织物克重在线检测方法及装置与流程

本发明涉及一种用于在线检测织物克重的方法及装置，属于纺织印染技术领域。

背景技术：

织物克重一般指每平方米织物的重量克数。织物克重是影响织物物理机械性能和穿着舒适性的重要指标。由于克重在织物漂染、整理、热定型等各个工序中是变化的，因此只有通过实时在线检测织物克重，指导整理工序制定加工工艺，才能使织物在各个工序中的克重保持稳定，提高产品质量。

现有的织物克重在线检测装置，例如中国发明专利zl201610267393.1所公开的一种结构，其包括机架，所述机架包括上横向支架以及位于上横向支架后端下方的下竖向机架；所述下竖向机架从下到上依次安装有张紧辊、进布辊以及导布辊；所述上横向支架前端安装有出布辊；一摆布装置位于上横向支架前下方并通过摆动架连接于上横向支架前端；所述出布辊上方安装有高精度布匹长度测量仪；所述出布辊与导布辊之间安装有高精度布匹宽度测量仪；所述上横向支架前下方放置有高精度动态称重传感器；所述高精度动态称重传感器、高精度布匹宽度测量仪以及高精度布匹长度测量仪分别与电脑连接；所述电脑位于机架侧边；所述机架侧边还安装有led显示屏；所述led显示屏与电脑连接。

上述织物克重在线检测装置通过动态称重传感器、布匹宽度测量仪以及布匹长度测量仪分别对布匹的重量、宽度以及长度进行测量，得到的数据传输给电脑，电脑通过混合运算得到布匹的动态克重，实时反映布匹的每平方米克重量，但其在使用过程中存在以下缺点：

（1）在布匹长度测量中，依靠长度测量仪两侧的滚轮随着布匹的移动而滚动，记录滚动的圈数，该圈数乘以滚轮的周长获得布匹长度。这里滚轮随着布匹的移动而滚动，不能忽略滚轮与布匹移动之间有相对的滑动，特别是织物加速或减速运行时，两者的相对滑动更大；另外滚轮的磨损，也会影响滚轮的周长，这些因素都会影响到布匹长度测量的准确性；

（2）在布匹动态称重中，承重系统的秤体自重过重，在一定的时间或一定的长度内电脑瞬间取样进行计算时，布匹重量的增量远小于秤体自重，极大地影响到布匹称重计量的精度。

由于存在上述缺点，导致该检测装置不能准确测量和反映布匹的实时克重。

另外，现有的织物克重检测方法，是通过人工对布匹进行切割取样，然后对取样的布匹进行称重。这种方法通过人工检测，导致工作效率低，并且布匹在切割取样后遭到损坏，导致浪费严重。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种不仅能准确测量织物的实时克重，并能避免人工切割取样法带来的织物浪费，而且操作简便的织物克重在线检测方法。同时，本发明还提供一种采用上述方法的织物克重在线检测装置。

为解决上述技术问题，本发明采用这样一种织物克重在线检测方法，用于检测动态织物在单位面积内的克重，包括以下步骤：

a、沿织物运行方向依次设置至少三个上下交错且相互间隔平行排列的第一导布辊、第二导布辊和第三导布辊，并测量出在所述第一导布辊与第三导布辊之间的织物面积s；

b、织物在经过第一导布辊、第二导布辊和第三导布辊时，测量出第一导布辊实时载荷fs1与第二导布辊实时载荷fs2，或者测量出第二导布辊实时载荷fs2与第三导布辊实时载荷fs3；

c、根据所述第一导布辊与第三导布辊之间的织物面积s、第一导布辊实时载荷fs1或者第三导布辊实时载荷fs3以及第二导布辊实时载荷fs2，经计算即可获得织物在第一导布辊与第三导布辊之间的单位面积内的克重。

在本发明中，在步骤a，通过测量出织物在所述第一导布辊与第三导布辊之间的平均宽度w，以及织物在所述第一导布辊与第三导布辊之间的长度l，经计算即可获得第一导布辊与第三导布辊之间的织物面积s=w×l。

