一种测量梭芯转动及转动方向的装置及方法与流程

本发明属于缝纫机技术领域，特指一种测量梭芯转动及转动方向的装置及方法。

背景技术：
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缝纫机缝制过程中，梭芯上的底线不断减少，直至用完，随后人工介入手动更换梭芯。重新更换后，底线绕着梭芯的运动方向存在两种可能：一种是顺着缝制方向即合理的旋转方向，另一种则是逆方向旋转。而梭芯旋转不合理的旋转方向会影响缝制质量，因此如何有效区分梭芯旋转方向显得非常重要。

技术实现要素：
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本发明的目的是提供一种能有效区分梭芯旋转方向的测量梭芯转动及转动方向的装置及方法。

本发明是这样实现的：

一种测量梭芯转动及转动方向的装置，包括梭芯、梭壳，在梭芯的一侧面或两侧面上设置有按规律明暗交替设置的编码，在梭壳外设置有光电传感器，光电传感器对准梭壳处梭芯裸露部位；梭芯转动，光电传感器根据光源入射的表面的明暗程度获得不同的返回信号形成一串脉冲信号，后端处理器根据信号的脉冲宽度出现的顺序或者脉冲间隔出现的顺序判断梭芯的转动方向。

在上述的一种测量梭芯转动及转动方向的装置中，所述明暗交替设置的编码包括明亮条纹及暗条纹；

当光源入射表面是明亮条纹处时，光电传感器获得较强的返回信号；当光源入射表面为暗条纹处时，光电传感器获得较弱的返回信号，同时，记返回信号V；设定参考阈值电压V0，若V>V0，则记为高电平；若V<V0，则记为低电平；梭芯转动，光电传感器获得脉冲信号，后端处理器据信号的脉冲宽度出现的顺序或脉冲间隔出现的顺序判断梭芯旋转方向，如果方向不合要求则输出警告信号。

在上述的一种测量梭芯转动及转动方向的装置中，选择明编码方式时，暗条纹的扇形角相等，明亮条纹的扇形角按照逆时针或顺时针依次变大，光电传感器输出的脉冲信号就会根据旋转的方向不同而出现正顺序和反顺序，后端处理器根据信号的脉冲宽度出现的顺序判断梭芯旋转方向，如果方向不合要求则输出警告信号；

选择暗编码方式时，明亮条纹的扇形角相等，暗条纹的扇形角按照逆时针或顺时针依次变大，光电传感器输出的脉冲信号就会根据旋转的方向不同而出现正顺序和反顺序，后端处理器根据信号的脉冲间隔出现的顺序判断梭芯旋转方向，如果方向不合要求则输出警告信号。

在上述的一种测量梭芯转动及转动方向的装置中，选择明编码方式时，所述暗条纹设置有三个，分别为A1，B1，C1，相应的明亮条纹也设置三个，分别为A、B、C，其中，暗条纹A1，B1，C1的扇形角相等，明亮条纹的扇形角按照逆时针或顺时针依次变大；

选择暗编码方式时，所述明亮条纹设置有三个，分别为A、B、C，相应的暗条纹也设置有三个，分别为A1，B1，C1，其中，明亮条纹A、B、C的扇形角相等，暗条纹的扇形角按照逆时针或顺时针依次变大。

在上述的一种测量梭芯转动及转动方向的装置中，所述暗条纹为涂黑层，明亮条纹为梭芯本身的金属表面或者浅色涂层。

本发明的另一个目的是提供一种检测梭芯转动及转动方向的方法：步骤如下：

1)在梭芯的一侧面或两侧面上设置有明暗交替设置的编码，光电传感器对准梭壳处梭芯裸露部位；

2)根据光源入射的表面的明暗程度，光电传感器获得不同的返回信号V；

3)设定参考阈值电压V0，若V>V0，则记为高电平；若V<V0，则记为低电平；

4)梭芯转动，光电传感器获得由高电平与低电平组合形成的脉冲信号，后端处理器根据脉冲信号的脉冲顺序判断梭芯的转动方向，如果方向不合要求则输出警告信号，提醒更换方向。

在上述的一种测量梭芯转动及转动方向的方法中，所述明暗交替设置的编码包括明亮条纹及暗条纹。

在上述的一种测量梭芯转动及转动方向的方法中，选择明编码方式时，所述暗条纹的扇形角相等，明亮条纹的扇形角按照逆时针或顺时针依次变大，从而使得检测到信号的脉冲宽度不同，而且不同宽度脉冲在旋转方向不同时出现的顺序不同；

