棉条牵伸方法及其设备转让专利
申请号 : CN200680015532.6
文献号 : CN101171375B
文献日 : 2010-06-09
发明人 : P·巴拉克里施南
申请人 : 丝瑞阿亚纳纺纱和编织有限公司 , P·巴拉克里施南
摘要 :
本发明涉及通过确保输出的每单位长度的前端分布均匀而执行匀整的方法。本发明特别涉及织物混合纤维的牵伸方法，方法包括探测进料中前端的变化，计算使输出变化最小所需的修正并在运行中应用修正。
权利要求 :
1.一种使用构成进料的成分纤维的特性来调节由织物纤维组成的棉条的牵伸的方法，所述方法包括：a.从进料厚度和进料厚度变化检测前纤维端的分布，所述进料厚度和进料厚度变化是位置或时间序列或二者的组合的函数；
b.计算代表整个进料的平均特性，作为代表测量点处配置特性的脉冲响应，以获得对输入的修正和所得输出之间的关系；
c.使用上述的对输入的修正和所得输出之间的关系，计算使输出的厚度变化最小化所需的修正的时间序列；以及d.施加修正。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述变化是静态和/或非静态的。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述变化包括不影响进料的统计特性的进料的微观水平变化。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述变化的检测与所述进料厚度中的静态和非静态变化相关联。
5.如权利要求1所述的方法，其中计算进料中的微观水平变化，以便在牵伸辊处施加适当的修正。
6.一种纤维牵伸系统，其具有用于测量、计算、控制和修正所引入的纤维的进料厚度中的静态和/或非静态变化的装置，所述纤维牵伸系统包括：a.阻尼弹簧-质量系统，其由下述部件组成i.至少一对扫描辊；
ii.减震器；
iii.加速仪；和
iv.位移传感器；
b.进料辊；
c.具有位置传感器的中辊；
d.具有位置传感器的输出辊；
e.输出侧传感器；
f.运动控制器；和
g.计算并协调所有测量和修正的控制器。
7.如权利要求6所述的系统，其中引起进料厚度变化的前纤维端分布是根据进料向扫描辊施加的力的数据而计算的。
8.如权利要求6所述的系统，其中施加于扫描辊上的力是根据加速度来测量的。
9.如权利要求6所述的系统，其中所述阻尼弹簧-质量系统的所述扫描辊设计为具有接近恒定的加速度。
10.如权利要求6所述的系统，其中由扫描辊和输出侧传感器计算的数据用于计算所需修正的时间序列。
11.如权利要求6所述的系统，其中在计算中要考虑纤维长度分布的变化、纤维定向程度、弯钩状纤维的存在、纤维细度的变化。
12.如权利要求11所述的系统，其中可根据得自扫描辊的数据的任何给定时间序列和牵伸辊处的修正行为的时间序列估算输出的厚度。
13.如权利要求12所述的系统，其中将计算所得的输出的厚度的时间序列与所述输出侧传感器的输出侧测量进行比较以使整个系统自动修正。
14.如权利要求13所述的系统，其中交叉校准传感器的测量。
15.如权利要求13所述的系统，其中测量和修正是同步的。
说明书 :
技术领域
本发明涉及一种织物混合纤维的牵伸方法，其包括检测进料厚度的变化、计算减少变化所需的修正、以及应用必要的修正以对进料厚度提供精确控制。
背景技术
自调匀整是用于控制预纺纱机中质量变化的技术名称。自调匀整设备通常用于梳棉(carding)和并条(drawing)阶段以控制输出棉条的丝绞(hank)。存在若干控制输出棉条的质量变化的开环和闭环系统。但是这些方法均依靠对棉条厚度的直接测量。然后，根据棉条厚度调节自调匀整辊的速度。
常规梳棉设备由三对辊的系统组成。解捻牵伸(break draft)通常是固定的，而可变主牵伸用于控制水平调节工序。在材料经过牵伸系统时，必须应用若干修正以改变主牵伸。这使得所测厚度和所应用的修正之间的关系不清楚。
美国专利第5,018,248号涉及一种牵伸系统和自调匀整设备，其包括被称为“舌”辊和“槽”辊的两个辊。这两个辊配置为使得棉条传感器的“舌”辊和“槽”辊位于第一牵伸辊之前。这两个辊用于测量舌和槽之间的棉条厚度。响应两个辊之间的距离而测量的输出用于改变随后的牵伸辊的转速，其中该输出具有时间延迟。自调匀整机的生产速度是可调的，且牵伸比变化中的时间延迟可以响应所选速度而自动调整。应注意，在所述发明中，自调匀整是通过使用厚度测量在宏观水平上进行修正而完成的，但是没有考虑因进料的不一致而导致的潜在宏观变化。
因此，常规自调匀整系统基于一系列厚度测量结果可用于计算一系列所需修正的假设，试图通过累试法来确定要施加的修正最佳值。这些修正应当在材料达到最佳修正点时应用。
发明目的
本发明的主要目的是提供一种系统以便通过在微观及宏观水平上减少变化而获得具有高度均匀性的棉条。
本发明的另一目的是确保纤维端在整个牵伸过程中的每单位时间内均以恒定速率到达输出辊。
本发明的又一目的是通过将厚度与其它参数如棉条中的前纤维端数量关联而确定棉条的厚度。
本发明的另一目的是使得能够基于输入和输出的纤维端分布而对牵伸辊施加误差修正。
本发明的另一目的是提供一种生产速率可调的自调匀整牵伸设备，从而通过增加/提高自调匀整的准确性而提供具有高度均匀性的棉条。
常规梳棉设备由三对辊的系统组成。解捻牵伸(break draft)通常是固定的，而可变主牵伸用于控制水平调节工序。在材料经过牵伸系统时，必须应用若干修正以改变主牵伸。这使得所测厚度和所应用的修正之间的关系不清楚。
美国专利第5,018,248号涉及一种牵伸系统和自调匀整设备，其包括被称为“舌”辊和“槽”辊的两个辊。这两个辊配置为使得棉条传感器的“舌”辊和“槽”辊位于第一牵伸辊之前。这两个辊用于测量舌和槽之间的棉条厚度。响应两个辊之间的距离而测量的输出用于改变随后的牵伸辊的转速，其中该输出具有时间延迟。自调匀整机的生产速度是可调的，且牵伸比变化中的时间延迟可以响应所选速度而自动调整。应注意，在所述发明中，自调匀整是通过使用厚度测量在宏观水平上进行修正而完成的，但是没有考虑因进料的不一致而导致的潜在宏观变化。
因此，常规自调匀整系统基于一系列厚度测量结果可用于计算一系列所需修正的假设，试图通过累试法来确定要施加的修正最佳值。这些修正应当在材料达到最佳修正点时应用。
