用于纱线检测的反射式光电结构及方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于纱线检测的反射式光电结构及方法，包括导纱钩结构，导纱钩结构位于纱管上方，反射式光电传感器置于导纱钩和纱管之间，探测纱线运动状态。本发明可以检测细纱机纺纱过程中纱锭转动速度，从而探测断纱和滑锭两种现象，并具有体积小，成本低，易安装，易更换及抗电磁干扰能力强等优点。
【专利说明】用于纱线检测的反射式光电结构及方法
【技术领域】
[0001]本发明应用于细纱机纱线检测领域。
【背景技术】
[0002]目前，细纱机的基本纺纱方式是，将粗纱经过三个(多数情况)牵伸罗拉牵伸而形成纱线(细纱)，纱线穿过导纱钩缠绕于纱管上，导纱钩位于纱管的正上方。为使纱线能缠绕于纱管，将其穿过钢领轨道上的钢丝圈，当纱管被驱动旋转时，纱线被动绕在纱管上，而钢丝圈也将会随纱线旋转。在此过程中，检测滑锭和断纱两种现象对于纺纱是十分重要的。滑锭是指纱锭(锭子)的实际旋转速度慢于设定旋转速度。断纱是指纱线由于自身或外界原因造成的拉断。
[0003]传统的检测方法主要有两种，第一种(专利文献号US-2930179A)利用电磁传感器往返运动于钢领板旁的一长轨道，探测一系列细纱机上纺纱单元的钢丝圈。传感器的运动速度要远远低于钢丝圈的转动速度。当传感器经过某一纱锭时，磁场强度就会因钢丝圈旋转而产生周期性的变化，从而得到周期性的电信号来检测纺纱状态。其缺点是成本高，不易安装，易损坏，信噪比低，不适用多种机型，尤其在当钢丝圈是非导磁材料时。
[0004]另一种检测方法(专利文献号DE-3708114A1)是利用光电传感器探测钢丝圈，这在根本上解决了钢丝圈的材质的影响问题，但是同样对于某些机型存在无法安装或妨碍挡车工操作等缺点。
[0005]因此，一种体积小，成本低，利于安装及维护，便于更换的新型纱线检测传感器及探测方法更适应实际的需要。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是提供一种用于纱线检测的反射式光电结构，它可以检测细纱机纺纱过程中纱锭转动速度，从而探测断纱和滑锭两种现象。
[0007]为了解决以上技术问题，本发明提供了一种用于纱线检测的反射式光电结构，包括导纱钩结构，导纱钩结构位于纱锭上方，反射式光电传感器置于导纱钩和纱锭之间，探测纱线运动状态。
[0008]本发明的有益效果在于:可以检测细纱机纺纱过程中纱锭转动速度，从而探测断纱和滑锭两种现象，并具有体积小，成本低，易安装，易更换及抗电磁干扰能力强等优点。
[0009]所述反射式光电传感器置于导纱钩连接板的下方位置，
[0010]所述反射式光电传感器包括光发射器和光接收器。
[0011]导纱钩位于纱管的正上方，导纱钩通过一连接板固定于机体，纱线穿过导纱钩，通过气圈控制器和钢丝圈缠绕在纱管上，其缠绕方向与纱管转动方向相反，纱锭被驱动时，气圈控制器和钢领同步上下慢速移动使纱线缠绕到纱管上。
[0012]所述反射式光电传感器紧贴于导纱钩的链接板下方，其正前方是纱线的转动轨迹。[0013]所述反射式光电传感器包括一个或多个光发射器；以及一个或多个光接收器。
[0014]所述反射式光电传感器包括一电路控制单元，此电路控制单元进行信号处理。
[0015]所述反射式光电传感器输出线为两条。
[0016]所述光接收器为光敏元件，如光电池和/或光电阻和/或光敏二极管和/或光敏
三极管。
[0017]所述传感器涉及到的光可以是任意波长的辐射，前提是应用的辐射要区别于背景辐射。
[0018]所述反射式光电传感器接收至少两种不同波段的光。本发明所述的光不限于可见光波段，也可以是其他光，例如红外光和紫外光波段。使用两种以上不同波段的光的优点在于可以检测各种纱线。一个较优实施例中所述至少两种不同波段的光中的至少一个位于可见光波段，所述至少两种不同波段的光中的至少一个位于红外光波段。使用红外光的一个优点在于可以检测黑色的纱线，因为黑色纱线几乎不反射可见光，但反射红外光。最好是采用可以发出两种以上不同波段光的光发射器，例如在先技术US7333203B2所述的多色发光二极管就可以作为上述的光发射器。
