CN117663984A - 自动判断纱棒状态的方法及所使用的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了自动判断纱棒状态的方法及装置，包括以下步骤：当纱棒在传送带上匀速通过光幕时，单片机会获取多组遮挡数据，并形成数组，数组长度可近似认为是纱棒的长度，数组元素的值是不同截面的直径尺寸，同时采用以下三种方法判断纱棒状态：（1）、数组首元素和末元素进行对比；（2）、将获得的数组进行适当分组并对每一组进行平均值运算，再将分组的首组和末组进行对比；（3）、对数组首元素的尺寸与纱棒的大头基准尺寸对比，将以上三种判断方法的结果进行投票，得票数最多的一种结果为最终结果。本发明的有益效果是对纱棒状态判断的准确度提高明显，通过自适应算法自动迭代更新基准尺寸和基准长度尺寸，解决测量干扰引起的低概率误判。
Description
技术领域
本发明涉及纺织机械设备领域，尤其是涉及络筒机自动投纱机上的纱棒大小头识别方法及装置。
背景技术
纺织行业作为主要的劳动密集型行业之一，具有较高的人工成本，特别是作为纺织行业的重要环节的络筒工序，一台络筒机需要配备3-5名插纱工人才能完成日常生产，插纱工人每天重复拿取管纱、抽取线头、放入纱库的机械动作。而且，络筒车间普遍存在噪音污染大、空气中存在大量的短小纤维的问题，从而威胁工人的身体健康。因此，对络筒车间进行智能化改造，以降低纺织厂用工压力、提高工作效率及改善工人工作环境成为了现在亟待解决的问题。
如中国发明专利公开号CN114803708A公开了投纱机器人，包括安装座；整理模块，设置于安装座，整理模块用于将多个管纱按照预设方式排布；整形模块，与整理模块相连，整形模块用于从按照预设方式排布的多个管纱上获取对应的线头；以及投料模块，与整形模块的相连，投料模块用于将已获取对应的线头的多个管纱的多个线头捻合，并将捻合线头后的多个管纱投放至预设位置。
又如中国实用新型专利公开号CN216549035U公开了自动投纱机用管纱整理装置，包括输送皮带，及识别整理区；所述输送皮带与自动投纱机的管纱提升装置相衔接；所述输送皮带的末端设有识别整理区；所述识别整理区包括视觉识别装置、推料装置、剔料板装置、回收箱、落料通道；所述管纱整理区域的输送皮带的一侧设有所述推料装置；在所述管纱整理区域的输送皮带的另一侧设有管纱落料区域。
上述专利的整理模块或者视觉识别装置都能对管纱（纱棒）进行规格、大小头检测，但检测精度不够，由于纱棒的长短不一，有些纱棒大小端尺寸接近，检测的准确度得不到保障。
发明内容
本发明要解决的技术问题是现有的纱棒大小头检测方法不准确，为此提供一种自动判断纱棒状态的方法及所使用的装置。
本发明的技术方案是：自动判断纱棒状态的方法，包括以下步骤：利用单片机与测量光幕建立通讯周期，以通讯周期作为测量节拍，每通讯一次，既获取一次当前通过光幕的纱棒所遮挡的光轴光点数，单片机通过遮挡的光点数计算当前通过光幕的物体尺寸，当纱棒在传送带上匀速通过光幕时，单片机会获取多组遮挡数据，并形成数组，数组长度可近似认为是纱棒的长度，数组元素的值是不同截面的直径尺寸，同时采用以下三种方法判断纱棒状态：（1）、数组首元素和末元素进行对比；（2）、将获得的数组进行适当分组并对每一组进行平均值运算，再将分组的首组和末组进行对比；（3）、对数组首元素的尺寸与纱棒的大头基准尺寸对比，将以上三种判断方法的结果进行投票，得票数最多的一种结果为大小头最终结果，如果数组的长度超过高阈值认为超长，数组长度小于低阈值认为是异物，如果测量直径超过高阈值认为纱线过粗，如果测量整体直径小于低阈值认为是空管。
上述方案中所述纱棒的大头基准尺寸、纱棒的基准长度、长度高阈值、长度低阈值、直径高阈值和直径低阈值通过自适应算法迭代更新。
自动判断纱棒状态的方法所使用的装置，包括：单片机、测量光幕、传送带和纱棒，所述纱棒在传送带上，所述测量光幕在传送带两侧用于测量纱棒，所述单片机与测量光幕信号连接。
上述方案中所述测量光幕的测量部件是测量光栅。