发明目的
本发明的主要目的是提供一种系统以便通过在微观及宏观水平上减少变化而获得具有高度均匀性的棉条。
本发明的另一目的是确保纤维端在整个牵伸过程中的每单位时间内均以恒定速率到达输出辊。
本发明的又一目的是通过将厚度与其它参数如棉条中的前纤维端数量关联而确定棉条的厚度。
本发明的另一目的是使得能够基于输入和输出的纤维端分布而对牵伸辊施加误差修正。
本发明的另一目的是提供一种生产速率可调的自调匀整牵伸设备，从而通过增加/提高自调匀整的准确性而提供具有高度均匀性的棉条。
发明内容
因此，本发明提供了一种棉条进料的新模式，其将棉条描述为在纤维端分布中具有微观变化的系统，并且将棉条厚度描述为该分布的卷积(convolution)。本发明利用了棉条的微观水平结构。本发明保持并超越了常规机构修正因平均厚度变化而引起的误差的能力。其修正了下文中被称为静态变化的进料平均厚度的变化(其它变化将被称为非静态变化)。该方法基于棉条的可靠数学模型，并且使用了良好确立的数字信号处理技术以弥补微观水平进料所特有的微观变化的分布。
该系统在微观水平上实现了修正，因此被称为“微调匀整机(micro-leveller)”。在微观水平上确保修正的能力提供了远好于现有系统的修正进料的性能。
该系统在微观水平上实现了修正，因此被称为“微调匀整机(micro-leveller)”。在微观水平上确保修正的能力提供了远好于现有系统的修正进料的性能。
附图说明
图1是微调匀整机系统的示意图。
图2是与微调匀整机系统的质量-弹簧阻尼谐波系统行为相似的扫描辊的图示。
图3是本发明的调匀技术与常规自调匀整技术以及不使用自调匀整的情况间的模拟对比。
图4示出了使用前端瞬时牵伸的理解。
图5示出了厚度与前端间的“全或无”关联。
图6示出了纤维脉冲响应的图示。
图2是与微调匀整机系统的质量-弹簧阻尼谐波系统行为相似的扫描辊的图示。
图3是本发明的调匀技术与常规自调匀整技术以及不使用自调匀整的情况间的模拟对比。
图4示出了使用前端瞬时牵伸的理解。
图5示出了厚度与前端间的“全或无”关联。
图6示出了纤维脉冲响应的图示。
具体实施方式
均匀性是纺纱的最重要的质量参数之一，这不仅是因为其影响纺织工业后续阶段的生产率，而且因为其对成品的外观有重要影响。纺纱的均匀性可基于每单位长度的质量的短期和长期变化、强度变化、混合比的变化等而测量和比较。
纺纱前的工序被称为预纺纱阶段。预纺纱阶段的目的是通过使纤维平行并使进料均匀来准备进料物质。这提高了纺纱工序的效率和质量。进料物质的均匀性是通过被称为自调匀整的工序而实现的。自调匀整是用于控制预纺纱机中质量变化的技术的名称。自调匀整设备一般用于梳棉和并条阶段以控制输出棉条的丝绞。
纺纱前的工序被称为预纺纱阶段。预纺纱阶段的目的是通过使所有纤维都以平行方向排列而准备进料物质，以及使进料尽可能均匀以提高纺纱工序的效率和质量。在此方面，自调匀整并条机起重要作用。
微调匀整机系统的示意图在图1中给出。如图所示，该系统包括位移传感器20、扫描辊21、加速仪22、减震器23、控制器24、进料辊25、中辊26、输出辊27和具有传感器28的输送漏斗。甚至当进料速度超出机器的运行范围而变化时，元件20、21、22和23可共同直接估算进料的厚度变化。中辊26和输出辊27具有连接于其上的传感器，该传感器在牵伸过程中将其各自的位移传达导控制器24。控制器24也在中辊26和输出辊27的精确同步位置上从位移传感器20、加速仪22和传感器28获得输入。控制器负责存储用户输入数据、传感器的校准和交叉校准、以及测量、计算和修正的同步。控制器24也用作伺服控制装置，或与实施牵伸辊运动控制的专用伺服控制器交互。进料辊25和中辊26通常具有取决于用户所选择的解捻牵伸的固定速度比。
如前所述的修正点通常位于远离输出辊的单位纤维长度内。在公开的方法和设备中，修正点和需要施加的修正是通过估算进料中的前纤维端的数量来确定的。图4清晰地示出了当牵伸改变时输出中的前端分布的控制。示例1表示施加的高度牵伸，而示例2表示了施加的低度牵伸。在示例1中，当位置4处的前端到达位置5时，该位置是(以恒定速度运行的)输出辊3的夹持点(nip)，位置5处的前端将会已经到达位置6处。这是通过降低中辊(图中未示出)的速度从而降低区域8中的前端速度而实现的。提高区域8中的速度以降低牵伸。然后，瞬时牵伸可通过前端在输出侧(delivery side)经过的距离与在进料侧经过的距离之比而获得。
重要的是应当注意，短竖线所示的每个控制时间步中，仅在纤维端即将到达输出辊时纤维间才在控制下发生相对位移。当前时间步中已被输出辊夹紧的纤维和不会被输出辊夹紧的纤维不受匀整机构对辊速所施加的变化的影响。因此，最重要的是所施加的牵伸取决于即将被输出辊夹紧的区域内的前端(leading-end)数量。
现有的自调匀整工序基于进料厚度的宏观变化来施加修正。进料厚度是通过定期取样所获得的测量值来确定的。但是，厚度实际是测量值附近所有纤维端分布的复杂总和。对于相同序列的测量厚度，这种纤维端分布是不确定的。因此，该方法缺乏对所测厚度和任何修正区中前端数量的关联。由于缺乏这样的关联，厚度测量在确定牵伸上是不起作用的。图5所示“全或无”类型的关联分别对应于非静态和静态情况。在静态情况下，当任何测量部分到达修正10的预定位置时，在区域8(或任何其它区域如11或12)中的所测厚度和当时出现在输出辊处的前端数量中不存在关联，因为纤维配置中的过高自由度(extradegrees of freedom)。但是，如果进料中为非静态变化，由于平均厚度的改变，13内所有区域中的前端都可能与测量厚度有关联。因此，除了进料中为非静态变化时，一般任何区域和测量厚度间均无任何关联。这是现有系统的缺点。换句话说，对于相同设置的厚度测量值，除了非静态变化之外，不同设置的修正行为可能是合适的。在厚度和所需修正之间缺乏关联可借助于简化的示例解释。假设存在由30mm纤维组成的均匀进料。在其上放置一捆约30mm长且已良好定向排列的纤维，这使得这30mm长度上的厚度翻倍。本系统将根据这30mm长度上较高厚度的各测量值施加多次修正。但是如本发明方法所示的修正进料的适当方法，是在过量纤维到达输出辊时仅仅施加一次较高的牵伸。
