专利名称：一种测量多元纱线的品质的方法与系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用电容法测量物体的质量、成分的构成和变化，又涉及采用光学方法计量物体移动时的直径和变化，是一种检测多元纱线品质的方法与系统。
2、当棉线中夹杂有其他种类的纤维，如丙纶、腈纶等纤维时，纱线的表观直径可以不发生变化，但由于杂质纤维的介电常数不同于纱线，这时测得的电容值可能发生显著变化，这也会导致错误的测量结果。
3、对于混纺的纱线，由于混合的不均匀性，介电常数亦处处不同，用电容式条干测量仪测量不到正确的纱线直径及其变化值。
美国Lawson-Hemphill公司的电子黑板采用准直后的可见光将被测纱线的轮廓投射到线阵CCD上以测量纱线的直径及其变化，从而对纱线进行等级评定和织成布匹后的布面计算机模拟。该公司在中国申请的发明专利(公开号CN1174607A，
公开日1998年2月25日)，题为“用于电子显示纱线质量的系统和方法”。这种测量方法的不足之处在于1、采用高速线阵CCD相机，线路复杂，整体价格昂贵。
2、由于纱线的表面为漫反射体，采用直流供电的可见光作为光源，测量的结果易受外界杂散光的干扰。
3、不能反映混纺纱线的成分分配比及其配比不匀率。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是一种测量多元纱线品质的系统，包括张力恒定装置和速度恒定装置，纱线置于检测区域中，该检测区域中设有光电检测装置和电容检测装置，并且分别通过计算机接口连接到设有信号处理程序的计算机，其特征在于该光电检测装置是经电流驱动单元驱动的红外光源，其发射的红外光经光学系统准直后，将被测多元纱线的轮廓投射到红外光接收管上，并经过数/模转换器转换成数字信号，由计算机接口传输到计算机。
该光电检测装置的红外光源由晶体振荡器、驱动单元、红外发光管、红外接收管和选频放大与检波单元组成，红外发光管是由晶体振荡器激励的交流驱动单元驱动的，红外接收管接收到的光信号经选频放大和检波单元后，控制交流驱动单元输出的驱动电流，使红外发光管发射的红外光功率保持恒定；红外发光管发射的红外光经光学系统准直后，将被测多元纱线的轮廓投射到红外接收管上，红外接收管输出的电信号经选频放大和检波单元后，经模/数转换器转换成数字信号，由计算机接口传输到计算机；同时，红外接收管接收到的光信号经选频放大和检波单元和模/数转换器转换成数字信号后，亦由计算机接口传输到计算机。
该光电检测装置的红外光源由驱动单元、红外发光管、红外接收管和放大单元组成，红外发光管是由直流驱动单元驱动的，红外接收管接收到的光信号经放大单元后，控制直流驱动单元输出的驱动电流，使红外发光管发射的红外光功率保持恒定；红外发光管发射的红外光经光学系统准直后，将被测多元纱线的轮廓投射到红外接收管上，红外接收管输出的电信号经选频放大和检波单元后，经模/数转换器转换成数字信号，由计算机接口传输到计算机；同时，红外接收管接收到的光信号经放大单元和模/数转换器转换成数字信号后，亦由计算机接口传输到计算机。
该电容检测装置，其晶体振荡器输出的高频信号经驱动单元后加到平板电容器的极板上；处于恒定张力和恒定速度状态的多元纱线从平板电容器的两极板间穿过，使得平板电容器的电容值发生变化，从而引起的高频信号的相位随之变化，发生相位变化的高频信号与驱动单元输出的参考基准信号同时输入相位差检测单元，其输出经模/数转换器变换成数字信号，然后由计算机接口传输到计算机。
一种利用上述系统的测量多元纱线品质的方法，其特征在于将保持设定张力和设定线速度的纱线置于检测区域中，进行如下步骤①光电检测经直流或交变电流驱动的红外光源，其发射的红外光经光学系统准直后，将被测多元纱线的轮廓投射到红外光电传感器上，由红外光电传感器采集匀速运动的纱线直径变化信息；②电容检测在高频交变电场中，由电容检测装置获取与多元纱线的直径和配比相关的电容值信息；③信号处理计算机将从光电式传感器和电容式传感器检测到的多元纱线的品质信号进行数据处理，输出多元纱线的线径及其线径不匀率、成分配比以及其配比不匀率、杂质、疵点、粗节、细节、棉结等品质属性，以及变异曲线和波谱图等，以指导纱线和织物的生产。
