一种圆纬机电磁选针器选针刀头摆动到位时间的测量方法与流程

本发明涉及一种测量方法，特别涉及由电磁铁驱动的选针器选针刀头摆动到位时间的测量方法，属于选针器的技术领域。

背景技术：

选针器是圆纬机实现花色组织的关键部件。电子选针器分为压电陶瓷选针器和电磁选针器两种类别。电磁选针器由于成本低，受到了用户的欢迎。电磁选针器由嵌装有永磁体的选针刀头、电磁铁、选针器机架和驱动电路等组成。通过电磁铁电流方向的切换，被磁化的铁芯驱动选针刀头摆动到不同的位置从而达到选针的目的。由于选针刀头的摆动到位时间决定了选针的最高频率，进而限制了针织机的工作转速。因此选针刀头摆动到位时间是一个重要的性能指标。目前可查到的资料只有实际试测法，即通过给定电流切换频率，测试选针是否正确的方法来确定能否达到所需频率要求。这种方法有工程意义，但不能方便准确地得到极限频率。因此，提出本发明。

技术实现要素：

针对现有技术的上述技术问题，本发明提供了一种电磁选针器选针刀头摆动到位时间的测量方法，利用电磁铁工作时的电流特性，通过对电流变化的测量来判断电磁选针器选针刀头是否已经摆动到极限位置，进而实现电磁选针器选针刀头摆动到极限位置所需时间的测量，该测量方法简单、结果准确，可用于电磁选针器在给定驱动电压下的极限选针频率的高效测量。

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种圆纬机电磁选针器选针刀头摆动到位时间的测量方法，是一种通过选针器驱动电流的测量而实现选针刀头摆动到位时间的测量，包括方法一或方法二，所述的方法一为作图法，所述的作图法包括以下步骤：在等时间间隔内记录电流变化数值并绘制相应“电流-时间”曲线图，在曲线图中找出电流发生突变的位置，从而判断选针刀头是否已经摆动到极限位置，记录电流发生突变位置所对应的时间，从而测量出电磁选针器选针刀头摆动到位的时间；

所述的方法二为数值计算法，所述的数值计算法包括以下步骤：在选针刀头从左极限位置摆动到右极限位置的过程中，在相等的时间间隔Δt内记录一次电流数值，每记录一次电流数值后与上一时刻的电流数值进行差值得Δ，得出斜率k＝Δ/Δt；当斜率k从0突变时，判断出提供电磁铁的驱动电压已经被切换，此时记录时间为t_s；当选针刀头在摆动过程中，斜率k逐渐变小；当接近极限位置时，斜率k接近为0；当选针刀头摆动到极限位置时，斜率k再次发生突变，判断出此时电磁选针器选针刀头已经摆动到极限位置，记录时间为t_e，从而测量出电磁选针器选针刀头摆动到位时间为Δt＝t_e-t_s。

所述的方法一和方法二均通过测量系统完成，所述的测量系统包括连接在电磁选针器上的驱动模块，所述的驱动模块分别连接有电流传感器和采集控制卡，所述的电流传感器与采集控制卡连接，所述的采集控制卡连接有计算机，所述的计算机、电流传感器、采集控制卡和驱动模块均外接电源。

本发明的有益效果如下：

本发明电磁选针器由嵌装有永磁体的选针刀头、电磁铁、选针器机架和驱动电路等组成，其可在限定角度内完成间歇性的摆动运动。利用电磁铁工作时的电流特性，通过对电流变化的测量来判断电磁选针器选针刀头是否已经摆动到极限位置，进而实现电磁选针器选针刀头摆动到极限位置所需时间的测量，测量方法简单，且测量结果准确。

附图说明

图1为现有圆纬机电磁选针器结构示意图；

图2为电磁选针器工作时选针刀头从左极限位置摆动到右极限位置示意图；

图3为电磁选针器工作时选针刀头从右极限位置摆动到左极限位置示意图；

图4-6为电磁选针器工作时选针刀头上嵌装的永磁体与电磁铁相对位置示意图；

图7为测试结果示意图；

图8为测量系统框图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1-8所示，本发明一种圆纬机电磁选针器选针刀头摆动到位时间的测量方法，包括方法一或方法二。

方法一为作图法，作图法包括以下步骤：在等时间间隔内记录电流变化数值并绘制相应“电流-时间”曲线图，在曲线图中找出电流发生突变的位置，从而判断选针刀头是否已经摆动到极限位置，记录电流发生突变位置所对应的时间，从而测量出电磁选针器选针刀头摆动到位的时间。

