一种经编机断纱检测装置

1.本实用新型属于纺织机械检测领域，具体涉及一种经编机断纱检测装置。


背景技术：

2.经编是一种针织物的编织方式，通常采用一组或几组平行排列的纱线，于经向喂入机器的所有工作针上，同时成圈而形成针织物，用这种方式编织的织物称为经编织物，完成这种经编的机器称为经编机。经编机在编织过程中，有时候可能因为纱线的张力过大，而使纱线崩断，一旦其中有纱线崩断，会直接影响整个编织物的质量，此时必须及时停止经编机工作以止损。由于纱线比较细，如果不注意看的话，很难发现是否崩断了，因此需要通过其它有效的方式实时检测纱线是否崩断。
3.现有技术中，一般采用经编机断纱光电检测器对纱线进行在线检测。断纱光电检测器在经编机的两端分别设置激光发射头和接收器，纱线断开时纱线下垂会遮挡激光束，导致接收到的信号减弱，单片机采集接收的光信号，转化为电信号，并判断信号幅度，信号减小时认为有纱线断开。但是，由于光电传感器接收的光信号中不仅有激光头发出的信号，还有日光灯、自然光等光信号的干扰，而传感器的后级滤波电路不能很好地滤除这几种频段的光波，所以混合信号进入单片机检测电路，会导致误判，从而检测出错，影响生产。


