[发明专利]织针实时监测装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及纺织工业的针织机，特别是一种织针实时监测装置和方法，可实时监测针织机作业过程中织针的损坏状况，包括针钩断裂、针头断裂或过度弯曲，并及时发出警报。

背景技术

针织机是现代纺织生产普遍使用的设备。在针织机的作业过程中，针织机床上一端具有针钩的织针往复运动钩取纱线，并将纱线牵拉进入线圈或者各种结构而形成针织物。一旦织针出现损坏，例如针钩、针头断裂或过度偏弯而未被发现，则钩取和牵拉纱线的动作没有完成，织物上会产生连续的疵点或缝隙，严重影响织品质量，织物成品率下降。因此，针织机工作过程中有必要对织针状态进行实时监控，在探测到织针损坏或异常以后立即报警并停止针织机的作业，以进行织针更换或复检。

在先技术一（参见“基于机器视觉的织物疵点在线自动检测方法及其装置”，中国专利号201110052541.5，发明人薛云灿，刚建勋，杨启文，孙宁，沈继冬）利用工业摄像机在线采集织物图像并与标准图像模板比对，判断疵点类型并报警。该装置借由疵点产生后停机检查针头状态来判断是否有损坏织针出现，但这种方法存在以下不足：

1、实时反馈性较弱。该技术通过对织物疵点的检测而间接检测织针状态，发现织物出现疵点后再停机检查损坏织针，反应时间较长，造成的织物废品率高。

2、检测技术难度大。该技术通过实时图像处理方法实现，需要专用的算法与标准图像模板比对，需要开发专用的图像处理软件,计算量大，需要大容量、高速计算机系统。

在先技术二（参见“圆型针织机织针缺陷探测装置”，美国专利No.3904529，发明人中村）依据反射光检测的方法，在针织机针床附近设置一个发光光源，采用一根光纤或光纤束作为反射光接收探头，探头对准织针针钩外侧，针钩反射的光由光纤或光纤束近距离接收后，由光电探测器转换为电信号进行处理。当针钩损坏时，反射光强度发生变化。由此，信号处理系统判别织针状态。该装置存在以下不足：

1、工作距离过近。为保证较多反射光进入光纤，以被光电探测器接收并处理，光纤或光纤束一端距离织针必须靠近，约在3mm以内，在安装、调试和使用时光纤较易与织针硬接触，导致光纤或织针的损伤。

2、采用分体结构，安装工序较多，占用空间大。由于光源和光纤或光纤束需要同时对准织针针钩外侧，因此需要在织针针钩外侧留出足够大的空间放置光源和光纤或光纤束。

发明内容

本发明的目的在于克服上述在先技术的不足，提供一种织针实时监测装置和方法，该装置能够及时准确地探测到损坏的织针，包括针钩断裂、针头断裂或过度弯曲的织针并及时发出警报，可显著提高针织品的质量，该装置具有工作距离长、体积小、实时性强和成本低的特点。

本发明的技术解决方案如下：

一种织针实时监测装置，特点在于该装置包括Y字型光纤束、变倍成像光学镜组、探测光源模块、光电探测器和信号处理模块，所述的Y字型光纤束由两束光纤束的一端合并另一端保持分开的三端：光纤束合并端，探测光光纤端和反射光光纤端构成，所述的探测光光纤端的端面与探测光源模块发出的光束耦合，反射光光纤端的端面与所述的光电探测器耦合，所述的光纤束合并端的端面置于变倍成像光学镜组的物平面。

所述的Y字型光纤束的合并端的端面形状呈矩形或条状，由多根光纤端面紧密排列而成，所述的光纤束分开的两端的端面形状呈圆形，仍由多根光纤端面紧密排列而成。

所述的光纤束合并端的端面形状呈两个长边紧靠的矩形或条状，包括三种结构：

所述的探测光光纤端和反射光光纤端的光纤端面分别紧密排列成两个矩形；

所述的探测光光纤端和反射光光纤端的光纤相互交错，紧密排列成一个矩形；

所述的探测光光纤端对应的光纤分布于平行于长边的中心线附近，反射光光纤端对应的光纤分布于两侧，紧密排列成矩形。

所述的变倍成像光学镜组由依次的第一凸透镜和第二凸透镜构成，所述的第一凸透镜和第二凸透镜具有变倍成像功能。

所述的变倍成像光学镜组的光轴与织针的针杆呈45°角放置，使光斑成像位置正对针钩弯曲的外表面重合。

所述的探测光源模块包括光源和光源驱动电路，由光源驱动电路发出一定频率的方波信号对光源进行强度调制。

所述的信号处理模块包括比较器、微控制器、显示器和报警器，所述的比较器的输入端分别与微控制器的输出端、光电探测器的输出端相连，比较器的输出端与微控制器的输入端相连，所述的显示器的输入端与微控制器的输出端相连，所述的报警器的输入端与微控制器的输出端相连。