细纱智能导航系统及导航方法与流程

本发明涉及纺纱设备领域，具体地说是一种细纱智能导航系统及导航方法。

背景技术：

传统的细纱机寻找断头的方式是：值车工按照《细纱值车工巡回工作法》要求进行巡回，发现断头后进行接头。上述传统方法存在如下问题：浪费时间，效率低，产生的回花多，细纱制成率低。在细纱纺织过程中即使没有断头的机台也要进行巡回检查，而断头的锭子不能及时有效地接头，既产生了回花，又浪费了用电。如何有效的发现断头锭子并及时接上断头是需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的技术任务是针对以上不足，提供一种细纱智能导航系统及导航方法，来解决如何有效的发现断头锭子并及时接上断头的问题。

本发明的技术任务是按以下方式实现的：

细纱智能导航系统，包括依次连接的单锭检测装置、t盒转速分析模块、数据传输网、分析服务器、无线导航控制器和智能导航车，单锭检测装置用于定位位于细纱机上的每个锭子的位置并检测每个锭子的转速；t盒转速分析模块用于根据锭子的转速计算锭子的运行状态，并用于生成断头锭子的断头信息，锭子的运行状态包括正常运行状态、断头状态和弱捻状态，断头信息包括断头时间和断头位置；数据传输网用于将每个断头锭子的断头信息传送至分析服务器；分析服务器能够根据先断先接且就近接头的原则分析每个断头锭子的断头时间并生成路径优化信息，能够通过无线导航控制器采集智能导航车的当前位置信息，并能够计算每个断头锭子与智能导航车之间的有效长度；无线导航控制器能够采集智能导航车的当前位置信息，并能够根据路径优化信息、每个断头锭子的断头时间以及每个断头锭子与智能导航车之间的有效长度驱动智能导航车依次到所有断头锭子处。

进一步的，单锭检测装置包括多个电磁感应器，每个电磁感应器均设置与其对应的锭子处，每个电磁感应器与t盒转速分析模块连接，每个电磁感应器均能够通过其发射的电磁信号检测与其对应的每锭钢丝圈的转速。各个电磁感应器通过发射电磁信号检测每锭钢丝圈的转速，进而检测每根纱线的状态，可以发现断头锭子和弱捻锭子，弱捻锭子为转速低于细纱机平均正常转速的锭子。

进一步的，数据传输网为光纤环网。

进一步的，智能导航车包括手持终端和能够运载值车工的导航车，手持终端与导航车连接，手持终端通过无线导航控制器与分析服务器连接。

细纱智能导航方法，通过如上述任一项所述的细纱智能导航系统对位于细纱机上的每个锭子进行在线检测并实现对每个断头锭子的定位和接头，包括如下步骤：

s1：对每个锭子进行在线检测并生成断头锭子的断头信息，断头信息包括断头时间和断头位置；

s2、根据先断先接且就近接头的原则分析每个断头锭子的断头时间并生成路径规划信息；

s3、采集智能导航车的当前位置信息，通过路径规划信息、断头锭子的断头时间以及断头锭子与智能导航车之间的有效长度驱动智能导航车依次行驶至断头锭子处。

进一步的，步骤s1包括如下步骤：

s11、（通过单锭检测装置）定位每个锭子的位置信息并检测每个锭子的转速；

s12、通过锭子的转速判断锭子的工作状态，并通过锭子的工作状态及锭子的位置信息得出断头锭子的断头信息，锭子的工作状态包括正常运行状态、断头状态和弱捻状态，断头信息包括断头时间和断头位置。

进一步的，通过锭子的转速判断锭子的工作状态，包括如下判断准则：如果锭子的转速等于或高于锭子的平均正常转速，则所述锭子为正常运行状态；如果锭子的转速低于锭子的平均正常转速，则所述锭子为弱捻状态；如果锭子的转速为零，则所述锭子为断头状态。