本发明的有益效果在于1、能反映多元纱线的线径及线径不匀率。
2、能反映多元纱线的成分配比及配比不匀率。
3、能感知纱线中的杂质成分变化及其分布。
4、能通过计算机对红外光电传感器和电容传感器采集的数据进行综合处理后，求出被测多元纱线的变异曲线和波谱图，以指导纱线和织物的生产。
5、由光电检测和电容检测组成的复合装置可用于纱线生产线中在线检测棉纱中的杂质，尤其是棉纱中夹杂的异型纤维，以提高产品质量，降低消耗，节约生产成本。
6、由光电检测和电容检测组成的复合装置可用于多元纱线生产线中在线检测多元纱线的成分配比及变化。
图2是本发明中红外光电检测装置原理框图。
图3是本发明中电容检测装置原理框图。
图4是本发明中数据处理流程图。
请参阅
图1，多元纱线5经张力恒定控制器1后穿过由光电检测装置2和电容检测装置3组成的检测区域，再由速度恒定装置4驱动至设定的线速度。此时，在检测区域中纱线处于恒定张力和恒定速度状态。检测区域内的光电检测装置2获取多元纱线的直径及其变化的信息输入计算机6；同时，检测区域内的电容检测装置3获取与多元纱线的直径和配比相关的电容值信息后也输入计算机6。此外，恒定控制器1的速度恒定装置4的输出也都连接到计算机6。计算机6对数据进行处理，计算得到的多元纱线的线径及其线径不匀率、成分配比及其配比不匀率、杂质、疵点、粗节、细节、棉结等品质属性，以及变异曲线和波谱图等，输出至显示7或打印8，亦可经由输入/输出接口9连接至网络或其他一起设备。
参阅图2，所说的光电检测装置2，其红外光源由晶体振荡器201、驱动单元202、红外发射管和选频放大与检波单元203组成。红外发光管204是由晶体振荡器201激励的交流驱动单元202驱动的。红外接收管205接收到的光信号经选频放大和检波单元203后，控制交流驱动单元202输出的驱动电流，使红外发光管204发射的红外光功率保持恒定。红外发光管204发射的红外光经光学系统207准直后，将被测多元纱线5的轮廓投射到红外接收管208上。红外接收管208输出的电信号经选频放大和检波单元209后，经模/数转换器210转换成数字信号，由计算机接口211传输到计算机6。同时，红外接收管205接收到的光信号经选频放大和检波单元203和模/数转换器206转换成数字信号后，亦由计算机接口211传输到计算机6，此参考信号用来消除因系统参数变化而造成测量误差。由直流驱动的红外光源构成的光电检测装置的原理框图与图2所示大同小异，只不过在图2中取消晶体振荡器201，并将选频放大与检波单元203和209换成放大单元。
参阅图3，所说的电容检测装置3，其晶体振荡器302输出的高频信号经驱动单元301后加到平板电容器303的极板上。处于恒定张力和恒定速度状态的多元纱线5从平板电容器303的两极板间穿过，使得平板电容器303的电容值发生变化，从而引起的高频信号的相位随之变化。发生相位变化的高频信号与驱动单元301输出的参考基准信号同时输入相位差检测单元304，其输出经模/数转换器变换成数字信号，然后由计算机接口306传输到计算机6。
请参阅图4，所说的计算机6的数据采集和信号处理流程是采集张力和速度10，采集直径和电容值11，计算直径、配比、杂质、疵点、粗结、细结、棉结等数据12，计算线径不匀率、配比不匀率、变异曲线和波谱图等13，以及输出线径及其线径不匀率、成分配比及其配比不匀率、杂质、疵点、粗结、细结、棉结、变异曲线图和波谱图等14。
本发明所说的光电检测装置2和电容检测装置3组成的复合装置以及信号处理方法也是一种在纱线生产中在线检测棉纱中的杂质，尤其是棉纱中夹杂的异型纤维的方法和装置；或者是一种在多元纱线生产中在线检测多元纱线的成分配比及变化的方法和装置。
权利要求
1.一种测量多元纱线品质的系统，包括张力恒定装置(1)和速度恒定装置(4)，纱线(5)置于检测区域中，该检测区域中设有光电检测装置(2)和电容检测装置(3)，并且分别通过计算机接口连接到设有信号处理程序的计算机(6)，其特征在于该光电检测装置(2)是经电流驱动单元(202)驱动的红外光源(20)，其发射的红外光经光学系统(207)准直后，将被测多元纱线(5)的轮廓投射到红外光接收管(208)上，并经过数/模转换器(210)转换成数字信号，由计算机接口(211)传输到计算机(6)。
