一种开环定长检测自调匀整控制装置的制作方法

本实用新型涉及纺织控制技术领域，更具体的说是涉及一种开环定长检测自调匀整控制装置。

背景技术：

在纺纱准备中，并条工序是有效控制最终成纱质量的关键工序，它在纺织厂质量控制中处于核心地位，并条自调匀整装置可以根据喂入条的不匀情况通过实时调整并条机牵伸罗拉的转速达到对牵伸倍数的主动控制，从而消除或降低喂入条中的偏差和重量不匀，达到控制并条半制品质量的目的。目前广泛使用的并条匀整装置分为中长片段和短片段匀整装置两种，对于目前高速并条机实现开环短片段自调匀整控制需要对主机速度和匀整速度通过差动齿轮箱进行合并，这种方式需要复杂的机械齿轮传动结构，对制造和装配精度要求高，成本较高；其次匀整运算单元送出信号一般为模拟信号来控制伺服速度，存在易受外部干扰，工作稳定性差等问题；最后普遍存在自调匀整tg校准不方便问题，其需要专业工具和专业人员进行校准，工作效率低，影响企业效益。

因此，如何实现高速并条机牵伸电子化和自调匀整完美结合，提高可变牵伸和速度合成的稳定性，同时降低成本是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供了一种开环定长检测自调匀整控制装置，包括匀整运算单元、人机对话触摸屏、交换机、控制器、主电机、伺服电机、若干牵伸罗拉和喂棉重量信号测试系统；牵伸罗拉分别连接主电机和伺服电机，受主电机和伺服电机驱动；连接主电机的牵伸罗拉上安装有速度传感器，速度传感器连接控制器；匀整运算单元连接交换机、控制器和喂棉重量信号测量系统；人机对话触摸屏采用以太网通过交换机与匀整运算单元和控制器相互通讯；喂棉重量信号测量系统采集喂棉重量信号和定长匀整信号传输至匀整运算单元，产生匀整速度；控制器根据匀整速度、速度传感器采集的主机速度及人机对话触摸屏输入设定的系统参数进行速度合成，输出合成速度位置指令并传输至伺服电机，控制可变牵伸罗拉转速变化，实现可变牵伸倍数调节，从而实现并条机自调匀整控制。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种开环定长检测自调匀整控制装置，包括：匀整运算单元、人机对话触摸屏、交换机、控制器、主电机、伺服电机、若干牵伸罗拉和喂棉重量信号测量系统；

所述牵伸罗拉包括连接所述主电机的固定牵伸罗拉和连接所述伺服电机的所述可变牵伸罗拉；连接所述主电机的所述固定牵伸罗拉上安装有速度传感器，所述速度传感器连接所述控制器；

所述人机对话触摸屏连接所述交换机，通过所述交换机与所述匀整运算单元和控制器相互通讯；所述匀整运算单元连接所述交换机、所述控制器和所述喂棉重量信号测量系统；所述喂棉重量信号测量系统采集喂棉重量信号和定长匀整信号并传输至所述匀整运算单元；所述控制器连接所述伺服电机和所述交换机。

优选的，所述喂棉重量信号测量系统包括喂棉信号测试罗拉、位移传感器和光电编码器一；所述位移传感器和所述光电编码器一安装在所述喂棉信号测试罗拉上，所述位移传感器、所述光电编码器一与所述匀整运算单元连接；所述位移传感器采集喂棉重量信号，所述光电编码器一采集定长匀整信号，并传输至所述匀整运算单元；所述匀整运算单元根据所述喂棉重量信号和所述定长匀整信号进行运算获得匀整速度，并传输至所述控制器。

优选的，所述伺服电机通过带轮一和带轮二的减速与所述可变牵伸罗拉驱动连接，所述带轮一和所述带轮二通过传动带连接所述可变牵伸罗拉，所述带轮二通过两组带轮驱动φ94的所述喂棉信号测试罗拉；所述喂棉信号测试罗拉包括凹罗拉和凸罗拉，所述凸罗拉和所述凹罗拉组成测量钳口，所述位移传感器安装在所述凸罗拉上；喂入的棉条纤维通过所述测量钳口传送至所述可变牵伸罗拉，所述纤维直径变化带动所述凸罗拉移动，从而所述位移传感器产生电压变化。当纤维在所述凸罗拉和所述凹罗拉中间运行，纤维的密度变大时所述凸罗拉向外移动，带动所述位移传感器产生电压变化。