已采用许多方法改进自调匀整系统。修正强度和修正点两个参数不足以完全确定施加到进料的所需修正。使用傅立叶分析等技术的其它信息也无用，因为这些提供的信息不在要被修正的点上。当进料变化确实是随机时，甚至小波变换也不适用。
本发明不同于已知的自调匀整机。本发明首先在微观水平准确追踪进料的变化，从而使得可在最佳修正点处施加适当的修正。下文说明了本发明的实施方式。
微调匀整法基于纤维进料的数学模型，其说明了所述模型中的变量影响进料厚度变化的方式。很明显各纤维仅可在纤维长度上影响进料厚度。应注意，尽管进料中所有各纤维的长度很难预测/计算，但所述纤维的纤维长度分布可与进料中任一位置在统计学上相似。因此，如果实际测量大量纤维的长度，可能进料上任一给定点截面的纤维长度分布与所测分布变化不大。换句话说，即使各纤维长度变化较大，但是进料的不同截面中纤维长度的平均值和纤维长度的标准偏差变化不大。同样，折叠纤维的平均数量、折叠的平均程度、纤维的平均倾斜度以及纤维的其它结构特性平均值在进料长度上变化不大。因此，在瞬时情况下，解释厚度变化的重点在于纤维的前端变化。纤维前端数量与给定截面出现的纤维数量相比可能较少。应注意对于给定分布的前纤维端，进料的厚度将以进料中纤维分布平均特性的特征方式随长度变化。反过来，可以根据进料厚度和纤维长度分布的平均特性计算沿进料长度的前端分布。
在通过改变中辊速度同时保持输出辊速度恒定来调节匀整行为的系统中，很明显无法继续控制被输出辊夹紧的纤维。反过来，最优匀整可通过确保每单位时间到达输出辊的新纤维(前端)数量恒定而实现，这将确保输出侧上每单位长度的前端数量相等。这又确保了输出侧的厚度均匀，如等式(1)所示。
图2示出了典型的微调匀整机系统的扫描辊系统。扫描辊系统以与质量-弹簧阻尼谐波系统行为相似。扫描辊系统是具有单自由度和随机强制函数的系统。这意味着系统由外部可变非周期性力作用。系统设计为“稳定性支配”，即如果扫描辊因引入的进料的变化而移动，则弹簧-质量系统不谐波振荡或持续振荡。图2所示的弹簧-质量系统的要求是加速度测量结果应在约1000hz范围的频率处显示线性行为。加速度为：
其中
弹簧常数为k，减震器系数为c，质量为m，频率为ω。强制函数为系统增加能量，而减震器消耗能量。
当弹簧影响受控(ω2＞＞k/m)且阻尼可被忽略时，加速度≈1/m。这意味着当超过特定频率时，所测加速度将不受频率影响。这是基本要求，因为匀整机构将改变进料经过扫描辊时的速度。所测加速度的误差保持在容差内的最小速度将确定系统中可施加的最大牵伸。由于有关测量值处于约1kz范围内，必须以此为目的选择k/m值。同样，所测数据应适当滤波以消除超出上述范围的频率。
应注意为正确计算和施加修正，重要的是将扫描辊的位移和加速度与前纤维端分布相关联。扫描辊的位移是由施加在扫描辊的弹簧-质量系统上的力所引起的。力的变化是进料中棉条厚度变化的直接结果，其中变化是由微观水平和宏观水平的变化共同引起的。所测加速度响应与进料中纤维数量改变相关联的进料物质所施加的力的。扫描辊的加速度与扫描辊系统的位移一起测量。
关联的主要特性为进料的体积模量B和纤维的比体积C。体积模量为
B＝Δp/(Δv/v)
其中Δp是将体积为v的材料压缩Δv所需的压力。比体积C＝Δv/Δn表示压缩的进料体积变化与截面中纤维数量的变化Δn的关系。这两个等式，以及力和加速度(f＝ma)、压力和力(p＝f/面积)以及体积和截面面积(v＝面积.d)之间的关系，组合表示所测加速度和Δn的关系。
Δn＝m.a.d/(B.C)
其中m为弹簧-质量系统的质量，a为加速度，d为弹簧的位移测量值。应注意，通过直接获得厚度变化而不是厚度，可大幅提高所测Δn值的准确性。同样，加速度测量比位移测量的带宽更高，这是在微观水平监控变化必须的。
表示前端分布和棉条/进料厚度关系的等式是正确处理采集的数据所必须的。在此方面，有利的是将采集的数据、厚度以及每单位长度的前端看作时间序列的集合。表示面条的时间序列中单纤维对厚度的影响取决于纤维的长度、细度、方向、折叠结构等。但是，如果有关单位长度中存在大量的这种纤维前端，则离(纤维的)起始位置具体位置的所有纤维共同对(棉条)厚度的平均总影响在进料整个长度上变化不大。另外，位置和对厚度的影响之间的关系取决于进料中纤维长度、细度、方向等分布的进料特性。该关系与电子滤波器的脉冲响应相似，厚度时间序列t(n)可表达为响应的卷积h()和前端时间序列x(n)。
t(n)＝j＝∞∑j＝0h(j)x(n-j) (1)
从而以上测量的Δn通过对x(n)进行反卷积而与t(n)直接相关，如下所示：
Δn＝t(n)-t(n-1)＝j＝L∑j＝0h(j)x(n-j)-j＝L∑j＝0h(j)x(n-j-1) (2)
由此可得到以下：
x(n)＝{Δn+j＝I∑j＝0h(j)x(n-j-1)-j＝L∑j＝1h(j)x(n-j)}/h(0) (3)
从以上等式可以看出，当前值由先前的值确定。因此开始时需要使用正确的值对等式进行初始化。为此目的，在牵伸的棉网被搓条为棉条之前，材料刚离开前输出辊点处牵伸材料的厚度也需测量。这可使用任何标准测量技术如电容测量法完成。该信息以及Δn测量值被用于确定所需纤维端分布，如下文所示。
为说明如何确定纤维端分布，我们以纤维平行布置的简单情况为例进行说明。但是，该方法也适用于如下文所示的一般情况。设进料中的纤维长度分布为k(0)，k(1)...k(L)，其中k(L)是进料中长度为L的纤维的百分数。根据以上百分数累积分布，计算进料特征的脉冲响应，如图6所示。根据附图，可以得到在全体数量的单个纤维上进行平均给出的作为距自身前端距离的函数的单位长度中单个纤维对厚度的贡献。该贡献可能大于一，如倾斜纤维或折叠纤维的情况。不同脉冲响对应于进料中纤维的不同长度分布和/或结构。脉冲响应仅是将进料厚度有关的纤维的位置、所有物理和结构特性并入单个函数中的加权因子。进料中任一位置处的厚度受前端达到完整纤维长度的纤维影响。任一位置的总厚度是各相应区域中前端数量换算的脉冲响应中权重的总和。设进料中前纤维端的实际分布、适当匀整所需序列由以下时间序列给定
x(n)＝a0，a1，a2...an (4)
且设上述纤维的脉冲响应为
h(n)＝h0，h1，h2...hL (5)
