专利汇可以提供一种非接触式纱线张力检测系统及方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种非 接触 式 纱线 张 力 检测系统及方法,包括用于传导纱线的导纱轮,还包括由线阵CCD 图像采集 装置组成的探测头、FPGA芯片、用于为FPGA芯片供电的电源、PC上位机,线阵CCD图像采集装置包括平行 光源 、依次位于平行光源的通过路径上的棱镜、成像透镜和线阵CCD 传感器 ,在平行光源照射下,纱线的阴影成像在线阵CCD传感器上,线阵CCD传感器检测纱线的阴影大小变化,将阴影大小变化 信号 传送到ADC转换器中,ADC转换器负责将接收到 模拟信号 转化为 数字信号 送进FPGA芯片中进行运算得出纱线的 张力 值。本发明可以在细纱机不间断工作的过程中,通过非接触的方式测量 纺纱 过程中的纱线张力值,比现有的接触式纱线测量方式有着更高的 精度 。,下面是一种非接触式纱线张力检测系统及方法专利的具体信息内容。
1.一种非接触式纱线张力检测系统,包括用于传导纱线的导纱轮,导纱轮由电机驱动,其特征在于,还包括由线阵CCD图像采集装置组成的探测头、FPGA芯片、用于为FPGA芯片供电的电源、PC上位机,所述线阵CCD图像采集装置包括平行光源、依次位于平行光源的通过路径上的棱镜、成像透镜和线阵CCD传感器,所述纱线穿过棱镜与成像透镜之间的间隙且纱线与线阵CCD传感器的光电阵列平行,线阵CCD传感器采集纱线直径的阴影相对应的电信号,线阵CCD传感器的输出端通过ADC转换器连接FPGA芯片的I/O口,ADC转换器将线阵CCD传感器采集纱线直径的阴影相对应的电信号转化为数字信号,FPGA芯片通过运算得出代表纱线张力值的数据,FPGA芯片的输出端通过电机驱动电路与电机连接,PC上位机通过USB单元与FPGA芯片进行数据传输。
2.根据权利要求1所述的非接触式纱线张力检测系统,其特征在于:所述FPGA芯片的输出端还连接有报警模块。
3.根据权利要求1所述的非接触式纱线张力检测系统,其特征在于:所述线阵CCD传感器采用日本TOSHIBA公司的TCD1209D图像传感器。
4.根据权利要求1所述的非接触式纱线张力检测系统,其特征在于:所述FPGA芯片采用Altera公司的EP4CE6芯片。
5.根据权利要求1所述的非接触式纱线张力检测系统,其特征在于:所述平行光源为发光二极管。
6.一种非接触式纱线张力检测方法,其特征在于:利用权利要求1-5中任一所述的非接触式纱线张力检测系统进行检测,具体步骤如下:
电机驱动导纱轮传导纱线运行时,纱线穿过棱镜与成像透镜之间的间隙,平行光源照射着纱线并通过棱镜与成像透镜后,纱线的阴影成像在线阵CCD传感器上,线阵CCD传感器检测纱线的阴影大小变化,将阴影大小变化信号传送到ADC转换器中,ADC转换器负责将接收到模拟信号转化为数字信号送进FPGA芯片中进行运算得出纱线的张力值,并通过PC上位机的显示器显示纱线的张力值结果。
7.根据权利要求6所述的非接触式纱线张力检测方法,其特征在于:所述FPGA芯片运算纱线张力值的具体过程为:
假设纱线为弹性体,由材料力学,纱线的横向应变为:
ε1=△d/d,
式中,△d为纱线在外力作用下的线径变化值;d为纱线原始直径;
纱线横向应变与轴向应变关系为:
Ε=ε1/μ,
式中,μ为纱线泊松比;
轴向应力为:
δ=P/S=Eε=Eε1/μ,
式中,S为纱线截面积;P为纱线张力;E为纱线弹性系数;
将S=πd2/4及ε1=△d/d式代入δ=P/S=Eε=Eε1/μ中得:
P=(πEd△d)/4π
由于线阵CCD传感器检测纱线的阴影大小变化即为△d,由公式P=(πEd△d)/4π获得纱线张力。
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