[0019]本发明还提供了一种光电检测在环锭纺纱机纺纱位置的纱线绕线运动的方法，所述纺纱位置包括用于缠绕纱线的纱管，和位于纱管上方的导纱钩，光线照射在导纱钩和纱管之间的旋转纱线上，纱线的反光被检测到。
[0020]优选的，所述发出的光在至少两种不同波段。更优的，所述至少两种不同波段的光中的至少一个位于可见光波段，所述至少两种不同波段的光中的至少一个位于红外光波段。
[0021]当检测到纱线的转动不在预定的位置时，有发出的光线用来产生一个报警信号。所述用来产生报警信号的光线与所述检测纱线旋转运动的光线不同。特别是，所述用来产生报警信号的光线周期性开关，和/或与所述检测纱线旋转运动的光线有不同的颜色。这样纺纱机构的执行单元可以快速的发现滑锭和断纱两种，并采取相应的对策。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。
[0023]图1是传感器在细纱机纺纱单元上的示意图；
[0024]图2是纱线检测反射式光电传感器及探测方法示意图；
[0025]图3是纱线检测反射式光电传感器输出信号示意图。
[0026]图中各附图标记说明:
[0027]I牵伸罗拉，2粗纱，3细纱(纱线)，4导纱钩，5气圈控制器，6反射式光电传感器，7纱管，8钢丝圈，9钢领，10纱锭(锭子)，6反射式光电传感器，11光发射器，12光接收器，13电路板(含微型控制器)，14数据输入输出线，15光线，16电源线，17纱线，18纱线运行轨迹。
【具体实施方式】
[0028]本发明提供了一种合适的传感器，其可以检测细纱机纺纱过程中纱锭转动速度，从而探测断纱和滑锭两种现象，并具有体积小，成本低，易安装，易更换及抗电磁干扰能力强等优点。[0029]通常情况下，细纱机的纺纱单元主要组成部分是牵伸罗拉，导纱钩，传感器装置(本发明由光发射器和光接收器组成)，纱管，气圈控制器(只限于高速纺机)，钢丝圈，钢领，纱锭和其他机械部分。
[0030]区别于传统的细纱机纱线检测传感器，本发明被安放在导纱钩连接板下方并靠近连接板，并使传感器的光感方向正对导纱钩的中心，尽量对准纱线旋转所形成的气圈的中心轴，直接动态检测被牵伸后的纱线。传感器中光发射器发出光线，经前方旋转的纱线反射后被光接收器所接收并转换成周期性变化的电信号输出。纱线每旋转一周，光接收器输出一个周期的信号，根据所得信号的周期，间接获得纱锭的转速。
[0031]这种反射式光电传感器有别于对射式传感器的根本在于，前者探测被纱线反射回的光线，而后者探测没有被纱线遮挡的光线。
[0032]值得注意的是，光发射器和接收器的波长应彼此匹配。而光发射器所发出的光可以是可见光，紫外光，红外光等其他波长的光线，也可以是某些电磁辐射，只要能区别于背景辐射即可。
[0033]传感器中的微处理器可以用于驱动光发射器及光接收器，并进行信号的处理。
[0034]较之传统传感器，此传感器解决了以下几个问题:
[0035]传统电磁传感器的安装不便。任何一个单锭纺纱单元都有导纱钩，并在定期的机械清理时，导纱钩并不像钢领板一样经常拆卸再安装，因此将传感器置于导纱钩下，使其不受其他部件清洁的影响，也不会给挡车工换纱时带来不便而影响工作效率。
[0036]传统电磁传感器不能适应各种机型，当钢丝圈为非导磁材料，如塑料时，其不能被检测。即使“DE-3828471A1”中介绍的方法比传统电磁传感器有了很大的提高，但是之前问题中所涉及的防碍挡车工操作问题仍然存在。除此之外对于某些机型，某些特殊情况，例如有些高速纺纱机型，当气圈控制器极其接近导纱钩时(最小距离大概3_)，传感器的体积有了一定的限制。因此这种体积能做到极其微小的传感器将更有竞争力。
[0037]传统传感器安装位置和方法不灵活。此传感器可以通过在其封装内放置磁铁吸附，或是直接黏贴在导纱钩连接板的下方，都不会影响换纱管时由于传感器安放位置而引起的不便。而其距导纱钩中心的距离的远近比较灵活，不会像电磁传感器那样对距离钢丝圈的远近非常敏感。
