专利名称：一种光电清纱传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及纺纱领域的一种自动探疵装置，特别是一种数字式多路红外光电清纱线列传感器。
纺纱不匀和疵点是经常发生的。纱疵是与纱线的横截面大小紧密相联的。如果纱线的横截面变化超过了正常平均纱线横截面的±50％范围，而且在某一段突然变得很粗或很细，或者逐渐变粗或变细，如棉结、飞花、短粗节、长粗节、双纱或三根纱、细节、链状纱疵等，这些就是电子清纱器要消除的对象。
据有关统计指出，在络筒机上如果一锭出现纱疵并且被电子清纱器切断。这一停机再接头所需的费用假设为1，那么要是这个纱疵在络筒机上没有被清除，而留到整径时因这个纱疵一受张力而断头，则整径所需的费用为700，同理，浆纱机为2100，织布机为490，针织机为430。而利用清纱器在络筒机上对付纱疵是个好方法。
以往，纺织厂一直沿用传统的机械式清纱器。其一般由金属刀片和梳针所组成，结构简单、成本低、维修保养方便。但缺点是接触测量，容易损伤纤维，刮毛纱线，增加毛羽，影响强力和消除效率低，对细节纱疵更无法感知。
电子清纱器通常分为光电式和电容式两种。光电式是检测纱线的轮廓影象，即光通量的变化，是检测纱线的直径变化，比较接近视觉。电容式是检测纱线的质量或横截面的变化，是检测纱线的质量的变化来间接表达纱疵。
对于光电式清纱器，以瑞士洛菲(LOEPFE)公司八十年代中期生产的FR－600型电子清纱器为代表。在其光电检测单元中，采用了频率为50KHz脉冲光源并附加辅助光源，脉冲红外光通过光学装置后，照射到硅光电池接收器上，纱线放入光电检测区，光电池接收纱线粗细变化挡光后的光通量，即对应纱线直径的变化。
通常光电式电子清纱器的检测头由光电检测部分和执行机构两大部分。光电检测部分通常由光源、光学装置和光电接收器三部分组成。执行机构包括电磁吸铁线包、切刀和刀砧。光源采用白炽灯或红外发光二极管。光源发出的光经过一个光学装置后照过纱线到达光电接收器。转换成的电信号经放大器放大后经过鉴别电路对纱疵的直径和长度进行鉴别，如果纱疵的直径和长度达到并超过设定值，那么鉴别器就立即翻转，触发后级切刀驱动电路，使切刀动作，切断纱线，清除纱疵。
但是，这种现有的光电式电子清纱器是以纱疵在接收器上投影变化来获得信息的，由于光源光线不均或接收器响应不均匀等原因，其投影的宽窄精度是有限的，而且对扁平纱疵容易漏检。还有，其信息处理是通过模拟量转换到数字后，再进行运算，所以信息处理量就来得大，耗费时间就长。
本实用新型的目的在于提供一种新颖的数字式多路红外光电清纱线列传感器。
本光电清纱传感器包括通常技术中的光源、光学装置和光接收器。本实用新型的目的通过如下技术方案达到由二组光源、光学装置和光接收器组成正交的二路装置，而待测纱线在二路正交的“光梳”交会区内垂直交会面运行通过。其光源采用砷化镓红外发光二极管LED，由LED发出的0.84微米波长的红外光，经过一个计算机设计微电子技术加工的二元位相型菲涅尔列陈透镜器件，将红外光在4毫米内分成一组128束的“光梳”，在其对侧有接收光梳光线的硅光电探测器，硅光电线列探测器为在4毫米内存有128敏感元的线列器件。每个敏感元接收光梳的对应某光束的光信号，即将光信号转换成电信号，该硅光电探测器的时间常数为纳纱数量级，并且本身带有前置放大器和移位寄存器。在这样的二路光源、光学装置、硅光电探测器光束的正交交会的地方让被测纱线垂直地运行通过。当纱疵出现时，其二个正交的观察面上的大小分别投射在二个硅光探测器上，则其输出信号中分别显示出该纱疵在二个方向上的挡光量及直径数据。另外，该硅光探测器的快速响应足够反应纱线以最高速度1200米／分的运行情况，而给出纱疵长度方向的信号。而本光电清纱传感器的任务就是给出经前置放大和延时的信号，供后置装置的主放大器、计算机鉴别器和驱动电路处理，如果纱疵的直径和长度都达到并超过设定值，就切断纱线，清除纱疵。
显然，本实用新型有如下有益效果1.由于二元位相型菲涅尔列陈透镜及硅光电探测器都在4毫米线度内有128元，装校方便，其分辨纱径的精度可达31微米，在几十微米间纱线的粗细变化传感器得到正确的高速的反应，大大提高了对纱径的测量精度。
2.有正交的二路装置，对扁平纱疵完全能检测，提高了检测质量。
3.硅光电探测器本身含有前置放大和移位寄存器，提高了信噪比和等于有了一个开关电路，硅光电探测器上各编码的敏感元等于直接对应数字输出，减少了信息处理量，加快了整个设备的运算速度。
本实用新型