作为上述方法的一种优选实施方案，所述第一导布辊、第二导布辊和第三导布辊以在水平方向等间距、竖直方向等间距方式排列。

作为上述方法的另一种优选实施方案，织物以竖直方式依次经过所述第一导布辊、第二导布辊和第三导布辊，所述织物在第一导布辊与第三导布辊之间的单位面积内的克重ρ=（︱fs2︱－︱fs1︱）/s，或者ρ=（︱fs2︱－︱fs3︱）/s。

为解决上述技术问题，本发明采用这样一种织物克重在线检测装置，包括机架、织物面积测量机构、称重传感器和中央处理单元，所述织物面积测量机构、称重传感器均与所述中央处理单元连接，该织物克重在线检测装置还包括沿织物运行方向依次设置的至少三个上下交错且相互间隔平行排列的第一导布辊、第二导布辊和第三导布辊，所述织物面积测量机构用于测量在所述第一导布辊与第三导布辊之间的织物面积s，所述称重传感器有若干个且分别安装在所述第二导布辊以及第一导布辊或者第三导布辊的一端或者两端。

作为本发明的一种优选实施方案，所述织物面积测量机构包括测量光幕，所述测量光幕安装在所述第一导布辊前方的机架上，所述测量光幕与中央处理单元连接。

作为本发明的一种优选实施方案，所述织物面积测量机构包括工业相机和光源，所述工业相机和光源均安装在所述第一导布辊前方的机架上，所述工业相机和光源均与中央处理单元连接。

作为本发明的一种优选实施方案，所述第一导布辊、第二导布辊和第三导布辊的两端均设置有轴承座，所述称重传感器经所述轴承座安装在所述第二导布辊以及第一导布辊或者第三导布辊的一端或者两端。

作为本发明的一种优选实施方案，该织物克重在线检测装置还包括平行设置在所述第一导布辊前方的第四导布辊，所述第一导布辊、第二导布辊、第三导布辊和第四导布辊以上下交错且在水平方向等间距、竖直方向等间距方式排列。

在本发明中，所述第一导布辊、第二导布辊、第三导布辊和第四导布辊的材质优选为碳纤维或铝合金或玻璃钢。

采用上述织物克重在线检测方法及装置后，本发明具有以下有益效果：

本发明通过在织物运行方向设置至少三个上下交错且相互间隔平行排列的第一导布辊、第二导布辊和第三导布辊，然后分别测量出第一导布辊与第三导布辊之间的织物面积s、第一导布辊实时载荷fs1或者第三导布辊实时载荷fs3以及第二导布辊实时载荷fs2，将测量数据传输给中央处理单元，中央处理单元通过运算得到织物的动态克重，本发明能实时准确反映织物的每平方米克重，避免人工对织物切割取样导致的工作效率低下、损坏布面和浪费织物的弊端。

本发明结构简单，操作简便，工作效率高，通过测得的实时织物克重指导整理工序制定加工工艺，使生产中织物克重保持稳定，提高产品合格率。

附图说明

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

图1为本发明织物克重在线检测方法的一种示意图。

图2为第一、第二和第三导布辊在水平方向等间距、竖直方向等间距排列的一种结构示意图。

图3为织物以竖直方式依次经过第一、第二和第三导布辊的一种示意图。

图4为本发明织物克重在线检测装置的一种优选实施例结构示意图。

具体实施方式

为准确测量织物的实时克重，避免人工切割取样法导致的织物浪费，提高工作效率，本发明采用了如图1至图4所示的织物克重在线检测方法及装置。

所述织物克重在线检测方法，用于检测动态织物4即在运行过程中的织物在单位面积内的克重，参见图1，包括以下步骤：

a、沿织物4运行方向依次设置至少三个上下交错且相互间隔平行排列的第一导布辊a、第二导布辊b和第三导布辊c，并测量出在所述第一导布辊a与第三导布辊c之间的织物面积s；

b、织物4在经过第一导布辊a、第二导布辊b和第三导布辊c时，测量出第一导布辊实时载荷fs1与第二导布辊实时载荷fs2，或者测量出第二导布辊实时载荷fs2与第三导布辊实时载荷fs3；在本发明中，所述第一、第二和第三导布辊的实时载荷fs1、fs2和fs3优选是指第一、第二和第三导布辊的实时受力值；

c、根据所述第一导布辊a与第三导布辊c之间的织物面积s、第一导布辊实时载荷fs1或者第三导布辊实时载荷fs3以及第二导布辊实时载荷fs2，经简单的三角函数及力学计算即可获得织物4在第一导布辊a与第三导布辊c之间的单位面积内的克重。