进一步的，步骤s2包括如下步骤：

s21：计算每个断头锭子的断头时间与当前时间的时间差值，并记为断头时间差t；

s22、将每个断头锭子的断头时间差t与预设时间差作对比，将断头时间差t小于预设时间差的所有的断头锭子记为就近接头的断头锭子，将断头时间差t等于或大于预设时间差的所有的断头锭子记为先断先接的断头锭子；

s23、对于先断先接的断头锭子，以断头时间差t的长短为判断依据，路径规划信息设置为：智能导航车优先到达断头时间差t长的断头锭子处；

对于就近接头的断头锭子，以断头锭子与智能导航车之间的有效长度为判断依据，路径规划信息设置为：智能导航车优先到达有效长度小的断头锭子处。

进一步的，步骤s3具体包括如下步骤：

s31、以智能导航车的当前位置为智能导航车的起点，采集智能导航车的当前位置信息，并计算断头锭子与智能导航车之间的有效长度；

s32、对当前所有的断头锭子进行分析，如果当前所有的断头锭子中包括先断先接的断头锭子和就近接头的断头锭子，通过无线导航控制器分析当前所有的先断先接的断头锭子的断头时间差值t，根据路径规划原则，通过无线导航控制器驱动智能导航车到达断头时间差值长的断头锭子处，值车工进行接头；

如果当前所有的断头锭子均为先断先接的断头锭子，通过无线导航控制器分析当前所有的先断先接的断头锭子的断头时间差值t，根据路径规划原则，通过无线导航控制器驱动智能导航车到达断头时间差值长的断头锭子处，值车工进行接头；

如果当前所有的断头锭子均为就近接头的断头锭子，通过无线导航控制器分析每个就近接头的断头锭子与智能导航车之间的有效长度，并通过无线导航控制器驱动智能导航车到达有效长度小的就近接头的断头锭子处，值车工进行接头；

s33、值车工完成接头后，以智能导航车的当前位置为起点，依序执行步骤s31、步骤s32和步骤s33依次对所有的断头锭子进行接头。

本发明的细纱智能导航系统及导航方法具有以下优点：

1、本发明通过单锭检测装置定位每个锭子的位置并检测每个锭子的转速，从而获得每个锭子的运行状态，并根据锭子的运行状态得到断头锭子的断头信息，分析服务器根据断头锭子的断头信息和智能导航车的位置信息，按照先断先接且就近接头原则规划智能导航车的路径，并驱动智能导航车依次行驶至断头锭子处，实现断头锭子的接头，上述自动化实现细纱机的检测、断头锭子的判断以及智能导航车在断头锭子之间的移动，避免了值车工在细纱机之间巡回，节省了值车工的工作量，节约了时间，提高效率，产生的回花少，细纱制成率高；

2、本发明分析断头锭子的断头时间以及智能导航车的位置信息，并根据先接且就近接头原则生成路径规划信息，通过路径规划信息驱动智能导航车依次到达各个断头锭子处，实现接头，减少了智能导航车的移动距离和移动时间，缩短了值车工的接头时间，减少了粗纱的浪费，提高了生产效率；

3、本发明单锭检测装置包括多个电磁感应器，每个电磁感应器对应细纱机的一个锭子，以实时检测对应细纱机的锭子的转速，便于及时了解锭子的运行状态，当锭子断头时，可及时接头；

4、本发明数据传输网为光纤环网，数据传输速度快，且具有自愈功能，当一条传输线路故障后可自动切换到另一条传输线路，保证了t盒转速分析模块与分析服务器之间的数据传输的安全有效性。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