[0038]电磁传感器易于受外界条件的干扰。而本发明，只要所用的光发射器所发出的光能区别于背景光线，测量结果就不会受外界光线或电磁辐射的影响。
[0039]具体来说，本发明所述的技术方案如图1所示，在一个纺纱单元中，粗纱2经过几对转动速度不等的牵伸罗拉I形成纱线3，前级罗拉的速度要大于后级罗拉。导纱钩4位于纱管7的正上方，导纱钩4通过一连接板固定于机体。纱线穿过导纱钩4，气圈控制器5和钢丝圈8缠绕在纱管上，其缠绕方向与纱管7转动方向相反。纱锭10被驱动时，气圈控制器5和钢领9同步上下慢速移动，由于钢领9上钢丝圈8的作用，纱线3能缠绕到纱管7上。图1中的纱线3已经缠绕纱管7的下半部，当纱线3缠绕纱管7的上半部时，气圈控制器5更加接近导纱钩4，由于纱锭10高速旋转，纱线3的离心力很大而形成很粗的气圈，这时气圈控制器5起到减小气圈直径的作用。接近满纱时，气圈控制器5贴近导纱钩4，这应作为安装传感器的重要考虑因素。
[0040]在本发明中，反射式光电传感器6紧贴于导纱钩4的链接板下方，其正前方是纱线3的转动轨迹。传感器6中的光发射器(LED)向其前方纱线3发射光线，部分光线被纱线反射从而被光接收器(光敏三极管)所接收。
[0041]图2是传感器6的俯视图。光发射器11 (如LED)向纱线运动轨迹18 (图中虚线圆)发射光线，纱线3切割部分或全部光线，被纱线3挡住的光线15将被反射，由光接收器12 (光敏三极管)所接收。纱线3每转动一圈，接收器12就发出一个周期的信号。传感器6越贴近导纱钩4的连接板，纱线转动轨迹的直径越小，纱线3越有可能切割全部光线。光接收器可以是任意光敏元件，如光电池，光电阻，光敏二极管，光敏三极管等等。但是选用光敏三极管，由于其光电流较大，后续电路处理会较为简单。电路板13中的微型控制器主要用于给发射器11和接收器12提供电源，信号处理及通讯。传感器6的输出端口为两线制，也就是说只有两条信号线。传感器6外封装的前端表面，即靠近纱线3的一端表面应当对光发射器11所发出的光线是通透的，而其他表面对光线的通透性并无严格要求。
[0042]输出信号大致如图3所示。U(t)为接收器12所发出的信号，图中每周期T会有两个峰值，这是由于纱线3两次切割光强最强处的光线。但是两个峰值的大小不等，这是由纱线3到传感器的距离不同而产生。由于一个周期T对应纱线3旋转一次，因此纱线3的旋转频率f为1/T。纱线3每绕纱管7旋转一圈，钢丝圈8也随之旋转一圈，根据钢丝圈8的转速与纱锭10转速的关系式可得出纱锭10的转速。通常f的取值范围为167Hz到417Hz，对应的纱锭10转速为10000到25000rpm。
[0043]一个较优的实施例，光发射器11产生至少两种不同波段的光15，所述至少两种不同波段的光中的至少一个位于红外光波段，用来得到在可见光波段只有低反射率的纱线17的反射光信号。多色发光二极管就可以作为发出两种以上不同波段光的光发射器U。
[0044]光线(15)不但可以用来检测纱线旋转运动，还可以检测到纱线的转动不在预定的位置，光发射器11产生的光15可以用来产生一个报警信号到纺纱单元的执行部件。这样纺纱机构的执行单元可以快速的发现滑锭和断纱两种，并采取相应的对策。所述报警信号例如可以是光线15的闪烁。换言之。所述用来产生报警信号的光线在人眼可识别的1-1OHz周期性开关。和/或产生报警信号的光线与所述检测纱线(17)旋转运动的光线(15)有不同的颜色。例如，产生报警信号的光线为红色，所述检测纱线(17)旋转运动的光线(15)为绿色。
[0045]以上对本传感器的介绍仅粗略地描述其基本工作原理，并不代表其功能的全部。本发明并不限于上文讨论的实施方式。以上对【具体实施方式】的描述旨在于为了描述和说明本发明涉及的技术方案。基于本发明启示的显而易见的变换或替代也应当被认为落入本发明的保护范围。以上的【具体实施方式】用来揭示本发明的最佳实施方法，以使得本领域的普通技术人员能够应用本发明的多种实施方式以及多种替代方式来达到本发明的目的。
