一种经轴密度分布的在线测量装置与计算方法

本发明涉及一种经轴密度分布的在线测量装置与计算方法，属于纺织设备。

背景技术：

1、在纺织行业中，整经和浆纱是直接影响织物质量的两个关键工序。整经时，通常要求经轴卷绕密度均匀，以确保卷绕时经轴的圆整度、表面平整度以及内外密度的一致性，应尽可能的保持纱线弹性，以利于后续的浆纱和织造工序。浆纱时，多个经轴的片纱同时退绕进行上浆，需要确保这些纱线的退绕张力保持一致，以实现上浆的均匀性和一致性，从而提高纱线性能，以满足织造要求。需要强调的是，整经时经轴的卷绕密度分布是影响浆纱时经轴退绕张力均匀性的关键因素之一，而浆纱经轴退绕张力的均匀性又对织轴卷装质量具有重要影响，织轴卷装质量的好坏决定着织造时织物布面均匀性。因此，在整经、浆纱和织造过程中，经轴或织轴的密度都是极为重要的工艺参数。

2、目前，相关纺织厂仅对整经时卷绕密度进行控制，忽略了卷绕密度对浆纱时经轴退绕张力和织造时织物布面均匀性的影响。通常，整经卷绕密度的控制方法是通过在控制程序中设置相应的卷绕密度参数以及工人的经验判断来确保其均匀性。然而，这种方法无法实时监测卷绕密度的变化，因此无法及时纠正生产中的问题，并且传统的测量方法可能需要停机或暂停生产线来进行测量，影响生产效率。此外，整经或者浆纱结束后，通常经轴或织轴可能会搁置一段时间后才进行后续生产，这段时间内，由于向心力和温湿度环境等方面的影响，经轴或织轴卷绕密度分布必然会发生变化，而浆纱工序通常采用多经轴整体统一调控的恒张力控制方案，不一致的卷绕密度分布将进一步加大浆纱时多经轴退绕张力不一致性，进而影响织轴的卷装质量和织物布面效果。

3、为了解决上述问题，专利cn106093453b“整经机经轴密度检测装置及方法”提出通过测速和测距装置检测并计算得到经轴卷绕密度，以严格把控整经时经轴上密度分布的均匀性。然而，该装置和计算方法存在以下若干缺点：(1)在实际测量中，测距装置的测量光线很难垂直对准经轴轴心，其测量结果与真实值存在误差，如果未对结果进行修正，计算出的卷绕密度必然会存在误差；(2)卷绕密度的计算方法为纱线体积与纱线长度的比值，计算得到的密度仅能间接反应经轴卷绕密度，不能得到实际的真实值。

技术实现思路

1、为了解决目前存在的一种或多种问题，本发明提供了一种经轴密度分布的在线测量装置与计算方法，所述技术方案如下：

2、本发明的第一个目的是提供一种经轴密度分布的在线测量装置，包括张力测量装置和半径测量装置，张力测量装置用于实时获取的单根经纱卷退绕张力；半径测量装置用于获取实时的经轴卷退绕半径；

3、张力测量装置包括张力传感器及张力传感器固定装置，张力传感器固定装置包括磁性底座、垂直固定板、横向固定板及手柄螺丝、磁铁和t型螺母，磁铁吸在磁性底座的底部；垂直固定板上设有一个竖直的u型孔，孔的两侧设有标尺，垂直固定板固定在磁性底座上；横向固定板上有一个的u型孔，孔的两侧设有标尺，横向固定板通过手柄螺丝和与之相互配合的t型螺母固定在垂直固定板上；张力传感器固定在横向固定板上；测量时，通过磁性底座底部的磁铁将固定装置吸附固定在任意位置，通过手柄螺丝与t型螺母的配合，横向固定板能够上下移动、左右移动以及转动，实现三个自由度的运动，根据两个固定板上的标尺记录张力传感器每次的测量位置和测量角度，保证纱线测量时的一致性。