如下图1是一般光电式清纱器的框图。图中注出了光源1、光学装置2、纱线3、光电接收器4、放大器5、鉴别器6、驱动电路7和切刀刀砧装置8。
图2是本实用新型光电清纱传感器的设计原理图。
图3是本实用新型的结构示意图。
图4是本实用新型的一种二元位相型菲涅尔列阵透镜器件局部平面图。
图5是二元位相型菲涅尔列阵器件单元的剖示图。
图6是本实用新型硅光电探测器俯视图。它包括硅光电器件线列及前放401和移位寄存器402，图中还注出了内引线脚403和外引线脚404及管壳405。
图7是硅光电探测器的电原理图。
以下结合附图对最佳实施例作进一步说明。
本实施例是将二路光源1、光学装置2、光电接收器4安装在一个外壳内，在外壳底面下还装有切刀刀砧装置8。二路光源、光学装置和光电接收器组成正交的形式，而待测纱线3通过在外壳上特设的卡扣在二路正交的“光梳”交会区内垂直运行通过。
光源1采用砷化镓红外发光二极管，由它发出波长为0.84微米的红外光。
光学装置2采用二元位相型菲涅尔列阵透镜器件，它将光源1发出的接近点光源的光分成一列在4毫米宽度内含有128束的“光梳”。本实用新型设计人通过计算机设计和微电子技术加工了二种型式的列阵透镜器件，都获得了成功。其中一种是在4毫米宽度内单列128单元排列，而各单元为八阶的位相量化结构，每单元为圆形。其中另一种是在4毫米宽度内紧靠的双列64个单元排列，而一列与另一列的对应单元之间各错开半个单元的距离，各单元为八阶位相量化结构，每单元为圆形。因为所有单元同时刻制成型，其排列精度高、焦平面一致性好，不需要逐一对中，集光效率高，便于安装。
光电接收器4采用带有前置放大器和移位寄存器的128元硅光电线列探测器，它在4毫米宽度内排有128个敏感元，每个敏感元接收“光梳”中对应的某光束的光信号转换为电信号，经前置放大和移位寄存器后输出。参见图6和图7，整个硅光电线列探测器封装在扁平管壳内，通过外引线脚404与外电路连接。该探测器除了硅光电器件线列及前置放大器401、移位寄存器402以外，还含有禁止门、传输门、复位电路和放大管等部分组成。请对照图7，CP为加在移位寄存器上的时钟脉冲； s为移位寄存器的起始脉冲； 2为禁止门的输入脉冲； r为复位脉冲；VDD为硅衬底，接地，0伏；VSS为电源，接－5伏，直流；VR为复位电源，根据硅光电器件和偏置电压调节，直流；D为放大管源极，接－5伏，直流；S为放大管输出端，建议接成源跟随器，源电阻为1000欧姆。因为硅光电探测器本身含有前置放大器和移位寄存器，提高了信噪比和等于有了一个开关电路，可以延时输出，并大大地减少了引线脚。
权利要求1.一种光电清纱传感器，包括光源(1)、光学装置(2)、光电接收器(4)、外壳和电能馈给，其特征在于(a).由二组光源(1)、光学装置(2)和光电接收器(4)组成正交的二路装置，而二路光源、光学装置和光电接收器安装在一个外壳内，在外壳底面下还装有切刀刀砧装置(8)；(b).光源(1)采用砷化镓红外发光二极管；(c).光学装置(2)采用将红外点光源分成一组4毫米宽度内含有128束的“光梳”的二元位相型菲涅尔列阵透镜器件；(d).光电接收器(4)采用带有前置放大器和移位寄存器的128元硅光电线列探测器，它在4毫米宽度内排有128个敏感元，每个敏感元接收“光梳”中对应的某光束的光信号转换为电信号，经前置放大和移位寄存器后输出。
2.根据权利要求1所规定的光电清纱传感器，其特征在于所说的光学装置(2)的二元位相型菲涅尔列阵透镜器件是采用在4毫米宽度内单列128单元排列，而各单元为八阶的位相量化结构，每单元为圆形。
3.根据权利要求1所规定的光电清纱传感器，其特征在于所说的光学装置(2)的二元位相型菲涅尔列阵透镜器件是在4毫米宽度内采用紧靠的双列64单元排列，而一列与另一列的对应单元之间各错开半个单元的距离，而各单元为八阶的位相量化结构，每单元为圆形。
专利摘要一种光电清纱传感器。由二组光源、光学装置和光电接收器组成正交的二路装置，而待测纱线在二路正交的“光梳”交会区内垂直地运行通过。光源为砷化镓红外发光二极管，光学装置为由计算机设计微电子技术加工的二元位相型128单元菲涅尔列阵透镜器件，光电接收器为带有前放和移位寄存器的128元线列硅光电探测器。本实用新型信噪比高、运算速度快，其分辨纱经的精度可达31微米，对扁平纱疵完全能检测。
文档编号D01H13/14GK2193365SQ9422799
公开日1995年3月29日 申请日期1994年4月6日 优先权日1994年4月6日
发明者王汝笠, 万飙, 巫雪梅, 陈正宇, 周铮临, 郭晴 申请人:中国科学院上海技术物理研究所