技术实现要素：

4.鉴于现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种经编机断纱检测装置，通过改进带通滤波器的截止频率，将传感器接收的光信号中除激光信号外的杂质信号滤除干净，保证后续主机能做出正确判断，从而提高断纱检测的准确性。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
6.一种经编机断纱检测装置，所述断纱检测装置包括：主机、激光发射驱动器、激光头、硅光电池和信号接收器；其中，
7.所述主机同时与激光发射驱动器和信号接收器电连接，用于为驱动器提供驱动命令，并接收信号接收器滤波后的波形；还用于对接收的波形进行分析，通过波形的幅度变化判断是否出现断纱；
8.所述激光发射驱动器与激光头电连接，用于为激光头提供驱动信号；
9.所述激光头设置在经编机纱线的一端，硅光电池设置在经编机纱线的另一端，激光头与硅光电池正面相对，且激光头与硅光电池的位置设置满足：激光头与硅光电池的连线与纱线平行且位于纱线的下方；所述激光头用于在驱动器的驱动下发射固定频率的激光；所述硅光电池用于接收来激光头发射的激光，并将光信号转换为电信号，发送给信号接收器；
10.所述信号接收器与硅光电池电连接，用于接收硅光电池转换的电信号，并对所述电信号进行滤波，将滤波后的波形发送给主机。
11.作为本实用新型的一个优选实施例，所述信号接收器包括：
12.放大器、用于构成低通滤波器和高通滤波器的若干电阻和电容以及连接器端口；其中，电阻和电容为可调电阻和电容、或组合的定值电阻和电容，用于构成低通滤波器的电阻和电容与放大器构成低通滤波器，且低通滤波器另一端通过连接器端口与硅光电池电连接，用于构成高通滤波器的电阻和电容与放大器构成高通滤波器，且高通滤波器另一端通过连接器端口与主机电连接；低通滤波器、放大器、高通滤波器共同构成带通滤波器，输出需要的波形。
13.作为本实用新型的一个优选实施例，所述放大器采用opa2350ua型号的microamplifier系列高速单电源轨至轨运算放大器。
14.作为本实用新型的一个优选实施例，所述激光头发射的激光为850nm的红色激光。
15.作为本实用新型的一个优选实施例，所述硅光电池为片式电池，正面为面积最大的硅片截面，截面中心法向正对激光头设置。
16.作为本实用新型的一个优选实施例，所述经编机断纱检测装置还包括显示器，所述显示器与主机电连接，用于显示主机的检测结果。
17.本实用新型具有如下有益效果：
18.本实用新型所提供的经编机断纱检测装置，通过在信号接收器中设置高通滤波器、低通滤波器及放大器，改进带通滤波器的截止频率，将传感器接收的光信号中除激光信号外的杂质信号滤除干净，保证后续单片机能做出正确判断，从而提高断纱检测的准确性，无需人工干预，检测出故障时对经编机进行自动停机控制，实现了纱线状态的实时、准确检测。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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。
20.图1为本实用新型实施例中经编机断纱检测装置的结构示意图；
21.图2为图1中信号接收器的电路图；
22.图3为图2所示信号接收器线路板上的板图样式；
23.图4为图1中硅光电池的降压电压电路图；
24.图5为图1中硅光电池的光信号转换为电信号的电路图；
25.图6为图4和图5所示硅光电池线路板上降压电路和光电转换电路的板图样式。
26.附图标记说明：
27.10-主机；20-激光发射驱动器；30-激光头；40-硅光电池；50-信号接收器；60-显示器。
具体实施方式
28.下面通过参考示范性实施例，对本实用新型技术问题、技术方案和优点进行详细阐明。以下所述示范性实施例仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。
29.本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术
语和科学术语)具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非在这里进行定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
30.本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本实用新型的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
31.如图1所示，本实用新型所述经编机断纱检测装置包括：基于单片机的主机10、激光发射驱动器20、激光头30、硅光电池40和信号接收器50，其中，所述主机10同时与激光发射驱动器20和信号接收器30电连接，用于为驱动器20提供驱动命令，并接收信号接收器30滤波后的波形；还用于对接收的波形进行分析，通过波形的幅度变化判断是否出现断纱。激光发射驱动器20与激光头30电连接，用于为激光头30提供驱动信号；所述激光头30设置在经编机纱线的一端，硅光电池40设置在经编机纱线的另一端，激光头30与硅光电池40正面相对，且激光头30与硅光电池40的位置设置满足：激光头30与硅光电池40的连线与纱线平行且位于纱线的下方。所述激光头30用于在激光发射驱动器20的驱动下发射固定频率的激光；所述硅光电池40用于接收来激光头30发射的激光，并将光信号转换为电信号，发送给所述信号接收器50；信号接收器50与硅光电池40电连接，用于接收硅光电池40转换的电信号，并对所述电信号进行滤波，将滤波后的波形发送给主机10。
32.所述信号接收器50为一个带通滤波器，其中包括：放大器、用于构成低通滤波器和高通滤波器的若干电阻和电容以及连接器端口。电阻和电容为可调电阻和电容、或组合的定值电阻和电容，用于构成低通滤波器的电阻和电容与放大器构成低通滤波器，且低通滤波器另一端通过连接器端口与硅光电池电连接，用于构成高通滤波器的电阻和电容与放大器构成高通滤波器，且高通滤波器另一端通过连接器端口与主机电路板电连接；低通滤波器、放大器、高通滤波器共同构成带通滤波器输出需要的波形。