作为本发明的一种优选实施方案，在步骤a中，通过测量出织物4在所述第一导布辊a与第三导布辊c之间的平均宽度w，以及织物4在所述第一导布辊a与第三导布辊c之间的长度l，经长乘宽计算即可获得第一导布辊a与第三导布辊c之间的织物面积s=w×l。

作为本发明的一种优选实施方案，如图2所示，所述第一导布辊a、第二导布辊b和第三导布辊c以在水平方向等间距l1、竖直方向等间距l2方式排列。采用这样的方式排列，能使测量和计算结果更加准确。

作为本发明的一种优选实施方案，如图3所示，织物4以竖直方式依次经过所述第一导布辊a、第二导布辊b和第三导布辊c，所述织物4在第一导布辊a与第三导布辊c之间的单位面积内的克重ρ=（︱fs2︱－︱fs1︱）/s，或者ρ=（︱fs2︱－︱fs3︱）/s。采用这样的方式排列，一方面能使操作实施更为简便，另一方面能使测量和计算更简单，计算结果更为精准。

为准确测量织物的实时克重，本发明采用这样一种织物克重在线检测装置，包括机架1、织物面积测量机构2、称重传感器3和中央处理单元，所述中央处理单元优选为具有人机界面的数字控制器例如ddc数字控制器或者嵌入式控制系统或者工控机，图中未示中央处理单元，所述织物面积测量机构2、称重传感器3均与所述中央处理单元连接，该织物克重在线检测装置还包括沿织物4运行方向依次设置的至少三个上下交错且相互间隔平行排列的第一导布辊a、第二导布辊b和第三导布辊c，所述织物面积测量机构2用于测量在所述第一导布辊a与第三导布辊c之间的织物面积s，所述称重传感器3有若干个且分别安装在所述第二导布辊b以及第一导布辊a或者第三导布辊c的一端或者两端。

作为本发明的第一种优选实施方案，如图4所示，所述织物面积测量机构2包括测量光幕，所述测量光幕安装在所述第一导布辊a前方的机架1上，所述测量光幕与中央处理单元连接。

作为本发明的第二种优选实施方案，所述织物面积测量机构2包括工业相机和光源，所述工业相机和光源均安装在所述第一导布辊a前方的机架1上，所述工业相机和光源均与中央处理单元连接，图中未示工业相机和光源。

作为本发明的一种优选实施方案，如图1至图4所示，所述第一导布辊a、第二导布辊b和第三导布辊c的两端均设置有轴承座5，所述称重传感器3经所述轴承座5安装在所述第二导布辊b以及第一导布辊a或者第三导布辊c的一端或者两端。如图所示，所述各导布辊的两端转动地安装在轴承座5上，轴承座5的底板通过螺栓与称重传感器3固定连接，称重传感器3通过螺栓与机架固定连接。

作为本发明的一种优选实施方案，如图1、4所示，该织物克重在线检测装置还包括平行设置在所述第一导布辊a前方的第四导布辊d，所述第一导布辊a、第二导布辊b、第三导布辊c和第四导布辊d以上下交错且在水平方向等间距l1、竖直方向等间距l2方式排列。

在本发明中，所述第一导布辊a、第二导布辊b、第三导布辊c和第四导布辊d的材质优选为碳纤维或铝合金或玻璃钢等轻质材料。

作为本发明的一种优选工作过程如下：如图2、图4所示，沿织物4运行方向依次设置至少三个上下交错且相互间隔平行排列的第一导布辊a、第二导布辊b和第三导布辊c，所述第一导布辊a、第二导布辊b和第三导布辊c优选以在水平方向等间距l1、竖直方向等间距l2方式排列。

其中，所述l1、l2数值可预先设定，其数值是已知的；第一导布辊a、第二导布辊b和第三导布辊c的半径ra、rb、rc和轴颈半径ra、rb、rc是已知值，织物4在所述第一导布辊a与第三导布辊c之间的长度l是已知值，第一导布辊a重心线与其前侧织物4之间的夹角β是已知值，第一导布辊a重心线与其后侧织物4之间的夹角α1、第二导布辊b重心线与其前后侧织物4之间的夹角α2和α3以及第三导布辊c重心线与其前侧织物4之间的夹角α4均相等且设定为已知值α，织物面积测量机构2优选为测量光幕安装在第一导布辊a前方的机架1上，本发明优选在第一导布辊a的轴颈上安装有编码器6，所述编码器6跟随第一导布辊a一起转动。