【权利要求】
1.一种用于纱线检测的反射式光电结构，包括导纱钩(4)结构，导纱钩(4)结构位于纱管(7)上方，其特征在于，反射式光电传感器(6)置于导纱钩(4)和纱管(7)之间，探测纱线运动状态。
2.如权利要求1所述的用于纱线检测的反射式光电结构，其特征在于，所述反射式光电传感器(6)置于导纱钩(4)连接板的下方位置。
3.如权利要求2所述的用于纱线检测的反射式光电结构，其特征在于，所述反射式光电传感器(6 )包括光发射器(11)和光接收器(12 )。
4.如权利要求3所述的用于纱线检测的反射式光电结构，其特征在于，导纱钩(4)位于纱管(7)的正上方，导纱钩(4)通过一连接板固定于机体，纱线穿过导纱钩(4)，通过气圈控制器(5)和钢丝圈(8)缠绕在纱管上，其缠绕方向与纱管(7)转动方向相反，纱锭(10)被驱动时，气圈控制器(5)和钢领(9)同步上下慢速移动使纱线(3)缠绕到纱管(7)上。
5.如权利要求4所述的用于纱线检测的反射式光电结构，其特征在于，所述反射式光电传感器(6)紧贴于导纱钩(4)的链接板下方，其正前方是纱线(3)的转动轨迹。
6.如权利要求5所述的用于纱线检测的反射式光电结构，其特征在于，所述反射式光电传感器(6)包括一个或多个光发射器；以及一个或多个光接收器。
7.如权利要求6所述的用于纱线检测的反射式光电结构，其特征在于，所述反射式光电传感器(6 )包括一电路控制单元，此电路控制单元进行信号处理。
8.如权利要求7所述的用于纱线检测的反射式光电结构，其特征在于，所述反射式光电传感器(6)输出线为两条。
9.如权利要求8所述的用于纱线检测的反射式光电结构，其特征在于，所述光接收器为光敏兀件，如光电池和/或光电阻和/或光敏二极管和/或光敏三极管。
10.如权利要求1所述的用于纱线检测的反射式光电结构，其特征在于，反射式光电传感器(6)接收至少两种不同波段的光。
11.如权利要求10所述的用于纱线检测的反射式光电结构，其特征在于，所述至少两种不同波段的光中的至少一个位于可见光波段，所述至少两种不同波段的光中的至少一个位于红外光波段。
12.如权利要求3或10所述的用于纱线检测的反射式光电结构，其特征在于，所述光发射器(11)产生至少两种不同波段的光。
13.如权利要求12所述的用于纱线检测的反射式光电结构，其特征在于，所述光发射器(11)是一个多色发光二极管。
14.一种光电检测在环锭纺纱机纺纱位置的纱线绕线运动的方法，所述纺纱位置包括用于缠绕纱线的纱管(7)，和位于纱管(7)上方的导纱钩(4)，其特征在于，光线照射在导纱钩(4)和纱管(7)之间的旋转纱线(17)上，纱线(17)的反光被检测到。
15.如权利要求14所述的光电检测在环锭纺纱机纺纱位置的纱线绕线运动的方法，其特征在于，所述发出的光在至少两种不同波段。
16.如权利要求15所述的光电检测在环锭纺纱机纺纱位置的纱线绕线运动的方法，其特征在于，所述至少两种不同波段的光中的至少一个位于可见光波段，所述至少两种不同波段的光中的至少一个位于红外光波段。
17.如权利要求14所述的光电检测在环锭纺纱机纺纱位置的纱线绕线运动的方法，其特征在于，当检测到纱线的转动不在预定的位置时，有发出的光线(15)用来产生一个报警信号。
18.如权利要求17所述的光电检测在环锭纺纱机纺纱位置的纱线绕线运动的方法，其特征在于，所述用来产生报警信号的光线(15)与所述检测纱线(17)旋转运动的光线(15)不同。
19.如权利要求18所述的光电检测在环锭纺纱机纺纱位置的纱线绕线运动的方法，其特征在于，所述用来 产生报警信号的光线周期性开关，和/或与所述检测纱线(17)旋转运动的光线(15)有不同的颜色。
【文档编号】D06H3/08GK103572440SQ201210250880
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年7月19日 优先权日:2012年7月19日
【发明者】徐欣, 苏波 申请人:乌斯特技术股份公司