本发明的有益效果是对纱棒状态判断的准确度提高明显，通过自适应算法自动迭代更新大小头的基准尺寸和基准长度尺寸，解决测量干扰引起的低概率误判问题，在多规格换产时能够自动迭代更新测量参数，根据迭代的基准尺寸可判断出通过测量光幕的物体是否为异物、叠纱、干扰等情况，可判断出超长纱和拖尾纱。
附图说明
图1是本发明的优选例的流程图；
图2是本发明的自动判断纱棒状态的装置示意图；
图中，1、测量光幕，2、传送带，3、纱棒。
具体实施方式
下面结合附图 ，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
自动判断纱棒状态的方法，包括以下步骤：利用单片机与测量光幕建立通讯周期，以通讯周期作为测量节拍，每通讯一次，既获取一次当前通过光幕的纱棒所遮挡的光轴光点数，单片机通过遮挡的光点数计算当前通过光幕的物体尺寸，当纱棒3在传送带2上匀速通过光幕时，单片机会获取多组遮挡数据，并形成数组，数组长度可近似认为是纱棒的长度，数组元素的值是不同截面的直径尺寸，同时采用以下三种方法判断纱棒状态：（1）、数组首元素和末元素进行对比；（2）、将获得的数组进行适当分组并对每一组进行平均值运算，再将分组的首组和末组进行对比；（3）、对数组首元素的尺寸与纱棒的大头基准尺寸对比，将以上三种判断方法的结果进行投票，得票数最多的一种结果为大小头最终结果，如果数组的长度超过高阈值认为超长，数组长度小于低阈值认为是异物，如果测量直径超过高阈值认为纱线过粗，如果测量整体直径小于低阈值认为是空管。
传送带2起到将纱棒水平运输的作用，可将纱棒水平匀速通过测量光幕；测量光幕1起到对纱棒的尺寸进行测量，并判断纱棒的方向和是否是小纱（坏纱）等。
传送带承载纱棒水平匀速的通过测量装置，测量装置会将纱棒是大头朝前还是小头朝前信号、是否是坏纱等信息通知PLC，PLC根据获取的信号利用大小头调方向机构将纱棒大头调整至垂直向下的状态。如果是坏纱PLC通过坏纱剔除机构抛至坏纱出口。
测量装置是核心部件，起到判断纱型和方向的关键作用，所以特意对此研发了光幕大小头测量装置。出于成本和实际精度需求考虑系统拟用测量光幕作为测量部件，由于光幕光轴制作工艺布局限制，目前市场绝大多数数光幕光轴间距定义在5mm。而本系统采用更精细光轴间距的测量光栅作为测量部件。
为获得较高的工作效率，系统采用通过式测量方式，由于纱棒在传送带上不停滞所以测量效率高。被测纱棒匀速运动状态下连续测量纱棒的多组截面尺寸，将采集的截面尺寸进行综合处理获得纱棒大小头信息，同时根据纱棒长度信息和直径信息等推算纱棒是否是正常可用的纱棒或者坏纱。
细节如下：
首先利用单片机与测量光幕建立稳定高速的通讯周期，以通讯周期作为测量节拍，每通讯一次，既获取一次当前通过光幕的物体所遮挡的光轴光点数。单片机通过遮挡的光点数计算当前通过光幕的物体尺寸，在无物体通过时光幕无光电遮挡。
当纱棒匀速通过光幕时，单片机会获取多组遮挡数据，并形成数组。由于通讯周期的是固定的，数组长度可近似认为是纱棒的长度，数组元素的值是不同截面的直径尺寸。
如果数组的长度超过高阈值认为超长（坏纱），数组长度小于低阈值认为是异物（坏纱），如果测量直径超过高阈值认为纱线过粗（坏纱），如果测量整体直径小于低阈值认为是空管（坏纱）。
正常情况下根据数组的首、未元素值就能对比出纱棒的大小头，但由于纱棒的长短不一，有些纱棒大小端尺寸接近，并且直径、形状不同的纱棒通过光幕的角度不同，加上光幕的测量精度低容易受外部物体反射干扰，导致以首未数组对比的方法得出的结果错误率很高。经常出现纱棒大小头误判。所以在此基础上进行了如下改进，同时采用三种判断方法：（1）、数组首元素和末元素进行对比；（2）、将获得的数组进行适当分组并对每一组进行平均值运算，再将分组的首组和末组进行对比；（3）、对数组首元素的尺寸与纱棒的大头基准尺寸对比，将以上三种判断方法的结果进行投票，如果3个结果中有两个以上判断为大头的个则判为大，反之判为小。