附图1为实施例1细纱智能导航系统的结构框图；

附图2为实施例2细纱智能导航方法的流程框图；

附图3为实施例2细纱智能导航方法中导航车与断头锭子的有效长度的算法示意图。

具体实施方式

参照说明书附图和具体实施例对本发明的细纱智能导航系统及导航方法作以下详细地说明。

实施例1：

如附图1所示，细纱智能导航系统，包括依次连接的单锭检测装置、t盒转速分析模块、数据传输网、分析服务器、无线导航控制器和智能导航车，单锭检测装置设置在细纱机上，单锭检测装置用于定位位于细纱机上的每个锭子的位置并检测每个锭子的转速；t盒转速分析模块用于根据细纱机的每个锭子的转速计算细纱机的每个锭子的运行状态，并用于生成细纱机的每个断头锭子的断头信息，细纱机的每个锭子的运行状态包括正常运行状态、断头状态和弱捻状态，断头信息包括断头锭子的断头时间和断头锭子的位置信息；数据传输网用于将细纱机的每个断头锭子的断头信息传送至分析服务器；分析服务器用于根据细纱机的每个断头锭子的断头信息和智能导航车的位置信息生成智能导航车的路径规划信息，并将智能导航车的路径规划信息发送至无线导航控制器，智能导航车的路径规划信息遵循先断先接且就近接头的原则；无线导航控制器用于将智能导航车的位置信息传送至分析服务器，并根据智能导航车的路径规划信息驱动智能小车行驶。

其中，单锭检测装置包括多个电磁感应器，每个电磁感应器均设置在细纱机上与其对应的锭子处，每个电磁感应器通过其发射的电磁信号检测与其对应的钢丝圈的转速，进而可检测每根纱线的状态。

每个电磁感应器上配置有定位传感器，定位传感器用于检测与其对应的锭子的位置，以便定位每个锭子，便于导航车及时达到锭子处。在具体实施时，也可采用人为定位的方式，为每个锭子设置对应的位置编码。

细纱机的每个锭子的位置信息和转速均传输至t盒转速分析模块，t盒转速分析模块根据细纱机的每个锭子的转速检测出每根纱线的状态，进而得出细纱机的每个锭子的运行状态，细纱机的每个锭子的运行状态包括正常运行状态、断头状态和弱捻状态，具体计算方法为：当细纱机的锭子的转速等于或高于细纱机的锭子的平均正常转速时，细纱机的锭子为正常运行状态；当细纱机的锭子的转速低于细纱机的锭子的平均正常转速时，细纱机的锭子为弱捻状态；当细纱机的锭子的转速为零时，细纱机的锭子为断头状态；且t盒转速分析模块根据细纱机的每个锭子的运行状态及细纱机的对应锭子的位置信息计算得出细纱机的每个断头锭子的断头信息，断头信息包括断头锭子的断头时间和断头锭子的位置信息。

数据传输网为光纤环网，具体为有线工业光纤环网，细纱机的每个断头锭子的断头信息均通过该数据传输网传送至分析服务器。

智能导航车包括手持终端和导航车，手持终端与导航车连接，且手持终端与分析服务器无线连接，导航车配置有定位单元，通过定位单元可获知导航车当前位置信息，且导航车当前位置信息可上传至手持终端，并可通过手持终端传输至分析服务器。

分析服务器用于进行数据分析、数据计算。具体地，分析服务器内设置有预设时间差，预设时间差为400s，分析服务器计算当前每个断头锭子的断头时间与预设时间差的差值，并记为断头时间差t，将断头时间差t等于或大于预设时间差的断头锭子记为先断先接的断头锭子，将断头时间差小于预设时间差的断头锭子记为就近接头的断头锭子，并根据先断先接且就近接头原则，对于先断先接的断头锭子，以先断先接的断头锭子的断头时间为判断依据，路径规划信息设置为：驱动导航车优先到达断头时间差t长的断头锭子处；对于就近接头的断头锭子，以就近接头的断头锭子与导航车的有效长度为判断依据，路径规划设置为：驱动导航车优先到达有效长度短的断头锭子处。同时，分析服务器通过无线导航控制器采集导航车的位置信息，并计算每个就断头锭子和导航车之间的有效长度。