然后通过将纤维的前纤维端分布与脉冲响应进行卷积而与厚度t(n)关联为
t＝h*x (6)
对上述等式进行z-变换式，我们获得，
T(z)＝H(z)X(z) (7)
同样，z-变换后的x(n)和h(n)如下：
H(z)＝h0+h1z+h2z2+...hLzL (8)
X(z)＝a0+a1z+a2z2+...aLzn (9)
Z变换将实数序列的离散时域序列转换为复杂频域表达式。
让我们用xd(n)表示输出侧的前端序列。再假设应用恒定整数值的牵伸D。之后假设单段内纤维端均匀分布，
Xd(z)＝[(a0+a0z+a0z2+...D次)+(a1zD+a1zD+1+a1zD+2+...D次)+...+(anznD+anznD+1+anznD+2+...D次)+...]/D (10)
输出棉条的厚度为
Td(z)＝H(z)Xd(z) (11)
现在假设x(n)值不是准确已知，已知值由时间序列给定：
(12)
设a0＝α0+ε0；a1＝α1+ε1；a2＝α2+ε2…等 (13)
ε0、ε1等表示前端估算中的误差，因等式(3)的反馈滤波器性质，也将导致将来估算中的误差。这些误差又将引起后续估算等的误差。相反地，减少这些误差的任何修正可改善纤维端分布的将来值的估算。
输出棉条厚度Td(z)和预计(错误的)厚度的实际时间序列间的差值如下：
假设输出侧的厚度测量值被用于获得Td(z)，且是由牵伸的(n)值卷积计算得到的，(通过匹配等式(14)中幂z的系数获得的)上述等式集可通过回归求解以得到误差项ε0，ε1，...εL，的值。之后这可用于等式(13)以更好地估算纤维端时间序列的初始值的正确值。使用这些新的初始值，可再次使用等式(3)以重新计算仍待修正的进料部分。系统以此方式连续地对自身进行修正。也可周期性地使用相同技术对脉冲响应H(z)的估算做出修正。
使用标准技术的上述等式集(14)可用矩阵描述并求解。尽管已示出恒定整数牵伸的等式(14)，本方法也可处理矩阵中具有非整数值的可变牵伸。这可通过在每次测量段中间牵伸改变时计算矩阵中所有元素的加权平均值而完成。
一旦估算了前端分布，可使用后文所述技术确保前端以给定恒定速度到达输出辊。
上述发明的方法和设备在计算机中模拟，假设：
a)随机选择纤维长度集合，最大纤维长度为30mm，长度介于19至30mm之间；
b)扫描辊至修正点的距离约为1m；
c)进料侧速度约为1米每秒；
d)再次计算的初始值在最初的30mm纤维已被牵伸之前应可用；
e)每1mm进行厚度和厚度变化的读取；
f)进料截面中包括约150,000纤维；
g)每毫米进料中平均为5,000前端，静态随机变化为加减15％；
h)测量误差为加减3％；
i)机械系统可产生辊速度的所需变化；
j)为计算脉冲响应，认为进料是由平行结构纤维组成的。
上述假设是对机器实际运行时存在条件的良好近似。图3所示结果显示，与1)没有自动修正和2)使用常规自调匀整技术的自动修正的相似模拟结果相比，本发明获得的修正最佳。获得的一般值1mcv％达到0.02，而现在使用的机器通常为0.5％。
本发明也可用于自调匀整工序的其它优化。例如，考虑到后端将是工序中下一阶段的前端，人们可能试图确保后端而不是前端的均匀分布。该变化仅需对本文所述基本方法做一些小修改，其仍属于本发明的范围内。
本发明也可用于纤维不是全部相互平行排列的情况。这一因素通过首先使用两个不同的脉冲响应函数而结合于算法中，该两个函数一个是进料，另一个是输出(因为牵伸后的平行趋势)。可通过重排根据等式(14)生成的矩阵等式以与上述相同的方式使用多元回归周期性估算脉冲响应。
本发明可实现为硬件和软件的多种组合。如果实现为计算机控制设备，本发明使用执行上述所有步骤和函数的装置实施。本发明也可包括于具有如传感器和控制器的制造产品(如一个或多个装置)中。控制器包括例如机器可读程序代码、提供和推进本发明机制的装置。制造产品可作为机器部件、计算机系统或单独销售。本系统可用于加工大范围天然和合成材料，包括但不限于棉花、羊毛、聚酯纤维、纤维胶、丙烯酸纤维等。
除计算前纤维端分布的上述程序外，需要处理许多实际方面以使以上概述的工艺实际可行。这些实际方面包括同步测量、计算以及控制。以上所述处理可通过不同类型装置获得不同瞬时不同位置处的初始值、数据，且假设数据可完全匹配用于分析和修正以获得所需结果。同样假设应用的修正可受伺服控制系统瞬时影响。现在将公开使上述系统基本按所述运行的技术。
同步
上述自调匀整工序要求两个传感器的数据与所应用的中辊速度变化同步。这要求准确估算从扫描辊检测到材料的瞬时至输出辊夹紧材料的时间延迟。每段都要求该信息，且因为匀整机制引入的速度变化，各段所需的实际延迟变化可能很大。同样，材料经过输出辊侧传感器需要的时间也可变化。该延迟还取决于使用的辊设置，这一因素必须在考虑之中。
对于应用固定解捻牵伸的一般牵伸系统，中下辊上安装一个编码器/分解器，且前下辊上安装另一个编码器/分解器。尽管扫描辊至输出辊间距离固定，中辊和前辊间的距离可根据使用的设置变化。同样，进料辊至中辊的距离也可变化。但，一旦机器准备好加工，这些设置在整个运行期间不会变动。因此可在每次设置变化后使用以下程序实现同步。
同步程序
同步工序首先将机器设置成低固定牵伸，如6。切割一条恰在扫描辊前的棉条。停用停止动作，运行机器直至所切棉条完全经过输出侧传感器。系统控制器被设计为检出厚度的较大偏差(由于所切棉条)，并记录材料首先进入扫描辊，以及随后进入输出侧传感器的瞬时中辊编码器读数。对于高固定牵伸如10重复上述程序。采集的数据用于计算同步所需参数，如下文所述。
设XL和XH分别为对于低牵伸和高牵伸，材料从扫描辊至输出侧传感器所需的中辊转数。设Y为材料从扫描辊至前辊夹持点所需的中辊转数。设Z为材料从前辊夹持点至输出侧传感器所需的前辊转数。设中辊和输出辊间的牵伸在两种情况下分别为DL和DH。则，(假设辊直径相同)，
XL＝Y+Z/DL (15)
XH＝Y+Z/DH (16)
根据以上两个等式，可估算Y和Z的值。Y表示扫描辊的测量和应用相应修正之间的时间延迟(以中辊转数表示)。同样，Z表示前辊和前传感器之间的延迟(以前辊转数表示)。