经过对比此算法对判断的准确度提高明显，但依旧不能解决测量干扰引起的低概率误判，误判的主要原因是测量精度低，大小头的基准尺寸会随测量光幕安装位置的变换变动，测量光幕会随纱棒的颜色反光度变化影响测量精度。不同品种纱棒的长度和大小头直径是不相同的，为了适应多品种测量而不需要设置大小头基准尺寸特意引入自适应长度算法，和自适应大小头基准尺寸算法，程序可根据过往数据自动迭代更新大小头的基准尺寸和基准长度尺寸等值。根据迭代的基准尺寸可判断出通过测量光幕的物体是否为异物、叠纱、干扰等情况，可判断出超长纱和拖尾纱。超长纱（Oversized yarn）：指纺纱过程中，由于各种原因导致部分纱线的线密度超过了预定的要求。这可能是由于纱线粗细不均匀、纺纱机的故障或操作失误等原因引起的。超长纱会影响织物的品质和纺织机械的正常运转。拖尾纱（Trail yarn）：指纺纱过程中纱线未被完全切断，而产生的末端残余纱线。在纺纱机的运转过程中，如果纱线切断不完全或者拉断后没有及时处理，就会造成残留的纱线在织布过程中飘出来形成拖尾纱。拖尾纱会影响织布的光滑度、均匀度和外观质量。如图1所示，单片机与测量光幕通信获得测量数据，掩码过滤计算直径，如果直径>10mm，认为是有效数据，低于10mm的的数据认为是无效数据，再检测平带（传送带）是否运行，如果不运行则回到继续获取测量数据的步骤，如果运行则将采集直径压入数组A[ ]，再回到获取测量数据的步骤，低于10mm的的数据认为是无效数据；如果有标准物体通过光幕，则通过过程中测量的数据始终是大于10mm的，测量过程会不断往数组写数据并且数组下标递增。当物体通过后测量值会小于10mm，一旦检测到直径小于10mm则停止写数组，再判断数组长度是否>20，如果>20说明之前有东西通过。如果<20说明之前没有物体通过或有很短的异物通过，没有物体通过执行清空数组操作，为接收新数据做准备。定义数组长度＞20，一方面是因为采集的数据数少代表通过光幕的物体长度很短，为无效数据。之所以将判断标准设计为20是因为后期需要对数据进行20分组，如果数据少于20后期的分组不能进行。A[ ]数组代表原始采集的数据数组；对A[ ]数组进行20分组计算平均值获得A20数组，A20[ ]是数据20分组取后组内取平均值的新数组；将A20[0]、A20[20]对比投票，如果自适应基数满足，对自适应阈值进行更新，再进行自适应尺寸判断投票，自适基数，是满足开启自适应计算的最低往期数据的数量。主要是首次开机时没有基础数据，需要先填充数据。再对A[ ]数组的首末数据进行投票，进行综合判断，信号综合输出，返回到获取测量数据的步骤，如果自适应基数不满足，则进行综合判断。
Claims (4)
1.自动判断纱棒状态的方法，其特征是：包括以下步骤：利用单片机与测量光幕建立通讯周期，以通讯周期作为测量节拍，每通讯一次，既获取一次当前通过光幕的纱棒所遮挡的光轴光点数，单片机通过遮挡的光点数计算当前通过光幕的物体尺寸，当纱棒在传送带上匀速通过光幕时，单片机会获取多组遮挡数据，并形成数组，数组长度可近似认为是纱棒的长度，数组元素的值是不同截面的直径尺寸，同时采用以下三种判断方法判断纱棒状态：（1）、数组首元素和末元素进行对比；（2）、将获得的数组进行适当分组并对每一组进行平均值运算，再将分组的首组和末组进行对比；（3）、对数组首元素的尺寸与纱棒的大头基准尺寸对比，将以上三种判断方法的结果进行投票，得票数最多的一种结果为大小头最终结果。
2.如权利要求1所述的自动判断纱棒状态的方法，其特征是：所述纱棒的大头基准尺寸、纱棒的基准长度、长度高阈值、长度低阈值、直径高阈值和直径低阈值通过自适应算法迭代更新。
3.如权利要求1-2任一所述的自动判断纱棒状态的方法所使用的装置，其特征是：包括：单片机、测量光幕（1）、传送带（2）和纱棒（3），所述纱棒在传送带上，所述测量光幕在传送带两侧用于测量纱棒，所述单片机与测量光幕信号连接。
4.如权利要求3所述的自动判断纱棒状态的方法所使用的装置，其特征是：所述测量光幕的测量部件是测量光栅。
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