一种基于电机触发角调节的纱线张力控制方法与流程

本发明涉及纤维编织技术领域，特别涉及一种基于电机触发角调节的纱线张力控制方法。

背景技术：

碳纤维或玻璃纤维多轴向经编机在裁切和织布过程中，需要保持纱线恒定张力，所以在放卷过程中需采用力矩电机及控制装置。目前国内力矩电机一般采用力矩控制器，这种控制器需要在现场调试电压，控制输出力矩，才能保持纱线的恒张力，这种只适合单台电机控制张力使用，而一台纱线放卷架上少则需要几十台力矩电机，多则一两百台力矩电机，每台都调试将浪费大量人工和时间，使得实施成本大幅提升。

鉴于上述问题，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种基于电机触发角调节的纱线张力控制方法，使其更具有实用性。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于电机触发角调节的纱线张力控制方法，可通过较低的成本快速的实现在纤维编织过程中多股纱线的恒张力控制。

本发明的技术方案为：一种基于电机触发角调节的纱线张力控制方法，包括以下步骤：

步骤一：调节电机供电电压的触发角，根据不同的触发角一一确定电机所对应的力矩值，并将对应结果存储至控制器中；

步骤二：设定张力目标值f，通过测距装置对纱线到达经编机前的垂度进行检测，当垂度在所需范围内时，电机保持当前张力恒定；当检测到的垂度超出所设定的目标值时，即纱线的实际张力值f'<张力目标值f时，根据公式f=m/d，其中d为实时收卷直径，f为纱线拉力，m为电机力矩，通过步骤一中的所述对应结果选择新的触发角，从而逐步调整m/d的比值，使得实际张力值f'逐渐向张力目标值f靠近；

步骤三：重复步骤二，直至所检测到的垂度恢复至所需范围内。

进一步地，对所述纱线垂度的检测在所述纱线展纤后进行。

进一步地，所述测距装置的测距位置位于展纤后纱线宽度的中间位置。

进一步地，所述测距装置的测距位置靠近与所述纱线贴合的轮体位置。

进一步地，步骤一中调节电机供电电压的触发角，根据不同的触发角一一确定电机所对应的力矩值，可采用以下电机退绕驱动电路进行，包括：电源供电电路、同步信号脉冲触发电路、主控电路与触发角控制电路；其中，电源供电电路用于将三相电ac380进行整流和降压，并分别对同步信号脉冲触发电路、主控电路与触发角控制电路进行供电；同步信号脉冲触发电路为模拟差分比较电路，其中包括两个比较器，两个比较器的基准电压分别用于与ac220单向交流正弦波电源进行电压比较，且形成过零点脉冲信号；主控电路以过零点脉冲信号为基准信号，通过计算和延时方式，得到需要的触发角信号，使触发角控制电路导通；三路触发角控制电路对应三路同步信号触发电路，当三路触发角控制电路一同触发时，力矩电机输出力矩。

进一步地，步骤一中调节电机供电电压的触发角，包括以下步骤：

利用ac220单相交流正弦波电源输入降压后分别与差分比较电路中的2个比较器基准电压对比，获得由正弦波大于第一个比较器正端和第二个比较器负端分别输出的两个矩形脉冲，把两个所述矩形脉冲叠加，共同触发的时间为过零点脉冲时间，每半个周期获得一个过零点触发信号，所述过零点触发信号为高电平输入给主控电路，主控电路以过零点信号为基准信号，得到需要的触发角信号，从而调节电机供电电压的触发角。

进一步地，所述差分比较电路单独供电。

进一步地，步骤二中，实时收卷直径d的计算公式如下：

d=2w/πgn

其中：

w为已绕卷纱线重量；

g为纱线米重；

n为当前收卷圈数。

由上述方案，本发明至少具有以下优点：

通过本发明的技术方案，降低了电机控制成本，节省了人工调试所带来的人力和时间成本，在使用过程中，只需首先建立和存储触发角和力矩的对应数据表，通过测距装置实时的对纱线的垂度进行检测，可对实际的张力进行及时的反馈，从而形成整个纱线传送过程中张力的闭环控制，使得张力的控制更加精确，同时由于每束纱线的张力控制是独立的，因此可有效保证后续编织工艺的效果。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明中碳纤维展纤纱架分组力矩控制方法的原理图；