无线导航控制器接收来自分析服务器的路径规划信息、每个断头锭子的断头时间差t以及每个断头锭子与导航车的有效长度。如果当前断头锭子均为先断先接的断头锭子或当前断头锭子包括先断先接的断头锭子和就近接头的断头锭子，无线导航控制器分析每个先断先接的断头锭子的断头时间差t，驱动导航车到达断头时间t长的断头锭子处；如果当前断头锭子均为就近接头的断头锭子，无线导航控制器分析每个就近接头的断头锭子与导航车的有效长度，驱动导航车到有效长度短的断头锭子处。

本发明细纱智能导航系统，用于细纱纺纱过程中断头锭子的查找和接头，可同时应用于多台细纱机，每台细纱机的每个锭子处均设置有用于检测锭子的运行状态的电磁感应器，导航车运行在上述细纱机之间，且导航车可调头行驶。其工作过程为：

（1）、通过单锭检测装置对每个单锭进行在线检测，获取每个锭子的运行状态，在t和转速分析模块通过分析每个锭子的运行状态，获取断头锭子的断头信息；

（2）、在分析服务器内对断头锭子的断头时间进行分析，根据先断先接且就近接头的原则，制定路径规划信息，并通过无线导航控制获取导航车的位置信息，并计算每个断头锭子与导航车的有效长度；

（3）、在无线导航控制器内，根据路径规划信息、每个断头锭子的断头时间差t以及每个断头锭子与导航车之间的有效长度，驱动导航车依次到达断头锭子处，值车工接头后，通过上述方法驱动导航车到达下一个断头锭子处。

实施例2：

如附图2所示，细纱智能导航方法，通过实施例1公开的细纱智能导航系统对位于细纱机上的每个锭子进行在线检测并实现对每个断头锭子的定位和接头，包括如下步骤：

（1）、对每个锭子进行在线检测并生成断头锭子的断头信息，断头信息包括断头时间和断头位置；

（2）、根据先断先接且就近接头的原则分析每个断头锭子的断头时间并生成路径规划信息；

（3）、采集智能导航车的当前位置信息，并计算断头锭子与智能导航车之间的有效长度；

（4）、采集智能导航车的当前位置信息，通过路径规划信息、断头锭子的断头时间以及断头锭子与智能导航车之间的有效长度驱动智能导航车依次行驶至断头锭子处。

其中，步骤（1）具体包括如下步骤：

（1.1）、通过单锭检测装置定位每个锭子的位置信息并检测每个锭子的转速；

（1.2）、通过锭子的转速判断锭子的工作状态，并通过锭子的工作状态及锭子的位置信息得出断头锭子的断头信息，锭子的工作状态包括正常运行状态、断头状态和弱捻状态，断头信息包括断头时间和断头位置。

通过锭子的转速判断锭子的工作状态，包括如下判断准则：如果锭子的转速等于或高于锭子的平均正常转速，则所述锭子为正常运行状态；如果锭子的转速低于锭子的平均正常转速，则所述锭子为弱捻状态；如果锭子的转速为零，则所述锭子为断头状态。

步骤（2）具体包括如下步骤：

（2.1）、计算每个断头锭子的断头时间与当前时间的时间差值，并记为断头时间差t；

（2.2）、将每个断头锭子的断头时间差t与预设时间差作对比，将断头时间差t小于预设时间差的所有的断头锭子记为就近接头的断头锭子，将断头时间差t等于或大于预设时间差的所有的断头锭子记为先断先接的断头锭子；