选择暗编码方式时，所述明亮条纹的扇形角相等，暗条纹的扇形角按照逆时针或顺时针依次变大，从而使得检测到的信号的脉冲间隔出现的顺序不同，而且脉冲间隔在旋转方向不同时出现的顺序不同。

在上述的一种测量梭芯转动及转动方向的方法中，所述暗条纹为涂黑层，明亮条纹为梭芯本身的金属表面或浅色涂层。

本发明相比现有技术突出的优点是：

1、本发明的测量装置结构紧凑，具有较宽的检测范围，装置的制造和安装的精度要求不高，良好的信噪比提高了检测的可靠性；

2、本发明通过对梭芯表面的亮暗区的扇形角(其它颜色涂敷也相同)进行编码，能够动态测量梭芯旋转的方向，进而有利于避免缝制质量问题的出现；

3、本发明采用单色不均匀涂敷形成明暗相间的编码设计，易加工实现，且硬件成本低廉，软件控制算法通过后端处理器实现，使得整套检测装置的适用性非常强。

附图说明：

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明暗条纹扇形角相等的旋梭顺时针转动的示意图；

图3是本发明暗条纹扇形角相等的旋梭顺时针转动获得的脉冲信号；

图4是本发明暗条纹扇形角相等的旋梭逆时针转动的示意图；

图5是本发明暗条纹扇形角相等的旋梭逆时针转动获得的脉冲信号；

图6是本发明明亮条纹扇形角相等的旋梭顺时针转动的示意图；

图7是本发明明亮条纹扇形角相等的旋梭顺时针转动获得的脉冲信号；

图8是本发明明亮条纹扇形角相等的旋梭逆时针转动的示意图；

图9是本发明明亮条纹扇形角相等的旋梭逆时针转动获得的脉冲信号。

具体实施方式：

下面以具体实施例对本发明作进一步描述，参见图1—9：

一种测量梭芯转动及转动方向的装置，包括梭芯1、梭壳2，在梭芯1的一侧面或两侧面上设置有明暗交替设置的编码，在梭芯1外设置有光电传感器3，光电传感器3对准梭壳2处梭芯裸露部位；梭芯1转动，光电传感器3根据光源入射的表面的明暗程度获得不同的返回信号形成一串脉冲信号，后端处理器根据信号的脉冲宽度出现的顺序或脉冲间隔出现的顺序判断梭芯1的转动方向。其中，所述的光电传感器3可以选择对管传感器，或其他光电传感器。

具体地，所述明暗交替设置的编码包括明亮条纹及暗条纹；

当光源入射表面是明亮条纹时，光电传感器3获得较强的返回信号；当光源入射表面为暗条纹时，光电传感器3获得较弱的返回信号，记返回信号V；设定参考阈值电压V0，若V>V0，则记为高电平；若V<V0，则记为低电平。参考阈值电压V0可以通过软件编程设定，也可以通过硬件比较器获得。

梭芯1转动，光电传感器3获得脉冲信号，后端处理器据信号的脉冲宽度出现的顺序或脉冲间隔出现的顺序判断梭芯1旋转方向，如果方向不合要求则输出警告信号，提醒更换方向。

更具体地，选择明编码方式时，暗条纹的扇形角相等，明亮条纹的扇形角按照逆时针或顺时针依次变大；

选择暗编码方式时，明亮条纹的扇形角相等，暗条纹的扇形角按照逆时针或顺时针依次变大。

具体如下：

图2和图4所示的是明编码方式，三个暗条纹的扇形角相同，分别为A1，B1，C1，而明亮条纹的扇形角不同，记为A、B、C，设置扇形面积S_A＝S_A1，则S_C>S_B>S_A；因而导致信号的脉冲宽度Tc>Tb>Ta。当旋转方向不同时，脉冲宽度出现的顺序为TaTbTc，或者TaTcTb，如图5和图3所示。

在图6和图8中所示的是暗编码方式。暗条纹A1、B1、C1的扇形角不等，而明亮条纹的扇形角相等，分别记为A，B，C；设置扇形面积S_A1＝S_A，则S_C1>S_B1>S_A1，扇形面积大则对应的脉冲间隔大。不同的旋转方向则导致脉冲间隔出现的顺序为A1B1C1，或者A1C1B1，如图9和图7。

