[發(fā)明專(zhuān)利]用于紡紗運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)的傳感器、無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)及其方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310506590.0
• 申請(qǐng)日: 2013-10-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103572441A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石美紅;段俊瑞;姜壽山;宇恒星;趙輝;韓田革;王臻躍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安工程大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): D01H13/32
• 分類(lèi)號(hào): D01H13/32;G01D21/02
• 代理公司: 西安弘理專(zhuān)利事務(wù)所 61214
• 代理人: 羅笛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無(wú)線傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于紡紗運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)的傳感器，以及利用該傳感器所設(shè)計(jì)的無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)，本發(fā)明還涉及采用上述無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)進(jìn)行紡紗運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)的方法。?

背景技術(shù)

在紡織品生產(chǎn)過(guò)程中，實(shí)時(shí)監(jiān)控產(chǎn)品的質(zhì)量和成本是企業(yè)精細(xì)化管理中非常重要的內(nèi)容之一，其中，紡紗運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是紡織品質(zhì)量成本控制和管理中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一。目前，我國(guó)紡紗廠大都根據(jù)紡紗的捻線捻度和設(shè)定的紡紗機(jī)錠子轉(zhuǎn)速，估算錠子上的紗線線速，通過(guò)人工來(lái)回巡查監(jiān)視每個(gè)錠子出現(xiàn)的紡紗斷頭。但是，這些手段缺乏主動(dòng)性、實(shí)時(shí)性和精確性，難以適應(yīng)現(xiàn)代制造企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量成本管理的需求。我國(guó)是紡織品制造大國(guó)，降低成本費(fèi)用、提高產(chǎn)品質(zhì)量是關(guān)系國(guó)計(jì)民生的大事。?

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)，為企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)的精細(xì)化監(jiān)管提供了重要的平臺(tái)。它可以將生產(chǎn)管理的對(duì)象延伸至更小的“單位”，從感知、傳輸?shù)街悄芴幚恚瑸槠髽I(yè)生產(chǎn)過(guò)程管理提供更為全面、主動(dòng)、實(shí)時(shí)的精細(xì)數(shù)據(jù)信息，也為產(chǎn)品質(zhì)量的全程監(jiān)控與追溯提供重要的數(shù)據(jù)依據(jù)，積極推進(jìn)了企業(yè)管理能力的提升。然而，物聯(lián)網(wǎng)的特征是以感知為目的，感知技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)之一，即不同的監(jiān)控對(duì)象，需要不同的傳感技術(shù)和監(jiān)測(cè)方法。因此，研究開(kāi)發(fā)一種用于紡紗運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)的傳感器、無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)及其方法勢(shì)在必?行。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用于紡紗運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)的傳感器，實(shí)現(xiàn)錠子上的紡紗運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)的在線自動(dòng)采集，解決現(xiàn)有依靠人工監(jiān)視手段所帶來(lái)的成本高問(wèn)題；?

本發(fā)明的另一目的是提供一種利用上述傳感器所設(shè)計(jì)的無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)對(duì)錠子上的紡紗運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線自動(dòng)采集、檢測(cè)與計(jì)算處理，并通過(guò)無(wú)線傳輸技術(shù)傳遞至無(wú)線網(wǎng)中，送至上位機(jī)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，給紡紗生產(chǎn)部門(mén)提供實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的錠子紡紗運(yùn)行狀態(tài)信息，以解決現(xiàn)有監(jiān)測(cè)手段所帶來(lái)的時(shí)間滯后、不準(zhǔn)確的問(wèn)題；?

本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供一種采用上述無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)進(jìn)行紡紗運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)的方法，通過(guò)本發(fā)明的方法，主動(dòng)、實(shí)時(shí)、精確地計(jì)算出錠子上紡紗的紗線斷頭、紗線線速、捻線捻度等數(shù)據(jù)，解決現(xiàn)有監(jiān)測(cè)方法所帶來(lái)的不精確的問(wèn)題。?

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：用于紡紗運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)的傳感器，由具有特殊結(jié)構(gòu)的柵狀電極的雙面印刷電路板制成，在印刷電路板的正面，數(shù)個(gè)很細(xì)的電極等距并相互連接在一起形成一個(gè)電極柵，稱(chēng)其為屏蔽柵，其輪廓形成一個(gè)矩形；在印刷電路反面，比正面屏蔽柵數(shù)量少一個(gè)的電極也相互連接在一起，每個(gè)電極正好位于屏蔽柵兩個(gè)電極空隙，其輪廓也形成一個(gè)矩形。?

本發(fā)明所采用的另一技術(shù)方案是：用于紡紗運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)的無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)，包括依次連接的傳感器、信號(hào)處理模塊、嵌入式微處理器及電源，嵌入式微處理器的輸出通過(guò)無(wú)線傳輸技術(shù)與無(wú)線傳感網(wǎng)連接；嵌入式微處理器選用內(nèi)集有無(wú)線射頻RF收發(fā)器的CC2530芯片；所述的電源通過(guò)電池供電。?

本發(fā)明所采用的第三個(gè)技術(shù)方案是：紡紗運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，具體按照以下步驟實(shí)施：?

步驟1：當(dāng)紗線以某一速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，利用紗線攜帶的隨機(jī)靜電荷，經(jīng)傳感器的靜電感應(yīng)和空間濾波，獲得一個(gè)含有頻率分量的脈波和低頻干擾的混雜信號(hào)，具體按照以下步驟實(shí)施：?

假設(shè)在紗線僅有一個(gè)點(diǎn)電荷，傳感器的信號(hào)采集原理如下：?

（1）紗線以某一速度相對(duì)于傳感器運(yùn)動(dòng)；?

（2）當(dāng)該點(diǎn)電荷經(jīng)過(guò)信號(hào)柵上的某一電極，即恰位于屏蔽柵的兩個(gè)電極間隙處，那么，在該電極處產(chǎn)生電壓信號(hào)，但它在其他鄰近的電極處，即位于屏蔽柵的電極上，就無(wú)感應(yīng)或很小的干擾感應(yīng)電壓信號(hào)；?

如果信號(hào)柵上的電極沒(méi)連接在一起，那么，當(dāng)紗線以某一速度經(jīng)過(guò)傳感器運(yùn)動(dòng)時(shí)，該點(diǎn)電荷在信號(hào)柵的每個(gè)電極上產(chǎn)生一個(gè)電壓信號(hào)U_s(t)，而相鄰的兩個(gè)電極上產(chǎn)生的電壓信號(hào)U_s(t)和U_s(t+1)將會(huì)有一個(gè)Δt的時(shí)間差；?

如果將信號(hào)柵上的所有電極連接在一起，那么，當(dāng)紡紗運(yùn)行未發(fā)生斷頭時(shí)，將在傳感器的輸出端得到一個(gè)具有周期為Δt的脈波電壓信號(hào)U_s(t)，否則，將在傳感器的輸出端得到的是一個(gè)無(wú)脈波的電平信號(hào)即意味著該錠子上的紡紗紗線出現(xiàn)斷頭；?