优选的，通过所述人机对话触摸屏设定系统参数，并通过所述交换机将所述系统参数发送至所述控制器和所述匀整运算单元。

优选的，所述速度传感器采集所述主电机驱动的所述固定牵伸罗拉的主机速度，并传输至所述控制器；所述控制器根据所述主机速度、所述匀整速度及人机对话触摸屏输入设定的所述系统参数进行速度合成，获得合成速度位置指令传输至伺服电机。

优选的，所述光电编码器一产生所述定长匀整信号，所述定长匀整信号表示一个定长匀整信号长度c，取值范围为2mm-4mm，典型值为3.786mm。

优选的，所述交换机与所述匀整运算单元、所述人机对话触摸屏、所述控制器之间采用工业以太网进行通讯；所述控制器与所述匀整运算单元采用canopen总线进行通讯，实时传送匀整速度，提高的装置工作的稳定性和可靠性。

优选的，所述合成速度位置指令f2＝n/m×f1×k，其中f1为所述主机速度；m为所述控制器内部电子齿轮分母常量；n为所述匀整运算单元产生的所述匀整速度，并且通过canopen总线通信向所述控制器实时传送更新n值；k为所述人机对话触摸屏输入设定的所述系统参数。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种开环定长检测自调匀整控制装置，装置包括匀整运算单元、人机对话触摸屏、交换机、控制器、主电机、伺服电机、若干牵伸罗拉和喂棉重量信号测量系统；牵伸罗拉分别连接主电机和伺服电机；连接主电机的牵伸罗拉上安装有速度传感器，速度传感器连接控制器；匀整运算单元连接交换机和控制器；人机对话触摸屏通过交换机与匀整运算单元和控制器相互通讯；匀整运算单元传输匀整速度信号至控制器；控制器连接伺服电机。喂棉重量信号测量系统包括喂棉重量信号测试罗拉、位移传感器和光电编码器一，位移传感器安装在喂棉重量信号测量系统的喂棉信号测试罗拉上，光电编码器一安装在由伺服电机驱动的带轮二与喂棉信号测试罗拉连接的传动轮上，位移传感器产生喂棉重量信号，光电编码器一产生定长匀整信号；采集的一个定长匀整信号同时对应一个喂棉重量信号，在匀整运算单元根据喂棉重量信号和定长匀整信号计算获得匀整速度。控制器根据匀整速度、速度传感器采集的主机速度、人机对话触摸屏输入设定的系统参数进行速度合成，输出合成速度位置指令并传输至伺服电机，控制可变牵伸罗拉转速变化，实现可变牵伸倍数调节，从而实现并条机自调匀整控制。控制系统应用了工业以太网及工业交换机和新型高速canopen通信技术实现控制伺服速度，提高了装置工作的稳定性和可靠性，通过人机对话触摸屏进行系统参数的人工设定，提高了装置调整的灵活性，更加智能化，并且本实用新型结构简单，降低了企业生产成本，提高企业效益。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本实用新型提供的开环定长检测自调匀整控制装置示意图；

图2附图为本实用新型提供的实施例1开环定长检测自调匀整控制装置结构示意图；

图3附图为本实用新型提供的实施例2开环定长检测自调匀整控制装置结构示意图；

图4附图为本实用新型提供的a眼匀整实时监控曲线图；

图5附图为本实用新型提供的a眼t&g校准界面图；

图6附图为本实用新型提供的ab眼匀整调节界面图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例公开了一种开环定长检测自调匀整控制装置，包括：匀整运算单元、人机对话触摸屏、交换机、控制器、主电机、伺服电机1、若干牵伸罗拉和喂棉重量信号测量系统；