4、半径测量装置包括测距传感器及测距传感器固定装置，测量时测距传感器固定在测距传感器固定装置上；固定装置的底部为磁吸式底座，可以吸附在磁性物体的表面。

5、在一种实施方式中，磁铁有六组，均匀地分布在磁性底座的底部。

6、在一种实施方式中，测距传感器固定装置为磁性蟹钳表座。

7、在一种实施方式中，测距传感器为超声波测距传感器。

8、在一种实施方式中，测距传感器在安装固定时要确保测距传感器离经轴的距离在传感器测试范围之内，并且对准所测经轴的轴心。

9、本发明的第二个目的是提供一种卷退绕时经轴密度分布在线测量装置的计算方法，包括如下具体步骤：

10、获取单根经纱卷退绕张力；

11、获取经轴卷退绕半径和卷退绕一圈后半径；

12、根据所述的张力、经轴卷退绕半径和卷退绕一圈后半径计算得到纱线的卷退绕时经轴密度分布。

13、密度分布计算公式为：

14、

15、其中，ρ(t)为经轴的密度；n为经轴上纱线总根数；为单根经纱卷绕张力；e为纱线的弹性模量；a为纱线的横截面积；l为经轴和导辊之间的距离；texi为不受外力时纱线的特克斯；δh＝|ri+1(t)-ri(t)|，其中，ri(t)为经轴卷退绕半径；ri+1(t)为经轴卷退绕一圈后半径。

16、本发明的第三个目的是提供一种校正经轴卷退绕半径的方法：

17、获取经轴的轴心半径，满轴半径和实测的经轴起初距离和最终距离的差值，根据这三个值校正实测的经轴半径。

18、经轴卷退绕半径校正的公式为：

19、

20、

21、其中，l0为经轴未卷退绕时使用半径测量装置测得测距传感器到经轴表面的距离；l1为纱线卷退绕结束后使用半径测量装置测得测距传感器到经轴表面的距离；dm＝|l0-l1|；r为经轴轴心半径；rm人为测量得到的实际真实经轴满轴半径；lt为实时检测的测距传感器到经轴表面的距离；r(t)为校正后的实时检测的经轴卷绕半径。

22、本发明有益效果是：

23、(1)本发明不同于现有的通过纱线体积与长度的比值间接计算经轴密度的检测方法，而是结合胡克定律，通过经轴卷退绕张力和半径直接计算出经轴的卷退绕密度，采用了与现有技术完全不同的思路。

24、(2)本发明的检测装置和计算方法能够在经轴卷退绕时实时地计算出经轴或织轴卷退绕时的卷绕密度分布。

25、(3)本发明提出的校正算法，使得计算结果更加精确，本发明的张力测量装置能够实现三个自由度的运动，并且能准确记录每次测量的角度，保证纱线测量时的一致性，磁性底座的设计使得测量装置易于安装，使其在工业生产中具有实际可行性，可以为在线调控整经、浆纱和织造工艺提供准确的数据支持，有助于提高经轴或织轴卷绕密度均匀性，从而保证上浆质量，减少织造断头率，提高织物质量。

技术特征：

1.一种卷退绕时经轴密度分布在线测量装置的计算方法，其特征在于，包括如下具体步骤：

2.一种校正经轴卷退绕半径的方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.一种经轴密度分布的在线测量装置，其特征在于，包括张力测量装置和半径测量装置，张力测量装置用于实时获取的单根经纱卷退绕张力；半径测量装置用于获取实时的经轴卷退绕半径；

4.根据权利要求3所述的在线测量装置，其特征在于，所述的磁铁有六组，均匀地分布在磁性底座的底部。

5.根据权利要求3所述的在线测量装置，其特征在于，测距传感器固定装置为磁性蟹钳表座。

6.根据权利要求3所述的在线测量装置，其特征在于，测距传感器为超声波测距传感器。

7.根据权利要求3所述的在线测量装置，其特征在于，测距传感器在安装固定时要确保测距传感器离经轴的距离在传感器测试范围之内，并且对准所测经轴的轴心。

技术总结
本发明公开了一种经轴密度分布的在线测量装置与计算方法，属于纺织设备技术领域。本发明结合胡克定律，通过对经轴卷退绕张力和半径的测量，可直接实时地计算出经轴的卷退绕密度，采用了与现有技术完全不同的思路。本发明的检测装置包括张力测量装置和半径测量装置，张力测量装置能够实现三个自由度的运动，并且能准确记录每次测量的角度，保证纱线测量时的一致性，本发明的装置磁性底座的设计使得本装置易于安装。本发明可以在线实时精确地检测经轴密度分布，在工业生产中具有实际可行性，可以为在线调控整经、浆纱和织造工艺提供准确的数据支持，有助于提高经轴或织轴卷绕密度均匀性，从而保证上浆质量，减少织造断头率，提高织物质量。

技术研发人员：王静安,高卫东,涂莉,王文聪
受保护的技术使用者：江南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17