上述方法的所有精度和精密性对于材料经过扫描辊时在相同横线上的前端不在相同瞬时到达牵伸系统时用处不大。这是因为扫描辊的压力松开后进料侧的棉条容易成扇形散开。结果，到达进料辊时中间棉条经过的距离小于两侧棉条经过的距离。几毫米的差异可引起微调匀整计算的显著误差。因此，在扫描辊和进料辊间的进料侧需要引入简单的拱桥型偏离装置以增加中间棉条的路径长度。
运动控制
近来，可编程运动控制领域的发展使得以几乎1khz带宽调节速度变化成为可能。系统使用编码器/分解器以实现所需速度分布。这些对实现速度的平稳变化提供了内嵌支持。微调匀整算法将计算每个修正区的前端、估算编码器位置，并且可能估算对于每个区域的速度变化措施，并请求运动控制器执行该措施。
校准
如以上概述的修正静态变化的工序在计算中使用截面的纤维数量而进行。但是系统中的两个传感器并不直接测量纤维数量。加速度测量值和电容测量值必须被转换为纤维数量的相应值，之后被转换为每单位长度的前端数量。必须考虑电容测量随湿度变化的变化趋势。两个传感器必须交叉校准以确保传感器之间没有标度误差。
输出侧传感器可通过对使用电容传感器独立测量已知长度的棉条使用切割称重法轻松校准。平均电容值可与每单位长度的平均质量相关联，其中可使用丹尼尔/麦克尼值(denier/micronaire value)将该每单位长度的平均质量转换为截面的纤维数量。该信息以及纤维长度信息可用于计算进料材料中的平均前端。通过下文所述方法可实现传感器间的交叉校准。
微调匀整机有两种不同方法确定输出材料的厚度。一种方法使用输出侧传感器。另一种使用进料侧传感器数据，以采用牵伸材料的卷积计算。两种方法产生表示相同特性的两个同步时间序列。因此，两个时间序列的统计特性如平均和标准偏差应相同。匹配序列所需的定标由标准偏差比确定。
将上述两个序列视为洞穴标示(Cave-plot)较为方便。一个序列显示为钟乳石(stalactite)，而另一个在相同时间轴上显示为石笋(stalagmite)。这允许用户评估微调匀整机算法在追踪前端中的功效。用户可使用标示(按周期间隔计算并刷新)以监控匀整函数的进程。在连续监控洞穴标示的同时在可手动控制的可编程运动控制系统中提供简单相位修正机制也很方便。
数据采集
如前所述，具有可变延迟的数据采集、计算以及控制必须精确同步。这要求通过微调匀整机算法进行适当簿记(book-keeping)。
假定每毫米采集扫描辊的数据和输出侧厚度数据，且对于中辊和输出辊编码器，编码器的相应读数变化分别为Em和Ed，需要采集下表数据。下表中填写中编码器的每个Em变化。
中编码器读 数 从扫描辊获 得测量的Δn 计算的前端 Xn 修正开始时 的中编码器 修正结束的 输出编码器 变化
上述数据是基于进料侧测量和使用该数据的计算。第一栏是被检测的材料在扫描辊处时的中编码器读数。为此材料计算前端数据和要求的牵伸，并通过将Y增加至第一栏而记录修正应起动时中编码器位置。最后一栏是中编码器移动至下一“修正起点”位置时输出编码器位置变化的计算值。这有效确定了将应用的瞬时牵伸。该表的数据用于驱动可编程运动控制器。除进料侧辊外，也可优选从系统设计角度改变输出侧系统的速度(包括圈条器)，使得两组辊间的所需关系可使用比另外的方式所需的发动机更低容量的发动机保持。
下表中填写输出编码器中的每Ed变化，从中编码器到达上表修正起点后从前辊的Z转数开始。
输出编码器读 数 截面中的纤维 中编码器读数 当前段中的牵 伸
上表记录的输出侧数据用于通过多元回归计算前端估算中的误差，如前所述。这足以间歇执行反馈计算。同样，在微调匀整起动时，该反馈数据可用于修正进料材料的估算脉冲响应。应注意，尽管模拟是在特定假设下执行的，这并不限制微调匀整机系统，仅限制用于说明本发明的模拟方法。例如，微调匀整机系统可在进料中的纤维为非平行结构时运行，甚至可在进料中前端/后端有弯钩形时运行。这些影响可容易地通过改变脉冲响应函数的形式而考虑。
微调匀整机的运行与一般的自调匀整机相似，除了设置变化/进料材料变化后的初始化程序，并通过以下步骤以示例性方式说明：
1)输入有关纤维特性、解捻牵伸和机器设置、进料丝绞等数据。
2)为采集同步数据以高牵伸和低牵伸进料。输出侧传感器进行的测量可用于使用步骤1中用户输入的纤维特性自动校准传感器。
3)也可从加速度计和位移传感器采集数据。处理该数据以交叉校准加速度计和输出侧电容传感器。这是运行中唯一一次根据电容传感器交叉校准加速度计。之后，使用加速度计交叉校准电容传感器。因为电容传感器在运行过程中容易漂移。
4)使用用户输入的数据来计算纤维脉冲响应的初始估算值。推测前端数量的初始估算值以作为平均值。现在机器准备好计算实际前端。
5)采集扫描辊数据和输出侧数据，并通过多元回归计算前端初始值的误差值。这用于校正前端的初始值。
6)现在使用等式(3)计算前端的后续值。使用新的值通过多元回归确定脉冲响应的系数。使用新的脉冲响应，计算前端的误差。
7)重复该过程直至系统稳定于适当脉冲响应和进料特征。
8)牵伸系统现在根据扫描辊位移和加速度数据来计算进料中的前端。应建立系统以从输出侧传感器获得修正的反馈。变化超过特定限度时，应重复前端和脉冲响应估算。也应周期性监控输出侧传感器以避免漂移。
9)前端计算被用于发送控制输入至运动控制系统，以获得中辊的所需速度变化。速度变化的目的是确保前端以恒定速率到达输出辊。
应注意，以上概述的本发明实际运行所必须的步骤仅是示意性的。校准和同步可通过其它装置实现，该方法如果与微调匀整机工序一起实施应仍属于本发明的范围内。
纺纱前的工序被称为预纺纱阶段。预纺纱阶段的目的是通过使纤维平行并使进料均匀来准备进料物质。这提高了纺纱工序的效率和质量。进料物质的均匀性是通过被称为自调匀整的工序而实现的。自调匀整是用于控制预纺纱机中质量变化的技术的名称。自调匀整设备一般用于梳棉和并条阶段以控制输出棉条的丝绞。
纺纱前的工序被称为预纺纱阶段。预纺纱阶段的目的是通过使所有纤维都以平行方向排列而准备进料物质，以及使进料尽可能均匀以提高纺纱工序的效率和质量。在此方面，自调匀整并条机起重要作用。