第一导布辊a与第三导布辊c之间的织物面积s计算：

织物4按图示方向连续运行，中央处理单元接受编码器6脉冲串信号，并折算成织物移动的距离，同时，中央处理单元按既定的采用频率，采集测量光幕的织物宽度数据；当织物移动的距离等于第一导布辊a与第三导布辊c之间的长度l时，中央处理单元对在长度l内采集到的织物宽度数据组作平均运算，得到织物平均宽度w，然后经w×l计算即可获得第一导布辊a与第三导布辊c之间的织物面积s。

当织物4移动的距离等于长度l时，中央处理单元对上述面积s下的织物克重进行计算，即织物4在第一导布辊a与第三导布辊c之间的单位面积内的克重计算：

中央处理单元首先接受各称重传感器3在织物未经过任何导布辊时的数据并存储、生成重量偏置值，通过抵消第一、第二、第三导布辊及轴承座装置的自重，这样，在织物通过第一、第二、第三导布辊时，称重传感器3数据即是织物对各导布辊的实时载荷。

第一导布辊a、第二导布辊b和第三导布辊c都是处于被平幅织物拖动而自身回转的状态，在该状态下，第一导布辊a的受力情况：

fs1=（ma×g－t0×cosβ－t1×cosα)÷g----------------------------（1）

t1=t0+p×μa×ra÷ra----------------------------（2）

其中，fs1为第一导布辊a的实时载荷，ma为第一导布辊a的质量+轴承座装置的质量，t0为织物经过第一导布辊a的经向输入张力，t1为织物经过第一导布辊a的经向输出张力，g为重力加速度，p为轴承上载荷的压力，μa为轴颈与轴承间的摩擦系数；

由于μa很小，p×μa×ra÷ra可以忽略不计，因此，t1≈t0=t

等式（1）简化为：

fs1=（ma×g－t×cosβ－t×cosα)÷g----------------------------（3）

由于中央处理单元已抵消第一导布辊a及轴承座装置的自重，因此等式（3）简化为：

fs1=（t×cosβ+t×cosα）÷g----------------------------（4）

第三导布辊c的受力情况：完全雷同于第一导布辊a，可得到

fs3=（t×cosθ+t×cosα）÷g----------------------------（5）

其中，fs3为第三导布辊c的实时载荷，θ为第三导布辊c重心线与其后侧织物4之间的夹角；

第二导布辊b的受力情况：

fs2=（mb×g+w×g+t1×cosα+t2×cosα)÷g

其中，fs2为第二导布辊b的实时载荷，mb为第二导布辊b的质量+轴承座装置的质量，w为织物4经过第二导布辊b到达第三导布辊c的织物质量，t1为织物经过第二导布辊b的经向输入张力，t2织物经过第二导布辊b的经向输出张力；

t2=t1+p×μb×rb÷rb，由于μb很小，p×μb×rb÷rb可以忽略不计，因此，t1≈t2=t，

根据第一导布辊a简化原理，fs2可简化为：

fs2=（w×g+2×t×cosα）÷g----------------------------（6）

fs2–fs1=w+2×t×cosα÷g－（t×cosβ+t×cosα）÷g----（7）

fs2–fs3=w+2×t×cosα÷g－（t×cosθ+t×cosα）÷g----（8）

等式（7）中，当β=α时，︱fs2︱－︱fs1︱=w------------（9）

织物4在第一导布辊a与第三导布辊c之间的单位面积内的克重：

ρ=（︱fs2︱－︱fs1︱）/s。

同理，等式（8）中，当θ=α时，︱fs2︱－︱fs3︱=w

织物4在第一导布辊a与第三导布辊c之间的单位面积内的克重：

ρ=（︱fs2︱－︱fs3︱）/s。

本发明织物克重在线检测方法及装置经过试用，能准确测量出织物的实时克重，且操作简便，取得了良好的效果。