工业原丝毛丝检测装置及其检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种毛丝在线检测的技术领域，具体涉及一种在高端工业原丝生产卷绕工艺工程中实时检测丝股中出现的毛丝、断丝的检测装置。
【背景技术】
对工业原丝生产过程中产生的毛丝数量进行实时监测具有非常重要的意义，原因是以工业原丝为基础材料生产的产品非常广泛，包括帘子布、轮胎、安全带等许多民用或者军工领域的产品，而工业原丝中的毛丝数量又直接影响着后续产品的质量，若能对工业原丝中的毛丝进行实时检测，从而根据毛丝数量调整改进生产工艺，进而提高工业原丝质量，将能够从源头上改善以工业原丝为材料的各类化纤产品的质量问题。
[0002]工业原丝毛丝是指原丝丝股中单根丝断裂出现丝头飘出丝股表面的现象。毛丝是工业原丝质量标准中的一个重要指标，整筒原丝中的毛丝数量直接影响着该筒丝的质量等级，从而影响丝筒的价格，甚至由于毛丝数量过多造成丝筒废弃，或者由于对后续产品质量造成影响，导致下游使用原丝的企业对原丝生产企业进行索赔、投诉等，从而影响企业经济效益。依靠人工不可能实现毛丝数量的准确检测，因为毛丝直径非常细小，仅在5?1um之间，实际上依靠人工目测也是很不可靠的，因为人工观察不可能在原丝卷绕过程中实现，只能在丝筒撤下之后观察，而毛丝通常都卷绕在丝筒中间，露出丝筒表面的只是极少的一部分。根据原丝生产企业的反馈，人工观察的毛丝数量指标并不被国内外用丝企业所认可，尤其是国外企业采购国内企业生产的原丝只按最低质量标准对应的价格来采购，使得国内原丝生产企业的经济效益受到很大影响。
[0003]目前相关的研究文献多集中于对直径较大的线状物(如钢丝)或较粗纤维(如玻璃纤维)等的检测，主要手段是利用光电检测原理将被测物的相关参数转换成电信号，其中比较成熟的一种方法是基于CCD传感器的动态检测方法，多用于浸胶帘子布的疵点检测，从技术理论上来看，即使这类检测装置成本较高，采用这类方法构成单个、独立的检测设备也是可行的，然而遗憾的是这类装置的体积对于原丝检测的安装空间来说都过于庞大，而且原丝毛丝的直径过于细小，若不采取特殊措施，一般的传感器根本无法检测到对应的信号，因此这类研究成果不可能得到实际应用和推广。
[0004]毛丝检测的依据是正常的原丝丝束是光滑均匀的，当有毛丝产生时，丝头会飘出于丝股表面。利用此特征可鉴别毛丝的存在，可用非接触式传感器来实现，且该装置不会对原丝生产设备和工艺做任何改变或限制。本装置的难点在于既要能准确的检测出直径仅为5?1um的毛丝，又要保证安装体积尽可能小，且开发出的装置成本要能使用户接收从而大批量应用。其中需要解决的关键问题是毛丝检测传感器的设计，由于装置体积受到限制，要求尽可能使用简单的光学结构系统，这对光源以及光敏元器件尤其是对应处理电路提出了很高的要求。
[0005]现有的技术当中，可行的检测方案主要有两种，方案1:利用高精度线阵相机，直接对原丝丝股进行检测，可以测量出毛丝的形状和长度。方案2:利用光电传感器来检测光通量的变化来检测毛丝。方案I虽然精度很高，但是成本也很高昂，一般企业很难承受。这类研究成果实际上在工业原丝的毛丝实时检测上得不到应用和推广。方案2是比较成熟的检测方法在理论和实际应用当中都能实现较好的效果。但是在相关的研究文献中该方法多集中讨论各种直径较大的刚性线状物或其他粗纤维的检测。主要手段是利用光电传感器将被测物的相关参数转化为电信号来实现检测。但当毛丝直径小于1um时引起的光通量变化很小，检测的可靠性较差。
[0006]由于毛丝问题已长期困扰我国的纺织企业，在不斥巨资更新现有生产设备的前提下，急需找到一种投资较少但效益明显的方法来解决这一问题。
【发明内容】
[0007]
针对上述现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种能准确检测原丝上面各种长度的毛丝，只需简单的安装工作就能应用到现有的络筒机上而且不需要更换现有的生产设备就能提高产品的质量，节约生产成本，能够对原丝的成筒质量进行有效监控、有效提高产品的优等率和提高企业的经济效益，且可以解决目前原丝生产过程中无法准确实时检测毛丝数量的难题的工业原丝检测方法及装置。
[0008]为实现上述技术目的，本发明所采用的技术手段如下:
一种工业原丝毛丝在线检测装置，包括毛丝检测头部分、毛丝控制系统部分和PC机管理部分，毛丝检测头部分包括信号采集模块、信号初处理模块、单片机、D/A转换模块和功率自动控制电路，信号采集模块采集的信号经信号初处理模块与单片机的输入端连接，换锭信号采集模块与单片机的输入端连接，单片机的输出端经CAN总线通信模块与毛丝控制系统部分的主控制器双向连接，并通过D/A装换模块经功率自动控制电路与信号采集模块连接;毛丝控制系统部分包括主控制器、显示器和存储器，主控制器输出端分别于存储器和显示器连接，并通过以太网与PC机管理部分双向连接。