33.优选地，所述放大器采用opa2350ua型号的microamplifier系列高速单电源轨至轨运算放大器。如图2和图3所示，opa2350ua运算放大器的a端和b端分别通过连接不同的电容和电阻，分别构成一个低通滤波器和一个高通滤波器，整体构成一个带通滤波器。其中，a端连接有电容c10、c14和电阻r5、r6，构成低通滤波器；b端连接有电容c11、c13和电阻r4、r7构成高通滤波器，与放大器u4共同构成带通滤波器。
34.优选地，所述激光头30发射的激光为850nm的红色激光。
35.优选地，所述硅光电池40为片式电池，正面为面积最大的硅片截面，截面中心法向正对激光头设置。如图4和图6所示，为硅光电池内的降压电压电路。电池内通过降压电压电路，把输入的9v电压转换为5v电压，提供给光电转换电路。如图5和图6所示，所述光电转换电路，将接收的光信号转换为电信号，并发送给信号接收器。所述主机通过单片机实现。主机通过对接收的正弦波采样，判断正弦波幅度值的变化，检测到异常时发出断纱指示。本实
施例中主机对断纱的判断过程与现有技术相同。
36.经编机断纱检测装置在使用时，首先将激光头安装在经编机纱线的一端，将硅光电池安装在经编机纱线的另一端，激光头与硅光电池正面相对，激光头与硅光电池的连线与纱线平行且位于纱线的下方。
37.断纱检测装置的工作流程如下：主机向激光发射驱动器发出驱动命令；激光发射驱动器驱动激光头，激光头发射固定频率的激光信号，穿过经编机上的纱线照射到硅光电池上，同时照射在硅光电池上的还有日光灯等其他光。硅光电池将光信号转化为电信号，并将电信号发送给信号接收器。信号接收器对电信号进行带通滤波，滤除杂质信号，并把激光头发射的方波信号中除基波分量外的各高次谐波分量也滤去，最终得到纯净的正弦波，将正弦滤信号发送给主机；主机对该正弦波采样，判断其幅度值，检测到异常时发出指示。
38.信号接收器的具体工作流程如下：信号接收器首先将接收的电信号通过低通滤波器滤波，滤除日光灯等低频杂质信号；完成低通滤波后经过信号放大，进入高通滤波器，滤除激光信号中的高次谐波分量，最后得到纯净的正弦波，发送给主机。
39.在本实用新型的一个优选实施例中，所述经编机断纱检测装置还可以包括显示器，所述显示器与主机电连接，直接显示主机的检测结果。
40.将本实用新型的所述经编机断纱检测装置用于经编机，在经编机的两端分别设置激光头和硅光电池，纱线断开时会遮挡激光束，导致硅光电池接收到的光信号减弱，从而使得传递的电信号减弱；经过信号接收器的滤波，得到减弱的正弦波；单片机采集接收的电信号，并判断信号幅度，在信号减小时认为有纱线断开，从而自动停机检查。由于主机所接收的是纯净的来自于激光头的信号，不会受环境的影响，不会因为环境光线的改变而产生误判，从而提高了断纱检测的准确性和精度，提高了生产效率。
41.本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的部件可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的部件可以合并为一个部件，也可以进一步拆分成多个子部件。
42.以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，本实用新型并不受限于以上所公开的示范性实施例，说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本实用新型的具体细节。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，在本实用新型揭露的技术范围做出的若干改进和润饰、可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种经编机断纱检测装置，包括：主机、激光发射驱动器、激光头；其中，所述主机同时与激光发射驱动器和信号接收器电连接，用于为驱动器提供驱动命令，并接收信号接收器滤波后的波形；还用于对接收的波形进行分析，通过波形的幅度变化判断是否出现断纱；所述激光发射驱动器与激光头电连接，用于为激光头提供驱动信号；其特征在于，所述断纱检测装置还包括：硅光电池和信号接收器；所述激光头设置在经编机纱线的一端，硅光电池设置在经编机纱线的另一端，激光头与硅光电池正面相对，且激光头与硅光电池的位置设置满足：激光头与硅光电池的连线与纱线平行且位于纱线的下方；所述激光头用于在驱动器的驱动下发射固定频率的激光；所述硅光电池用于接收来激光头发射的激光，并将光信号转换为电信号，发送给信号接收器；所述信号接收器与硅光电池电连接，用于接收硅光电池转换的电信号，并对所述电信号进行滤波，将滤波后的波形发送给主机；所述信号接收器包括：放大器、用于构成低通滤波器和高通滤波器的若干电阻和电容以及连接器端口；其中，电阻和电容为可调电阻和电容、或组合的定值电阻和电容，用于构成低通滤波器的电阻和电容与放大器构成低通滤波器，且低通滤波器另一端通过连接器端口与硅光电池电连接，用于构成高通滤波器的电阻和电容与放大器构成高通滤波器，且高通滤波器另一端通过连接器端口与主机电连接；低通滤波器、放大器、高通滤波器共同构成带通滤波器输出需要的波形。2.根据权利要求1所述的经编机断纱检测装置，其特征在于，所述放大器采用opa2350ua型号的microamplifier系列高速单电源轨至轨运算放大器。3.根据权利要求1所述的经编机断纱检测装置，其特征在于，所述激光头发射的激光为850nm的红色激光。4.根据权利要求1所述的经编机断纱检测装置，其特征在于，所述硅光电池为片式电池，正面为面积最大的硅片截面，截面中心法向正对激光头。5.根据权利要求1至4任一项所述的经编机断纱检测装置，其特征在于，所述经编机断纱检测装置还包括显示器，所述显示器与主机电连接，用于显示主机的检测结果。

技术总结
本实用新型提供了一种经编机断纱检测装置，属于纺织机械检测领域。所述经编机断纱检测装置，在经编机的两端分别设置激光头和硅光电池，纱线断开时会遮挡激光束，导致硅光电池接收到的光信号减弱，从而使得传递的电信号减弱；经过信号接收器的滤波，得到减弱的正弦波；单片机采集接收的电信号，并判断信号幅度，在信号减小时判定为有纱线断开，从而自动停机检查。本实用新型主机所接收的是滤波后纯净的来自于激光头的信号，不会受环境的影响，不会因为环境光线的改变而产生误判，从而提高断纱检测的准确性，无需人工干预，检测出故障时对经编机进行自动停机控制，实现了纱线状态的实时、准确检测。准确检测。准确检测。


技术研发人员：黄怡恬 杨智博 杨文豪 李云栋
受保护的技术使用者：北方工业大学
技术研发日：2021.08.16
技术公布日：2022/3/8