牵伸罗拉包括连接所述主电机的固定牵伸罗拉21和连接伺服电机1的可变牵伸罗拉22；连接主电机的固定牵伸罗拉21上安装有速度传感器23，速度传感器23连接控制器；

匀整运算单元连接交换机、控制器和喂棉重量信号测量系统；人机对话触摸屏连接交换机，通过交换机与匀整运算单元和控制器相互通讯；喂棉重量信号测量系统采集喂棉重量信号和定长匀整信号并传输至匀整运算单元；控制器连接伺服电机1和交换机。

为了进一步优化上述技术方案，主电机驱动带轮三41，带轮三41通过齿形轮42、带轮四43和带轮五44驱动固定牵伸罗拉21。

为了进一步优化上述技术方案，喂棉重量信号测量系统包括喂棉信号测试罗拉、位移传感器和光电编码器一32；位移传感器和光电编码器一32安装在喂棉信号测试罗拉的上，位移传感器、光电编码器一32与匀整运算单元连接；位移传感器采集喂棉重量信号，光电编码器一32产生外部中断信号采集定长匀整信号，并传输至匀整运算单元；匀整运算单元根据喂棉重量信号和定长匀整信号获得匀整速度，并传输至控制器。

为了进一步优化上述技术方案，伺服电机1通过带轮一11和带轮二12与可变牵伸罗拉22驱动连接，带轮一11为减速机z30，带轮二13为减速机z91，减速机z30和减速机z91通过传动带连接可变牵伸罗拉22，减速机z91通过两组带轮驱动φ94的喂棉重量信号测试罗拉；喂棉信号测试罗拉包括凹罗拉311和凸罗拉312，凸罗拉312和凹罗拉311组成测量钳口，位移传感器安装在凸罗拉312上；喂入的棉条纤维通过测量钳口传送至可变牵伸罗拉，纤维直径变化带动凸罗拉312移动，从而位移传感器产生电压变化。当纤维在凸罗拉312和凹罗拉311中间运行，纤维的密度变大时凸罗拉312向外移动，带动所位移传感器产生电压变化。带轮二12通过传动轴驱动连接带轮六13和带轮七14组成的轮组，以及带轮八15和带轮九16组成的轮组，其中带轮14通过传动轴驱动连接喂棉重量信号测量系统，带轮九16通过传动轴连接可变牵伸罗拉22，驱动可变牵伸罗拉22转动，从而使得可变牵伸罗拉22与喂棉信号测试罗拉的转速同步传动。

为了进一步优化上述技术方案，通过人机对话触摸屏设定系统参数，并通过交换机将系统参数发送至控制器和匀整运算单元。

为了进一步优化上述技术方案，速度传感器23采集主电机驱动的固定牵伸罗拉21的主机速度，并传输至控制器；控制器将匀整速度、主机速度及人机对话触摸屏输入设定的系统参数进行速度合成，输出合成速度位置指令并传输至伺服电机1。

为了进一步优化上述技术方案，光电编码器一32产生定长匀整信号，定长匀整信号表示一个定长匀整信号长度c，取值范围为2mm-4mm，典型值为3.786mm。

为了进一步优化上述技术方案，交换机与匀整运算单元、人机界面触摸屏、控制器之间采用工业以太网进行通讯；控制器与匀整运算单元采用canopen总线进行通讯。

为了进一步优化上述技术方案，速度传感器23为光电编码器二，采集固定牵伸罗拉21的速度。

为了进一步优化上述技术方案，合成速度位置指令f2＝n/m×f1×k，其中f1为主机速度；m为控制器内部电子齿轮分母常量；n为匀整运算单元产生的匀整速度，并且通过canopen总线通信向控制器实时传送并更新n值；k为人机对话触摸屏输入设定的系统参数。

为了进一步优化上述技术方案，利用上述自调匀整控制装置实现自调匀整的具体方法步骤如下：

s1：校准喂棉信号测试罗拉，获得喂棉信号测试罗拉的灵敏度s和零点电压值tg0；

s2：设置死区长度值ls和定长匀整信号c，计算获得采集点数i＝ls/c；

s3：利用喂棉信号测试罗拉上的位移传感器采集棉条上每个采集点对应的电压值vi，根据电压值vi和零点电压值tg0，计算获得每个采集点对应的位移bi＝(vi-tg0)/s；

s4：通过启动机器运行棉条自动标定系统，棉条自动标定系统编写有棉条自动标定程序，标定所述喂棉信号测试罗拉信号产生基准位置bi；标定完成后；自动打开自调匀整控制装置的自调匀整开关；

s5：根据基准位置bi和每个采集点对应的所述位移bi，获得伺服电机1的匀整速度；

s6：根据匀整速度和主电机驱动的固定牵伸罗拉21的主机速度通过控制器获得合成速度位置指令，根据合成速度位置指令和采集点顺序生成控制信号，控制牵伸罗拉转速变化，从而达到可变牵伸倍数调整，并对自调匀整产生的各种报警数据进行实时监控和计算。