微调匀整机系统的示意图在图1中给出。如图所示，该系统包括位移传感器20、扫描辊21、加速仪22、减震器23、控制器24、进料辊25、中辊26、输出辊27和具有传感器28的输送漏斗。甚至当进料速度超出机器的运行范围而变化时，元件20、21、22和23可共同直接估算进料的厚度变化。中辊26和输出辊27具有连接于其上的传感器，该传感器在牵伸过程中将其各自的位移传达导控制器24。控制器24也在中辊26和输出辊27的精确同步位置上从位移传感器20、加速仪22和传感器28获得输入。控制器负责存储用户输入数据、传感器的校准和交叉校准、以及测量、计算和修正的同步。控制器24也用作伺服控制装置，或与实施牵伸辊运动控制的专用伺服控制器交互。进料辊25和中辊26通常具有取决于用户所选择的解捻牵伸的固定速度比。
如前所述的修正点通常位于远离输出辊的单位纤维长度内。在公开的方法和设备中，修正点和需要施加的修正是通过估算进料中的前纤维端的数量来确定的。图4清晰地示出了当牵伸改变时输出中的前端分布的控制。示例1表示施加的高度牵伸，而示例2表示了施加的低度牵伸。在示例1中，当位置4处的前端到达位置5时，该位置是(以恒定速度运行的)输出辊3的夹持点(nip)，位置5处的前端将会已经到达位置6处。这是通过降低中辊(图中未示出)的速度从而降低区域8中的前端速度而实现的。提高区域8中的速度以降低牵伸。然后，瞬时牵伸可通过前端在输出侧(delivery side)经过的距离与在进料侧经过的距离之比而获得。
重要的是应当注意，短竖线所示的每个控制时间步中，仅在纤维端即将到达输出辊时纤维间才在控制下发生相对位移。当前时间步中已被输出辊夹紧的纤维和不会被输出辊夹紧的纤维不受匀整机构对辊速所施加的变化的影响。因此，最重要的是所施加的牵伸取决于即将被输出辊夹紧的区域内的前端(leading-end)数量。
现有的自调匀整工序基于进料厚度的宏观变化来施加修正。进料厚度是通过定期取样所获得的测量值来确定的。但是，厚度实际是测量值附近所有纤维端分布的复杂总和。对于相同序列的测量厚度，这种纤维端分布是不确定的。因此，该方法缺乏对所测厚度和任何修正区中前端数量的关联。由于缺乏这样的关联，厚度测量在确定牵伸上是不起作用的。图5所示“全或无”类型的关联分别对应于非静态和静态情况。在静态情况下，当任何测量部分到达修正10的预定位置时，在区域8(或任何其它区域如11或12)中的所测厚度和当时出现在输出辊处的前端数量中不存在关联，因为纤维配置中的过高自由度(extradegrees of freedom)。但是，如果进料中为非静态变化，由于平均厚度的改变，13内所有区域中的前端都可能与测量厚度有关联。因此，除了进料中为非静态变化时，一般任何区域和测量厚度间均无任何关联。这是现有系统的缺点。换句话说，对于相同设置的厚度测量值，除了非静态变化之外，不同设置的修正行为可能是合适的。在厚度和所需修正之间缺乏关联可借助于简化的示例解释。假设存在由30mm纤维组成的均匀进料。在其上放置一捆约30mm长且已良好定向排列的纤维，这使得这30mm长度上的厚度翻倍。本系统将根据这30mm长度上较高厚度的各测量值施加多次修正。但是如本发明方法所示的修正进料的适当方法，是在过量纤维到达输出辊时仅仅施加一次较高的牵伸。
已采用许多方法改进自调匀整系统。修正强度和修正点两个参数不足以完全确定施加到进料的所需修正。使用傅立叶分析等技术的其它信息也无用，因为这些提供的信息不在要被修正的点上。当进料变化确实是随机时，甚至小波变换也不适用。
本发明不同于已知的自调匀整机。本发明首先在微观水平准确追踪进料的变化，从而使得可在最佳修正点处施加适当的修正。下文说明了本发明的实施方式。
微调匀整法基于纤维进料的数学模型，其说明了所述模型中的变量影响进料厚度变化的方式。很明显各纤维仅可在纤维长度上影响进料厚度。应注意，尽管进料中所有各纤维的长度很难预测/计算，但所述纤维的纤维长度分布可与进料中任一位置在统计学上相似。因此，如果实际测量大量纤维的长度，可能进料上任一给定点截面的纤维长度分布与所测分布变化不大。换句话说，即使各纤维长度变化较大，但是进料的不同截面中纤维长度的平均值和纤维长度的标准偏差变化不大。同样，折叠纤维的平均数量、折叠的平均程度、纤维的平均倾斜度以及纤维的其它结构特性平均值在进料长度上变化不大。因此，在瞬时情况下，解释厚度变化的重点在于纤维的前端变化。纤维前端数量与给定截面出现的纤维数量相比可能较少。应注意对于给定分布的前纤维端，进料的厚度将以进料中纤维分布平均特性的特征方式随长度变化。反过来，可以根据进料厚度和纤维长度分布的平均特性计算沿进料长度的前端分布。
在通过改变中辊速度同时保持输出辊速度恒定来调节匀整行为的系统中，很明显无法继续控制被输出辊夹紧的纤维。反过来，最优匀整可通过确保每单位时间到达输出辊的新纤维(前端)数量恒定而实现，这将确保输出侧上每单位长度的前端数量相等。这又确保了输出侧的厚度均匀，如等式(1)所示。
图2示出了典型的微调匀整机系统的扫描辊系统。扫描辊系统以与质量-弹簧阻尼谐波系统行为相似。扫描辊系统是具有单自由度和随机强制函数的系统。这意味着系统由外部可变非周期性力作用。系统设计为“稳定性支配”，即如果扫描辊因引入的进料的变化而移动，则弹簧-质量系统不谐波振荡或持续振荡。图2所示的弹簧-质量系统的要求是加速度测量结果应在约1000hz范围的频率处显示线性行为。加速度为：
其中
弹簧常数为k，减震器系数为c，质量为m，频率为ω。强制函数为系统增加能量，而减震器消耗能量。
当弹簧影响受控(ω2＞＞k/m)且阻尼可被忽略时，加速度≈1/m。这意味着当超过特定频率时，所测加速度将不受频率影响。这是基本要求，因为匀整机构将改变进料经过扫描辊时的速度。所测加速度的误差保持在容差内的最小速度将确定系统中可施加的最大牵伸。由于有关测量值处于约1kz范围内，必须以此为目的选择k/m值。同样，所测数据应适当滤波以消除超出上述范围的频率。
应注意为正确计算和施加修正，重要的是将扫描辊的位移和加速度与前纤维端分布相关联。扫描辊的位移是由施加在扫描辊的弹簧-质量系统上的力所引起的。力的变化是进料中棉条厚度变化的直接结果，其中变化是由微观水平和宏观水平的变化共同引起的。所测加速度响应与进料中纤维数量改变相关联的进料物质所施加的力的。扫描辊的加速度与扫描辊系统的位移一起测量。
关联的主要特性为进料的体积模量B和纤维的比体积C。体积模量为
B＝Δp/(Δv/v)