图2是通过测距装置对纱线张力进行控制的原理图；

图3是本发明实施例中纱线架的结构示意图；

图4是图3的左视图；

附图标记：测距装置1、轮体2、展纤装置3。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明中的一种基于电机触发角调节的纱线张力控制方法，包括以下步骤：

步骤一：调节电机供电电压的触发角，根据不同的触发角一一确定电机所对应的力矩值，并将对应结果存储至控制器中；

步骤二：设定张力目标值f，通过测距装置1对纱线到达经编机前的垂度进行检测，首先需通过如平板电脑的装置对垂度的初始距离进行设定，此时对应测距装置1检测高度h，从而作为后续比较的标准，其中测距装置1可选择红外测距传感器或激光测测距传感器等；当垂度在所需范围内时，电机保持当前张力恒定；当纱线下垂，下垂后测距装置所检测的高度h’＜h，，即纱线的实际张力值f'<张力目标值f时，根据公式f=m/d，其中d为实时收卷直径，f为纱线拉力，m为电机力矩，通过步骤一中的所述对应结果选择新的触发角，从而逐步调整m/d的比值，使得实际张力值f'逐渐向张力目标值f靠近；

步骤三：重复步骤二，直至所检测到的垂度恢复至所需范围内，其中，重复的次数不可避免的与步骤一中对应结果的密度有关。

为了保证测距装置1测距的准确性，如图3所示，对纱线垂度的检测在纱线经过展纤装置3展纤后进行，从而使得纱线表面更加平顺，同时，如图4所示，优选测距装置1的测距位置位于展纤后纱线宽度的中间位置，此处的纱线密度最为均匀，测距结果最为准确。当纱线的传输距离较长时，由于其质软，中部位置不可避免的会因为环境的波动而产生高度的偏差，为了避免上述偏差对测量结果造成的干扰，测距装置1的测距位置靠近与纱线贴合的轮体2位置，如图4所示，本实施例中，测距装置1位于轮体2旋转轴的正下方，同时，为了保证测距装置1与轮体2间相对距离的稳定性，可通过与轮体2转轴两端固定的安装支架结构来对测距装置1进行安装固定。

通过本发明的技术方案，降低了电机控制成本，节省了人工调试所带来的人力和时间成本，在使用过程中，只需首先建立和存储触发角和力矩的对应数据表，通过测距装置1实时的对纱线的垂度进行检测，可对实际的张力进行及时的反馈，从而形成整个纱线传送过程中张力的闭环控制，使得张力的控制更加精确，同时由于每束纱线的张力控制是独立的，因此可有效保证后续编织工艺的效果。

在具体实施时，步骤一中调节电机供电电压的触发角，并根据不同的触发角一一确定电机所对应的力矩值，可采用以下电机退绕驱动电路进行，包括：电源供电电路、同步信号脉冲触发电路、主控电路与触发角控制电路；其中，电源供电电路用于将三相电ac380进行整流和降压，并分别对同步信号脉冲触发电路、主控电路与触发角控制电路进行供电；同步信号脉冲触发电路为模拟差分比较电路，其中包括两个比较器，两个比较器的基准电压分别用于与ac220单向交流正弦波电源进行电压比较，且形成过零点脉冲信号；主控电路以过零点脉冲信号为基准信号，通过计算和延时方式，得到需要的触发角信号，使触发角控制电路导通；三路触发角控制电路对应三路同步信号触发电路，当三路触发角控制电路一同触发时，力矩电机输出力矩。

触发角调节步骤如下：利用ac220单相交流正弦波电源输入降压后分别与差分比较电路中的2个比较器基准电压对比，获得由正弦波大于第一个比较器正端和第二个比较器负端分别输出的两个矩形脉冲，把两个所述矩形脉冲叠加，共同触发的时间为过零点脉冲时间，每半个周期获得一个过零点触发信号，所述过零点触发信号为高电平输入给主控电路，主控电路以过零点信号为基准信号，得到需要的触发角信号，从而调节电机供电电压的触发角。

为了避免差分比较电路受到干扰，差分比较电路单独供电。

步骤二中，实时收卷直径d的计算公式如下：

d=2w/πgn

其中：

w为已绕卷纱线重量；

g为纱线米重；

n为当前收卷圈数。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。