实施例1

装置包括喂棉重量信号测量系统、匀整运算单元、人机对话触摸屏、交换机、控制器、主电机、伺服电机1和牵伸罗拉；

喂棉重量信号测量系统包括喂棉信号测试罗拉，以及安装在喂棉信号测试罗拉上的喂棉重量位移传感器和光电编码器一32；位移传感器产生喂棉重量信号；光电编码器一32产生定长匀整信号；喂棉重量信号和定长匀整信号传输至匀整运算单元，生成匀整速度；

如图2所示，牵伸罗拉构成两组固定牵伸区和一组可变牵伸区；牵伸区包括固定牵伸罗拉ⅰ、固定牵伸罗拉ⅱ、固定牵伸罗拉ⅲ和可变牵伸罗拉ⅳ；固定牵伸罗拉ⅰ和固定牵伸罗拉ⅱ组成一组固定牵伸区，固定牵伸罗拉ⅱ和固定牵伸罗拉ⅲ构成一组固定牵伸区；固定牵伸罗拉ⅲ和可变牵伸罗拉ⅳ构成可变牵伸区，形成后区为可变牵伸结构；固定牵伸罗拉ⅰ、固定牵伸罗拉ⅱ、固定牵伸罗拉ⅲ与主电机驱动连接，可变牵伸罗拉ⅳ与伺服电机1驱动连接；牵伸罗拉ⅰ上安装有速度传感器23，采集主电机驱动产生的主机速度信号，并传输至控制器；

棉条由棉条喂入口输入，依次经过可变牵伸罗拉ⅳ、固定牵伸罗拉ⅲ、固定牵伸罗拉ⅱ和固定牵伸罗拉ⅰ由棉条输出口输出；伺服电机1同时也要驱动喂棉重量信号测量系统及棉条喂入口的其它传动机构。

匀整运算单元通过canopen总线与控制器进行连接通讯；人机对话触摸屏采用以太网通过交换机分别与匀整运算单元和控制器进行连接通讯；

控制器根据匀整运算单元传输的匀整速度、主机速度及人机对话触摸屏输入设定的系统参数进行速度合成，输出合成速度位置指令并传输至伺服电机进行可变牵伸罗拉ⅳ的转速的调整控制，实现并条机的自调匀整功能。

装置中前区为固定牵伸，后区为可变牵伸，可通过人机界面设置后区基本牵伸倍数，即可变牵伸罗拉ⅳ与固定牵伸罗拉ⅲ的基本转速。

实施例2

装置包括喂棉重量信号测量系统、匀整运算单元、人机对话触摸屏、交换机、控制器、主电机、伺服电机1和牵伸罗拉；

喂棉重量信号测量系统包括喂棉信号测试罗拉，以及安装在喂棉信号测试罗拉上的喂棉重量位移传感器和光电编码器一32；位移传感器产生喂棉重量信号、光电编码器一32产生定长匀整信号，采集到的定长匀整信号和其对应的喂棉重量信号传输至匀整运算单元，生成匀整速度；

如图3所示，牵伸罗拉构成一组可变牵伸区和一组固定牵伸区；牵伸罗拉包括固定牵伸罗拉ⅰ、可变牵伸罗拉ⅱ和可变牵伸罗拉ⅲ；固定牵伸罗拉ⅰ和可变牵伸罗拉ⅱ构成可变牵伸区，可变牵伸罗拉ⅱ和可变牵伸罗拉ⅲ构成固定牵伸区，形成前区为可变牵伸，后区为固定牵伸结构；主电机连接固定牵伸罗拉ⅰ，伺服电机连接可变牵伸罗拉ⅱ和可变牵伸罗拉ⅲ，可变牵伸罗拉ⅱ和可变牵伸罗拉ⅲ通过带轮机械驱动连接，可变牵伸罗拉ⅱ和可变牵伸罗拉ⅲ之间形成的牵伸倍数固定，可通过改变带轮减速比调节固定牵伸倍数；固定牵伸罗拉ⅰ上安装有速度传感器23，采集主电机驱动产生的主机速度信号，并传输至控制器；

