊 為XILINXXC95144XL型號的復(fù)雜可編程邏輯芯片；IXD為1024*768分辨率的液晶顯示屏。
[0010] 進(jìn)一步的方案還有：上述的旋轉(zhuǎn)編碼開關(guān)為FORTUNE生產(chǎn)的F-12E系列的旋轉(zhuǎn)編 碼開關(guān)；步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片為SGS公司生產(chǎn)的高壓、大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器的L298型號的 芯片。
[0011] 一種上述的嵌入式條干均勻度測試裝置的工作方法，包括以下步驟： ① 參數(shù)選擇：裝置上電后自動(dòng)完成初始化；LCD由主控單片機(jī)內(nèi)置程序驅(qū)動(dòng)自動(dòng)顯示 測量主界面；根據(jù)檢測內(nèi)容，撥動(dòng)旋轉(zhuǎn)編碼開關(guān)在LCD顯示的測量主界面上選擇和設(shè)定檢 測相關(guān)參數(shù)； ② 檢測啟動(dòng)：用旋轉(zhuǎn)編碼開關(guān)選中LCD15顯示的測量主界面上設(shè)置的檢測開始按鈕并 按下確認(rèn)；主控單片機(jī)發(fā)送啟動(dòng)命令給第一從單片機(jī)；第一從單片機(jī)通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯 片驅(qū)動(dòng)二相四線步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)；二相四線步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)試樣牽引裝置帶動(dòng)被測條干試樣運(yùn) 動(dòng)； ③ 實(shí)時(shí)檢測：被測條干試樣在試樣牽引裝置帶動(dòng)下穿過傳感器電路的檢測電容極板， 穿過檢測電容極板之間引起的電容的變化值由傳感器電路的電容橋檢測電路轉(zhuǎn)化為實(shí)時(shí) 的電壓信號傳輸給信號調(diào)理電路； ④ 檢測信號調(diào)理：信號調(diào)理電路對傳感器電路發(fā)送的實(shí)時(shí)檢測電壓信號進(jìn)行放大、整 形及AD轉(zhuǎn)換后處理后發(fā)送給主控單片機(jī)； ⑤ 檢測信號實(shí)時(shí)計(jì)算處理：主控單片機(jī)接收信號調(diào)理電路發(fā)送的檢測電壓信號Vs，由 其內(nèi)置的依據(jù)檢測標(biāo)準(zhǔn)編制的軟件程序自動(dòng)進(jìn)行計(jì)算和處理： 第一步：主控單片機(jī)計(jì)算被測條干試樣前8秒內(nèi)的檢測電壓信號數(shù)據(jù)的平均值Vp，并 將計(jì)算結(jié)果發(fā)送存儲SRAM存儲； 第二步：主控單片機(jī)對8秒以后接收的檢測電壓信號Vs首先采用公式Vc= (Vs-Vp) +Vp計(jì)算相對誤差Vc;然后再將相對誤差Vc發(fā)送存儲SRAM中存儲；同 時(shí)主控單片機(jī)通過第二從單片機(jī)將8秒以后接收的檢測電壓信號Vs數(shù)據(jù)發(fā)送給緩存SRAM 存儲； 第三步：主單片機(jī)將相對誤差Vc按照其內(nèi)置軟件程序預(yù)設(shè)的疵點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類計(jì)數(shù) 并發(fā)送存儲SRAM中存儲； ⑥ 實(shí)時(shí)繪制被測條干不勻曲線圖：緩存SRAM通過第二從單片機(jī)接收主控單片機(jī)發(fā)送 的8秒以后的檢測電壓信號Vs進(jìn)行存儲；主控單片機(jī)通過第二從單片機(jī)調(diào)用EEPROM模塊 中存儲的字庫文件，驅(qū)動(dòng)CPLD模塊將緩存SRAM中的數(shù)據(jù)調(diào)入顯存SRAM中，同時(shí)CPLD模塊 將顯存SRAM中的數(shù)據(jù)發(fā)送給LCD進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，并同時(shí)在LCD上繪制條干檢測結(jié)果不勻曲 線圖； ⑦ 重復(fù)步驟③至步驟⑥，直至一管被測條干試樣檢測結(jié)束； ⑧ 檢測結(jié)果計(jì)算與顯示：本次測試結(jié)束后，主單片機(jī)對相應(yīng)數(shù)據(jù)做如下處理： 第一步：主單片機(jī)調(diào)用存儲SRAM中存儲的相對誤差Vc數(shù)據(jù)做CV值運(yùn)算，
，其中，為相對誤差Vc數(shù)據(jù)序列的第K個(gè)數(shù)據(jù)，N為本次檢測 相對誤差Vc數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)，將運(yùn)算得到的CV值即條干不勻變異系數(shù)發(fā)送給存儲SRAM(6)存 儲；主控單片機(jī)調(diào)用存儲SRAM中存儲的CV值通過第二從單片機(jī)發(fā)送給緩存SRAM存儲，用 于顯示被測條干試樣的CV值； 第二步：主控單片機(jī)調(diào)用存儲SRAM中存儲的被測條干試樣疵點(diǎn)分類計(jì)數(shù)的數(shù)據(jù)通過 第二從單片機(jī)發(fā)送給緩存SRAM存儲，用于顯示被測條干試樣的各類疵點(diǎn)數(shù)； 第三步：主單片機(jī)調(diào)用存儲SRAM中存儲的相對誤差Vc數(shù)據(jù)序列，通過離散傅里葉變換 提取不同波長的相對誤差值，并通過第二從單片機(jī)將不同波長的相對誤差值數(shù)據(jù)發(fā)送給緩 存SRAM存儲，用于顯示被測條干試樣的波譜圖； 第四步：主控單片機(jī)通過第二從單片機(jī)調(diào)用EEPROM模塊中的字庫文件，驅(qū)動(dòng)CPLD模塊 將緩存SRAM中的數(shù)據(jù)調(diào)入顯存SRAM中；同時(shí)CPLD模塊將顯存SRAM中的CV值、各類疵點(diǎn)、 不同波長的相對誤差值數(shù)據(jù)發(fā)送給LCD進(jìn)行顯示，并同時(shí)在LCD上繪制被測條干試樣的波 譜圖。
[0012] 進(jìn)一步的方案是：上述的步驟⑤中，主控單片機(jī)內(nèi)置的軟件程序所用的檢測標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)國標(biāo)GB/T3292. 1-2008確定。
[0013] 本發(fā)明具有積極的效果：（1)本發(fā)明的嵌入式條干均勻度測試裝置，其采用低成 本、低功耗的三片采用主從模式結(jié)構(gòu)的嵌入式單片機(jī)通過SPI通信方式協(xié)同工作，替代傳 統(tǒng)測試裝置中的計(jì)算機(jī)或工控計(jì)算機(jī)；采用旋轉(zhuǎn)編碼開關(guān)替代傳統(tǒng)測試裝置中計(jì)算機(jī)輸入 裝置，從而使得本發(fā)明的裝置較之于現(xiàn)有技術(shù)而言，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)測試裝置的結(jié)構(gòu)簡單化、小 型化、智能化，大幅度降低了條干測試裝置的硬件成本，使得本發(fā)明的裝置較之于現(xiàn)有技術(shù) 的裝置，性價(jià)比更高，市場競爭能力更強(qiáng)。（2)本發(fā)明的嵌入式條干均勻度測試裝置，采用嵌 入式結(jié)構(gòu)