其中Δp是将体积为v的材料压缩Δv所需的压力。比体积C＝Δv/Δn表示压缩的进料体积变化与截面中纤维数量的变化Δn的关系。这两个等式，以及力和加速度(f＝ma)、压力和力(p＝f/面积)以及体积和截面面积(v＝面积.d)之间的关系，组合表示所测加速度和Δn的关系。
Δn＝m.a.d/(B.C)
其中m为弹簧-质量系统的质量，a为加速度，d为弹簧的位移测量值。应注意，通过直接获得厚度变化而不是厚度，可大幅提高所测Δn值的准确性。同样，加速度测量比位移测量的带宽更高，这是在微观水平监控变化必须的。
表示前端分布和棉条/进料厚度关系的等式是正确处理采集的数据所必须的。在此方面，有利的是将采集的数据、厚度以及每单位长度的前端看作时间序列的集合。表示面条的时间序列中单纤维对厚度的影响取决于纤维的长度、细度、方向、折叠结构等。但是，如果有关单位长度中存在大量的这种纤维前端，则离(纤维的)起始位置具体位置的所有纤维共同对(棉条)厚度的平均总影响在进料整个长度上变化不大。另外，位置和对厚度的影响之间的关系取决于进料中纤维长度、细度、方向等分布的进料特性。该关系与电子滤波器的脉冲响应相似，厚度时间序列t(n)可表达为响应的卷积h()和前端时间序列x(n)。
t(n)＝j＝∞∑j＝0h(j)x(n-j) (1)
从而以上测量的Δn通过对x(n)进行反卷积而与t(n)直接相关，如下所示：
Δn＝t(n)-t(n-1)＝j＝L∑j＝0h(j)x(n-j)-j＝L∑j＝0h(j)x(n-j-1) (2)
由此可得到以下：
x(n)＝{Δn+j＝I∑j＝0h(j)x(n-j-1)-j＝L∑j＝1h(j)x(n-j)}/h(0) (3)
从以上等式可以看出，当前值由先前的值确定。因此开始时需要使用正确的值对等式进行初始化。为此目的，在牵伸的棉网被搓条为棉条之前，材料刚离开前输出辊点处牵伸材料的厚度也需测量。这可使用任何标准测量技术如电容测量法完成。该信息以及Δn测量值被用于确定所需纤维端分布，如下文所示。
为说明如何确定纤维端分布，我们以纤维平行布置的简单情况为例进行说明。但是，该方法也适用于如下文所示的一般情况。设进料中的纤维长度分布为k(0)，k(1)...k(L)，其中k(L)是进料中长度为L的纤维的百分数。根据以上百分数累积分布，计算进料特征的脉冲响应，如图6所示。根据附图，可以得到在全体数量的单个纤维上进行平均给出的作为距自身前端距离的函数的单位长度中单个纤维对厚度的贡献。该贡献可能大于一，如倾斜纤维或折叠纤维的情况。不同脉冲响对应于进料中纤维的不同长度分布和/或结构。脉冲响应仅是将进料厚度有关的纤维的位置、所有物理和结构特性并入单个函数中的加权因子。进料中任一位置处的厚度受前端达到完整纤维长度的纤维影响。任一位置的总厚度是各相应区域中前端数量换算的脉冲响应中权重的总和。设进料中前纤维端的实际分布、适当匀整所需序列由以下时间序列给定
x(n)＝a0，a1，a2...an (4)
且设上述纤维的脉冲响应为
h(n)＝h0，h1，h2...hL (5)
然后通过将纤维的前纤维端分布与脉冲响应进行卷积而与厚度t(n)关联为
t＝h*x (6)
对上述等式进行z-变换式，我们获得，
T(z)＝H(z)X(z) (7)
同样，z-变换后的x(n)和h(n)如下：
H(z)＝h0+h1z+h2z2+...hLzL (8)
X(z)＝a0+a1z+a2z2+...aLzn (9)
Z变换将实数序列的离散时域序列转换为复杂频域表达式。
让我们用xd(n)表示输出侧的前端序列。再假设应用恒定整数值的牵伸D。之后假设单段内纤维端均匀分布，
Xd(z)＝[(a0+a0z+a0z2+...D次)+(a1zD+a1zD+1+a1zD+2+...D次)+...+(anznD+anznD+1+anznD+2+...D次)+...]/D (10)
输出棉条的厚度为
Td(z)＝H(z)Xd(z) (11)
现在假设x(n)值不是准确已知，已知值由时间序列给定：
(12)
设a0＝α0+ε0；a1＝α1+ε1；a2＝α2+ε2…等 (13)
ε0、ε1等表示前端估算中的误差，因等式(3)的反馈滤波器性质，也将导致将来估算中的误差。这些误差又将引起后续估算等的误差。相反地，减少这些误差的任何修正可改善纤维端分布的将来值的估算。
输出棉条厚度Td(z)和预计(错误的)厚度的实际时间序列间的差值如下：
假设输出侧的厚度测量值被用于获得Td(z)，且是由牵伸的(n)值卷积计算得到的，(通过匹配等式(14)中幂z的系数获得的)上述等式集可通过回归求解以得到误差项ε0，ε1，...εL，的值。之后这可用于等式(13)以更好地估算纤维端时间序列的初始值的正确值。使用这些新的初始值，可再次使用等式(3)以重新计算仍待修正的进料部分。系统以此方式连续地对自身进行修正。也可周期性地使用相同技术对脉冲响应H(z)的估算做出修正。
使用标准技术的上述等式集(14)可用矩阵描述并求解。尽管已示出恒定整数牵伸的等式(14)，本方法也可处理矩阵中具有非整数值的可变牵伸。这可通过在每次测量段中间牵伸改变时计算矩阵中所有元素的加权平均值而完成。
一旦估算了前端分布，可使用后文所述技术确保前端以给定恒定速度到达输出辊。
上述发明的方法和设备在计算机中模拟，假设：
a)随机选择纤维长度集合，最大纤维长度为30mm，长度介于19至30mm之间；
b)扫描辊至修正点的距离约为1m；
c)进料侧速度约为1米每秒；
d)再次计算的初始值在最初的30mm纤维已被牵伸之前应可用；
e)每1mm进行厚度和厚度变化的读取；
f)进料截面中包括约150,000纤维；
g)每毫米进料中平均为5,000前端，静态随机变化为加减15％；
h)测量误差为加减3％；
i)机械系统可产生辊速度的所需变化；
j)为计算脉冲响应，认为进料是由平行结构纤维组成的。
上述假设是对机器实际运行时存在条件的良好近似。图3所示结果显示，与1)没有自动修正和2)使用常规自调匀整技术的自动修正的相似模拟结果相比，本发明获得的修正最佳。获得的一般值1mcv％达到0.02，而现在使用的机器通常为0.5％。
本发明也可用于自调匀整工序的其它优化。例如，考虑到后端将是工序中下一阶段的前端，人们可能试图确保后端而不是前端的均匀分布。该变化仅需对本文所述基本方法做一些小修改，其仍属于本发明的范围内。