棉条由棉条喂入口输入，依次经过可变牵伸罗拉ⅲ、可变牵伸罗拉ⅱ和固定牵伸罗拉ⅰ由棉条输出口输出；可变牵伸罗拉ⅱ和可变牵伸罗拉ⅲ由伺服电机1驱动，可同步改变转速，从而改变可变牵伸罗拉ⅱ与固定牵伸罗拉ⅰ之间的牵伸倍数，同时也要驱动喂棉重量信号测量系统及棉条喂入口的其它传动机构。

匀整运算单元通过canopen总线与控制器进行连接通讯；人机对话触摸屏采用以太网通过交换机分别与匀整运算单元和控制器进行连接通讯；

控制器根据匀整运算单元传输的匀整速度、主机速度及人机对话触摸屏输入设定的系统参数进行速度合成，输出合成速度位置指令并传输至伺服电机进行可变牵伸罗拉ⅱ和可变牵伸罗拉ⅲ的转速的调整控制，实现并条机的自调匀整功能。

装置中前区为可变牵伸，后区为固定牵伸，可通过人机界面设置前区基本牵伸倍数，即可变牵伸罗拉ⅱ与固定牵伸罗拉ⅰ的基本转速。

实施例3

人机对话触摸屏设定的系统参数通过交换机与控制器、匀整运算单元互通讯，可以通过简单的操作进行系统参数的人工灵活调整，为使用自调匀整和调节提供了方便，实现了智能化的人机交换。通过人机对话触摸屏实现并条机自调匀整主要功能的显示和调节，其中：如图4所示为显示匀整实时监控曲线；如图5所示为喂棉机械检测机构和测量传感器之间的校正，简称t&g校准，用t表示凸罗拉312，用g表示凹罗拉311，能够进行并条机自调匀整喂棉重量测量系统2校准；图6所示为在人机对话触摸屏上实现自调匀整常用设置及调节功能界面。

如图4所示为显示匀整实时监控曲线，其中，红色曲线为bi变化％，表示喂棉信号相对基准信号变化的百分比；黄色曲线为di变化％，表示牵伸倍数相对基本牵伸变化的百分比。通过这两条曲线简洁反应了动态自调匀整系统的工作状态及牵伸调整的比例关系，为实时了解和掌握自调匀整工作状态提供了科学的依据。

如图5所示为在人机界面触摸屏上实现人机对话的校准功能界面，图示为“a眼t&g校准”，校准过程：(1)在t&g中加入2mm标准量规，并在tg第一点校准距离输入2.00mm，按下校准键系统自动产生对应第一点电压值；(2)在t&g中加入6mm标准量规，并在tg第二点校准距离输入6.00mm，按下校准键系统自动产生对应第二点电压值；完成后系统自动产生新的喂棉信号测量罗拉的灵敏度s和零点电压值tg0；在线解决了机械检测机构和测量传感器之间的校正功能，为自调匀整工作提供喂棉重量测量的正确信号。

如图6所示为触摸屏上实现人机对话的自调匀整常用设置界面，实现自调匀整常用参数的设置和简洁操作的功能，并条机开始工作后按下匀整校定按键，进行自动校定，校定完成后匀整状态自动打开；关于参数设置，其中“死区长度”和“放大量βi”是自调匀整的主要参数，目标重量是输入需要的基准重量，实测重量是输入日常离线仪器测量的重量，开机后按下“匀整校定”按钮系统程序自动标定，标定完成后“匀整状态”自动置为“开”，输入正常调节参数“实测重量”和“目标重量”系统自动执行输出重量调节；为使用自调匀整和调节提供了方便；实现了智能化的人机交换。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

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