2.根据权利要求1所述的测量多元纱线品质的系统，其特征在于该光电检测装置(2)的红外光源(20)由晶体振荡器(201)、驱动单元(202)、红外发光管(4)、红外接收管(205)和选频放大与检波单元(203)组成，红外发光管(204)是由晶体振荡器(201)激励的交流驱动单元(202)驱动的，红外接收管(205)接收到的光信号经选频放大和检波单元(203)后，控制交流驱动单元(202)输出的驱动电流，使红外发光管(204)发射的红外光功率保持恒定；红外发光管(204)发射的红外光经光学系统(207)准直后，将被测多元纱线(5)的轮廓投射到红外接收管(208)上，红外接收管(208)输出的电信号经选频放大和检波单元(209)后，经模/数转换器(210)转换成数字信号，由计算机接口(211)传输到计算机(6)；同时，红外接收管(205)接收到的光信号经选频放大和检波单元(203)和模/数转换器(206)转换成数字信号后，亦由计算机接口(211)传输到计算机(6)。
3.根据权利要求1所述的测量多元纱线品质的系统，其特征在于该光电检测装置(2)的红外光源由驱动单元、红外发光管、红外接收管和放大单元组成，红外发光管是由直流驱动单元驱动的，红外接收管接收到的光信号经放大单元后，控制直流驱动单元输出的驱动电流，使红外发光管发射的红外光功率保持恒定；红外发光管发射的红外光经光学系统准直后，将被测多元纱线的轮廓投射到红外接收管上，红外接收管输出的电信号经选频放大和检波单元后，经模/数转换器转换成数字信号，由计算机接口传输到计算机；同时，红外接收管接收到的光信号经放大单元和模/数转换器转换成数字信号后，亦由计算机接口传输到计算机。
4.根据权利要求1或2或3所述的测量多元纱线品质的系统，其特征在于该电容检测装置(3)，其晶体振荡器(302)输出的高频信号经驱动单元(301)后加到平板电容器(303)的极板上；处于恒定张力和恒定速度状态的多元纱线(5)从平板电容器(303)的两极板间穿过，使得平板电容器(303)的电容值发生变化，从而引起的高频信号的相位随之变化，发生相位变化的高频信号与驱动单元(301)输出的参考基准信号同时输入相位差检测单元(304)，其输出经模/数转换器(305)变换成数字信号，然后由计算机接口(306)传输到计算机(6)。
5.一种利用权利要求1所述系统的测量多元纱线品质的方法，其特征在于将保持设定张力和设定线速度的纱线置于检测区域中，进行如下步骤①光电检测经直流或交变电流驱动的红外光源，其发射的红外光经光学系统准直后，将被测多元纱线的轮廓投射到红外光电传感器上，由红外光电传感器采集匀速运动的纱线直径变化信息；②电容检测在高频交变电场中，由电容检测装置获取与多元纱线的直径和配比相关的电容值信息；③信号处理计算机将从光电式传感器和电容式传感器检测到的多元纱线的品质信号进行数据处理，输出多元纱线的线径及其线径不匀率、成分配比以及其配比不匀率、杂质、疵点、粗节、细节、棉结等品质属性，以及变异曲线和波谱图等，以指导纱线和织物的生产。
全文摘要
一种测量多元纱线品质的系统，包括张力恒定装置和速度恒定装置，纱线置于检测区域中，该检测区域中设有光电检测装置和电容检测装置，并且分别通过计算机接口连接到设有信号处理程序的计算机，该光电检测装置是经电流驱动单元驱动的红外光源，其发射的红外光经光学系统准直后，将被测多元纱线的轮廓投射到红外光接收管上，并经过数/模转换器转换成数字信号，由计算机接口传输到计算机。系统中计算机将检测到的多元纱线的品质信号进行数据处理，输出多元纱线的线径及其线径不匀率、成分配比以及其配比不匀率、杂质、疵点、粗节、细节、棉结等品质属性，以及变异曲线和波谱图等，以指导纱线和织物的生产。
文档编号G01N27/22GK1462879SQ03129518
公开日2003年12月24日 申请日期2003年6月26日 优先权日2003年6月26日
发明者程隆棣, 孔繁金, 裘诚, 王兟 申请人:东华大学