[0009]所述信号采集模块包括红外线发射器和红外线接收器，红外线发射器安装在发射板的检测孔内，红外线接收器安装在接收板的检测孔内，接收板的检测孔与发射板的检测孔对应;发射板和接收板相对安装在底板上，发射板与接收板之间形成凹槽。
[0010]所述发射板上的检测孔包括第一检测孔1、第二检测孔1、第三检测孔I和第四检测孔I，第二检测孔1、第三检测孔I和第四检测孔I分别对称设置在第一检测孔I的竖直径向的两侧上，第二检测孔I到第一检测孔I竖直径向的距离为3mm，第三检测孔I到第一检测孔I竖直径向的距离为4.5mm，第四检测孔I到第一检测孔I竖直径向的距离为6mm;所述接收板上的检测孔包括第一检测孔Π、第二检测孔Π、第三检测孔Π和第四检测孔Π，第二检测孔Π、第三检测孔Π和第四检测孔Π分别对称设置在第一检测孔Π的竖直径向的两侧上，第二检测孔Π到第一检测孔Π竖直径向的距离为3mm，第三检测孔Π到第一检测孔Π竖直径向的距离为4.5mm，第四检测孔Π到第一检测孔Π竖直径向的距离为6mm。
[0011]—种利用工业原丝在线检测装置的检测方法，步骤如下:
步骤一，毛丝检测头部分自检；
通电后，红外线发射器发射红外线，红外线接收器接收红外线发射器的红外线信号后转换为电压信号，并将电压信号传输至信号初处理模块，信号初处理模块将接收到的信号进行A/D转换并放大，然后将初处理的信号输出至单片机，单片机将接收到的信号与设定值比较后，经D/A转换模块发送控制命令给功率自动控制电路，功率自动控制电路调节红外线发射器发射的红外线光照强度；
步骤二，原丝检测；
毛丝检测头部分自检后，第一检测孔Π内的红外线接收器接收到第一检测孔I内的红外线发射器发射的红外线后转化为电压信号，并通过信号初处理模块传输至单片机内，单片机接收信号后判断凹槽内是否有原丝通过；
步骤三，毛丝检测并存储显示；
步骤二检测到有原丝通过凹槽，进入检测状态;安装在第二检测孔1、第三检测孔I和第四检测孔I内的红外线发射器与安装在第二检测孔Π、第三检测孔Π和第四检测孔Π内的红外线接收器共同作用实时检测原丝上的毛丝;并将各自的检测信号传输到单片机内，单片机进行处理后将信号经CAN总线通信模块传输到主控制器内，主控制器将接收到的信号存储到存储器内并在显示器上显示；
步骤四，换锭，数据打包发送至PC机管理部分；
换锭采集模块检测到换锭信号后传输给单片机，单片机处理后发送信号给主控制器，主控器接收到信号后将存储器内的数据打包后通过以太网传输到PC机管理部分上，便于工作人员的检查记录和产品分级。
[0012]本发明第一检测孔Π内的红外线接收器接收来自第一检测孔I内的红外线发射器发射的红外线，并转换为电压信号传输至单片机，单片机进行处理后判断凹槽内是否有原丝通过，若没有原丝通过，则进入等待状态;若有原丝通过则进入检测状态，第二检测孔Π内的红外线接收器接收第二检测孔I内的红外线发射器的红外线，第三检测孔Π内的红外线接收器接收第三检测孔I内的红外线发射器的红外线，第四检测孔Π内的红外线接收器接收第四检测孔I内的红外线发射器的红外线，各个红外线接收器将各自接收到的红外线信号转换为相应的电压信号并传输至单片机内，单片机进行处理后记录毛丝长度、产生时间和毛丝个数，通过CAN总线通信模块将毛丝长度、产生时间和毛丝个数传输至主控制器，主控制器接收到信号后，将毛丝长度、产生时间和毛丝个数存储在存储器内并通过显示器进行实时显示。单片机实时检测换锭采集模块的信号，当采集到换锭信号后，单片机发送信号给主控制器，主控制器接收处理后将存储器内的毛丝长度、产生时间和毛丝个数这些数据进行打包并通过以太网传输至PC机管理部分上，方便工作人员的检查记录和产品分级。
[0013]本发明毛丝检测头部分针对红外线发射器具有功率补偿功能。红外线接收器接收红外线发射器的红外线信号后转换为电压信号，并将电压信号传输至信号初处理模块，信号初处理模块将接收到的信号进行A/D转换并放大，然后将初处理的信号输出至单片机，单片机将接收到的信号与设定值比较后，判断红外线发射器发射的红外线光照强度是否正常，若正常则原丝检测;若不正常，则单片机通过控制D/A转换模块的输出控制功率自动控制电路，使功率自动控制电路调节红外线发射器发射的红外线光照强度;确保红外线发射器发射的红外线的光照强度不变，排除灰尘等其他原因干扰因素。
[0014]本发明只需要简单的安装工作就能应用到现有的各种型号络筒机上，不需要对现有的设备进行大幅改造和更新。能对原丝的成筒质量进行有效监控，保证产品的质量信誉，避免了企业客户的质量投诉，使其产品质量和价格具有极高的市场竞争力，同时大幅提高公司的经济收入。
【附图说明】
[0015]图1为本发明的控制原理框图。
[0016]图2为本发明信号采集模块中底板、发射板和接收板的安装示意图。
[0017]图3为图2的右视图。
【具体实施方式】
[0018]实施例:如图1-3所示，一种工业原丝毛丝在线检测装置，包括毛丝检测头部分、毛丝控制系统部分和PC机管理部分，毛丝检测头部