优选地，所述暗条纹为表面涂黑层，也可以是其他深色的涂层或深色的贴标，明亮条纹为梭芯1本身的金属表面或浅色涂层，如白色涂层。也可以通过打印或者经某种加工工艺形成明暗相间的编码。

使用根据上述一种测量梭芯转动及转动方向的装置进行测量梭芯转动及转动方向的方法，步骤如下：

如图1所示梭芯1旋转，光电传感器3对准梭壳2处梭芯1裸露部位。当光源入射的表面是暗条纹，即本实施例的涂黑部分时，光电传感器3获得较弱的返回信号；当光源入射表面是明亮条纹，即本实施例的普通金属材质的表面时(即梭芯1的金属材质)，光电传感器3获得较强的返回信号，记返回信号V。

设定参考阈值电压V0，若V>V0，则记为高电平；若V<V0，则记为低电平。参考阈值电压V0可以通过软件编程设定，也可以通过硬件比较器获得。

为区分梭芯1旋转的方向，对梭芯1表面做如下处理，如图2所示，选择的是明编码方式。返回信号低电平对应暗条纹即的表面，返回信号为高电平的对应的明亮条纹表面。图2中的暗条纹A1，B1，C1扇形角相等；明亮条纹A，B，C的扇形角依次变大，同时设置扇形角S_A＝S_A1，而S_C>S_B>S_A；当梭芯1近似匀速转动时，无论是暗条纹还是明亮条纹对应信号电平的持续时间与所在表面的扇形角成正比例，即扇形角大的表面，电平保持时间也长，面积相等的表面，电平保持时间相等(或者接近相等，通过时间阈值参数在软件编程中进行处理)。

根据图2所示梭芯1运动旋转方向(顺时针方向)，结合上述描述信息，光电传感器3会接受到一串脉冲信号，如图3所示。高电平与所在梭芯1表面面积成正比例关系,所以如果梭芯1顺时针旋转,则会获得图3中的脉冲信号,即如果按照低电平排序则是……CBACBACBA……(ACB顺序)。

假如梭芯1是逆时针旋转，明暗处理方式不变，如图4所示。相应的光电传感器3会接收到与之对应的脉冲信号，如图5所示。脉冲顺序为……ABCABCABC……(ABC顺序)。

后端处理器通过判断光电传感器3输出的脉冲宽度的顺序，进而确定梭芯1旋转方向。如果是ABC顺序，则判断梭芯1是逆时针方向；如果是ACB顺序，则判断梭芯1是顺时针方向。

判断的方法除了上述方法，也可以选择暗编码方式，具体如下：设置暗条纹的扇形角相等。即把明编码方式时的明亮条纹与暗条纹进行互换，如图6、8所示。明亮条纹为A，B，C，暗条纹为A1，B1，C1，暗条纹是在梭芯1的表面相应部分涂黑形成涂黑层，也可以设置其他深色涂层。测试原理和明编码的方式相似。根据旋转方向不同对应于不同的脉冲顺序，如图7、9所示。

假如梭芯1是顺时针旋转，如图6所示，则会获得图7中的脉冲信号，脉冲顺序为……C1B1A1C1B1A1C1B1A1……(A1C1B1顺序)，脉冲宽度Tc1>Tb1>Ta1，脉冲宽度出现的顺序为Ta1Tc1Tb1。

假如梭芯1是逆时针旋转，明暗处理方式不变，如图8所示。相应的光电传感器3会接收到与之对应的脉冲信号，如图9所示。脉冲顺序为……C1A1B1C1A1B1C1A1B1……(A1B1C1顺序)，脉冲宽度出现的顺序为Ta1Tb1Tc1。

后端处理器通过判断脉冲宽度出现的顺序即可判断梭芯1的旋转方向；如果是A1C1B1顺序，则为顺时针旋转；如果是A1B1C1顺序，则为逆时针旋转。如果方向不合要求则输出警告信号，提醒更换方向。

本发明的明暗编码也可以采用双色设计或三色设计，与其他双色或者三色设计相比较，本发明的单色不均匀涂敷的设计易加工实现，且硬件成本低廉，软件控制算法通过后端处理器实现，使得整套检测装置的适用性非常强。

上述实施例仅为本发明的较佳实施例之一，并非以此限制本发明的实施范围，故：凡依本发明的形状、结构、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。