（2.3）、对于先断先接的断头锭子，以断头时间差t的长短为判断依据，路径规划信息设置为：智能导航车优先到达断头时间差t长的断头锭子处；

对于就近接头的断头锭子，以断头锭子与智能导航车之间的有效长度为判断依据，路径规划信息设置为：智能导航车优先到达有效长度小的断头锭子处。

步骤（3）具体包括如下步骤：

（3.1）、以智能导航车的当前位置为智能导航车的起点，采集智能导航车的当前位置信息，并计算断头锭子与智能导航车之间的有效长度；

（3.2）、对当前所有的断头锭子进行分析，如果当前所有的断头锭子中包括先断先接的断头锭子和就近接头的断头锭子，通过无线导航控制器分析当前所有的先断先接的断头锭子的断头时间差值t，根据路径规划原则，通过无线导航控制器驱动智能导航车到达断头时间差值长的断头锭子处，值车工进行接头；

如果当前所有的断头锭子均为先断先接的断头锭子，通过无线导航控制器分析当前所有的先断先接的断头锭子的断头时间差值t，根据路径规划原则，通过无线导航控制器驱动智能导航车到达断头时间差值长的断头锭子处，值车工进行接头；

如果当前所有的断头锭子均为就近接头的断头锭子，通过无线导航控制器分析每个就近接头的断头锭子与智能导航车之间的有效长度，并通过无线导航控制器驱动智能导航车到达有效长度小的就近接头的断头锭子处，值车工进行接头；

（3.3）、值车工完成接头后，以智能导航车的当前位置为起点，依序执行步骤（3.1）、步骤（3.2）和步骤（3.3）依次对所有的断头锭子进行接头。

如附图3所示，共有五台细纱机，每台细纱机的每个锭子均对应有电磁感应线圈，导航车在上述五台细纱机之间行走，且导航车可换向行走无需调头。

当导航车在o处完成接头后，o处代表导航车的当前位置，a、b、c、d、e代表一个断头锭子，则o处距离a、b、c、d、e处的距离分别为：

o处距离a处的距离为：l2+l3+l4+l5和l1+l1+l2+l5，二者比较大小，小的为断头锭子a与导航车之间的有效长度，断头锭子a与导航车之间的有效长度记为a；

o处距离点b处的距离为：l2+l3，断头锭子b与导航车之间的有效长度记为b；

o处距离点c处的距离为：l1+l5++l6和l2+l3+l4+l5+l7-l6+l8+l9，二者比较大小，小的为断头锭子c与导航车之间的有效长度，断头锭子c与导航车之间的有效长度记为c；

o处距离点d处的距离为：l2+l3+l4+l5+l5+l9和l1+l5+l5+l7+l8，二者比较大小，小的为断头锭子d与导航车之间的有效长度，断头锭子d与导航车之间的有效长度记为d；

o处距离点e处的距离为：l2+l3+l4+4l5+l8+l9和l1+4l5+l7，二者比较大小，小的为断头锭子e与导航车之间的有效长度，断头锭子e与导航车之间的有效长度记为即为e；

如果上述断头锭子a、断头锭子b、断头锭子c、断头锭子d以及断头锭子e的断头时间差t均小于400s，则无线导航控制器对a、b、c、d、e进行大小比较，驱动导航车向最小值点处行走，到达后完成接头，然后在新的起点按相同规则计算，不断驱动小车进行移动；

如果上述断头锭子a、断头锭子b、断头锭子c、断头锭子d以及断头锭子e的断头时间差t均等于或大于400s，则分别对比上述断头锭子的断头时间差t，驱动导航车到达断头时间差t长的断头锭子处进行接头，然后在新的起点按相同规则计算，不断驱动小车进行移动；

如果上述断头锭子a、断头锭子b、断头锭子c、断头锭子d以及断头锭子e中，断头锭子a、断头锭子b和断头锭子c的断头时间差t均等于或大于400s，而断头锭子d以及断头锭子e中的断头时间差t均小于400s，无线导航控制器先对a、b、c进行大小比较，如果b最小，驱动导航车向最小值点b处行走，到达后完成接头，然后在新的起点b处，按照上述规则，对当前的断头锭子a、断头锭子c、断头锭子d以及断头锭子e进行分析。

通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本发明。但是应当理解，本发明并不限于上述的具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。