方法二为数值计算法，数值计算法包括以下步骤：在选针刀头从左极限位置摆动到右极限位置的过程中，在相等的时间间隔Δt内记录一次电流数值，每记录一次电流数值后与上一时刻的电流数值进行差值得Δ，得出斜率k＝Δ/Δt；当斜率k从0突变时，判断出提供电磁铁的驱动电压已经被切换，此时记录时间为t_s；当选针刀头在摆动过程中，斜率k逐渐变小；当接近极限位置时，斜率k接近为0；当选针刀头摆动到极限位置时，斜率k再次发生突变，判断出此时电磁选针器选针刀头已经摆动到极限位置，记录时间为t_e，从而测量出电磁选针器选针刀头摆动到位时间为Δt＝t_e-t_s。

本发明通过仿真和实验研究，当驱动电压被切换时或者电磁选针器选针刀头摆动到位时，电磁铁驱动电流会发生突变，主要基于此突变来实现对电磁选针器选针刀头摆动到位时间的测量。具体来说，在电磁选针器选针刀头从左极限位置摆动到右极限位置过程分三个阶段。这三个阶段分别为：电流快速上升阶段、电流平缓阶段和电流增至稳定阶段。该三个阶段具有明显的电流变化特征，电流快速上升阶段表明驱动电压已经被切换，电流发生第一次突变，电磁选针器选针刀头准备摆动；电流平缓阶段表明电流变化缓慢，电磁选针器选针刀头接近右极限位置；电流增至稳定阶段表明电流发生第二次突变，电磁选针器选针刀头摆动到右极限位置。因此利用电流变化的特征来判断电磁选针器选针刀头是否已经摆动到极限位置，进而实现电磁选针器选针刀头摆动到极限位置所需时间的测量。同理，电磁选针器选针刀头从右极限位置摆动到左极限位置过程，电流变化有上述三个阶段。

本发明利用电流传感器来实时记录通过电磁铁线圈中电流数值，通过对电流数值进行处理与分析即可测出电磁选针器选针刀头摆动到位时间。当驱动电压发生切换时，电流发生突变，此时记录时间为t_s；当电磁选针器选针刀头摆动到极限位置时，电流再次发生突变，此时记录时间为t_e。从而测量出选针刀头摆动到位时间为Δt＝t_e-t_s。

本发明测量方法基于如下原理：

图4-6所示，永磁体的摆动带动选针刀头的摆动，从而达到选针的效果。假设电磁选针器选针刀头上嵌装的永磁体某一时刻的初始位置如图4所示，线圈接通电源后，线圈上的电流突增，铁芯上端被磁化为S极。此时由于永磁体处于静止状态，感生电压主要受流过线圈的电流影响，可列方程式：此时电流快速上升。当电流增大到某一数值的时候，根据“同极相斥，异极相吸”的原理，永磁体开始摆动。随着永磁体的摆动，其所产生的磁力线的方向和穿过铁芯的磁通量也会随之改变，从而对线圈上电流产生影响。根据楞次定理，永磁体由图4摆动到图5过程中，永磁体磁化铁芯时产生穿过线圈中由上而下的磁通量逐渐减小，从而产生感生电压来降低磁通量减小的速度。当永磁体由图5摆动到图6过程中，永磁体磁化铁芯时产生穿过线圈中由下而上的磁通量逐渐增强，从而产生感生电压来降低磁通量增大的速度。永磁体摆动过程所产生的感生电动势的方向为一致的，并且其数值大小大于0(假设与电流一致的方向为正方向)。在该摆动过程中，由于选针刀头的摆角幅度小、永磁体的横截面积远大于电磁铁的横截面积以及永磁体与电磁铁的间隙狭小，因此，可忽略气隙对线圈电感系数的影响。可列方程式：此时，线圈上电流逐渐趋于平缓。当永磁体在图6位置时，永磁体通过铁芯的磁通量不再发生变化，从而致使此部分感生电动势消失，线圈中的电流发生突变并增至稳定值。同理，永磁体反方向摆动过程中，其线圈上的电流变化曲线是相似的。因此，可根据电流的变化特征来判断出电磁选针器选针刀头是否已经摆动到位以及测量出电磁选针器选针刀头摆动到位的时间。

如图7所示，电磁选针器选针刀头摆动过程分三个阶段，分别为：电流快速上升阶段；电流平缓阶段；电流增至稳定阶段。电流曲线在A拐点处时所对应的B拐点正是电磁选针器选针刀头到达极限位置的时刻。记录电流突变时所对应的时间，其分别为te和ts。因此，电磁选针器选针刀头从切换驱动电压到其摆动到极限位置的总时间为T'＝T_e-T_s。

如图8所示，本发明的方法一和方法二均通过测量系统完成，所述的测量系统包括连接在电磁选针器上的驱动模块，所述的驱动模块分别连接有电流传感器和采集控制卡，所述的电流传感器与采集控制卡连接，所述的采集控制卡连接有计算机，所述的计算机、电流传感器、采集控制卡和驱动模块均外接电源。

基于上述测量方法，对于记录电流数值的处理方式可有两种方式，数值处理方式不限于此两种。

上述实施例仅用于解释说明本发明的发明构思，而非对本发明权利保护的限定，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应落入本发明的保护范围。