本发明也可用于纤维不是全部相互平行排列的情况。这一因素通过首先使用两个不同的脉冲响应函数而结合于算法中，该两个函数一个是进料，另一个是输出(因为牵伸后的平行趋势)。可通过重排根据等式(14)生成的矩阵等式以与上述相同的方式使用多元回归周期性估算脉冲响应。
本发明可实现为硬件和软件的多种组合。如果实现为计算机控制设备，本发明使用执行上述所有步骤和函数的装置实施。本发明也可包括于具有如传感器和控制器的制造产品(如一个或多个装置)中。控制器包括例如机器可读程序代码、提供和推进本发明机制的装置。制造产品可作为机器部件、计算机系统或单独销售。本系统可用于加工大范围天然和合成材料，包括但不限于棉花、羊毛、聚酯纤维、纤维胶、丙烯酸纤维等。
除计算前纤维端分布的上述程序外，需要处理许多实际方面以使以上概述的工艺实际可行。这些实际方面包括同步测量、计算以及控制。以上所述处理可通过不同类型装置获得不同瞬时不同位置处的初始值、数据，且假设数据可完全匹配用于分析和修正以获得所需结果。同样假设应用的修正可受伺服控制系统瞬时影响。现在将公开使上述系统基本按所述运行的技术。
同步
上述自调匀整工序要求两个传感器的数据与所应用的中辊速度变化同步。这要求准确估算从扫描辊检测到材料的瞬时至输出辊夹紧材料的时间延迟。每段都要求该信息，且因为匀整机制引入的速度变化，各段所需的实际延迟变化可能很大。同样，材料经过输出辊侧传感器需要的时间也可变化。该延迟还取决于使用的辊设置，这一因素必须在考虑之中。
对于应用固定解捻牵伸的一般牵伸系统，中下辊上安装一个编码器/分解器，且前下辊上安装另一个编码器/分解器。尽管扫描辊至输出辊间距离固定，中辊和前辊间的距离可根据使用的设置变化。同样，进料辊至中辊的距离也可变化。但，一旦机器准备好加工，这些设置在整个运行期间不会变动。因此可在每次设置变化后使用以下程序实现同步。
同步程序
同步工序首先将机器设置成低固定牵伸，如6。切割一条恰在扫描辊前的棉条。停用停止动作，运行机器直至所切棉条完全经过输出侧传感器。系统控制器被设计为检出厚度的较大偏差(由于所切棉条)，并记录材料首先进入扫描辊，以及随后进入输出侧传感器的瞬时中辊编码器读数。对于高固定牵伸如10重复上述程序。采集的数据用于计算同步所需参数，如下文所述。
设XL和XH分别为对于低牵伸和高牵伸，材料从扫描辊至输出侧传感器所需的中辊转数。设Y为材料从扫描辊至前辊夹持点所需的中辊转数。设Z为材料从前辊夹持点至输出侧传感器所需的前辊转数。设中辊和输出辊间的牵伸在两种情况下分别为DL和DH。则，(假设辊直径相同)，
XL＝Y+Z/DL (15)
XH＝Y+Z/DH (16)
根据以上两个等式，可估算Y和Z的值。Y表示扫描辊的测量和应用相应修正之间的时间延迟(以中辊转数表示)。同样，Z表示前辊和前传感器之间的延迟(以前辊转数表示)。
上述方法的所有精度和精密性对于材料经过扫描辊时在相同横线上的前端不在相同瞬时到达牵伸系统时用处不大。这是因为扫描辊的压力松开后进料侧的棉条容易成扇形散开。结果，到达进料辊时中间棉条经过的距离小于两侧棉条经过的距离。几毫米的差异可引起微调匀整计算的显著误差。因此，在扫描辊和进料辊间的进料侧需要引入简单的拱桥型偏离装置以增加中间棉条的路径长度。
运动控制
近来，可编程运动控制领域的发展使得以几乎1khz带宽调节速度变化成为可能。系统使用编码器/分解器以实现所需速度分布。这些对实现速度的平稳变化提供了内嵌支持。微调匀整算法将计算每个修正区的前端、估算编码器位置，并且可能估算对于每个区域的速度变化措施，并请求运动控制器执行该措施。
校准
如以上概述的修正静态变化的工序在计算中使用截面的纤维数量而进行。但是系统中的两个传感器并不直接测量纤维数量。加速度测量值和电容测量值必须被转换为纤维数量的相应值，之后被转换为每单位长度的前端数量。必须考虑电容测量随湿度变化的变化趋势。两个传感器必须交叉校准以确保传感器之间没有标度误差。
输出侧传感器可通过对使用电容传感器独立测量已知长度的棉条使用切割称重法轻松校准。平均电容值可与每单位长度的平均质量相关联，其中可使用丹尼尔/麦克尼值(denier/micronaire value)将该每单位长度的平均质量转换为截面的纤维数量。该信息以及纤维长度信息可用于计算进料材料中的平均前端。通过下文所述方法可实现传感器间的交叉校准。
微调匀整机有两种不同方法确定输出材料的厚度。一种方法使用输出侧传感器。另一种使用进料侧传感器数据，以采用牵伸材料的卷积计算。两种方法产生表示相同特性的两个同步时间序列。因此，两个时间序列的统计特性如平均和标准偏差应相同。匹配序列所需的定标由标准偏差比确定。
将上述两个序列视为洞穴标示(Cave-plot)较为方便。一个序列显示为钟乳石(stalactite)，而另一个在相同时间轴上显示为石笋(stalagmite)。这允许用户评估微调匀整机算法在追踪前端中的功效。用户可使用标示(按周期间隔计算并刷新)以监控匀整函数的进程。在连续监控洞穴标示的同时在可手动控制的可编程运动控制系统中提供简单相位修正机制也很方便。
数据采集
如前所述，具有可变延迟的数据采集、计算以及控制必须精确同步。这要求通过微调匀整机算法进行适当簿记(book-keeping)。
假定每毫米采集扫描辊的数据和输出侧厚度数据，且对于中辊和输出辊编码器，编码器的相应读数变化分别为Em和Ed，需要采集下表数据。下表中填写中编码器的每个Em变化。
中编码器读 数 从扫描辊获 得测量的Δn 计算的前端 Xn 修正开始时 的中编码器 修正结束的 输出编码器 变化
上述数据是基于进料侧测量和使用该数据的计算。第一栏是被检测的材料在扫描辊处时的中编码器读数。为此材料计算前端数据和要求的牵伸，并通过将Y增加至第一栏而记录修正应起动时中编码器位置。最后一栏是中编码器移动至下一“修正起点”位置时输出编码器位置变化的计算值。这有效确定了将应用的瞬时牵伸。该表的数据用于驱动可编程运动控制器。除进料侧辊外，也可优选从系统设计角度改变输出侧系统的速度(包括圈条器)，使得两组辊间的所需关系可使用比另外的方式所需的发动机更低容量的发动机保持。
下表中填写输出编码器中的每Ed变化，从中编码器到达上表修正起点后从前辊的Z转数开始。
输出编码器读 数 截面中的纤维 中编码器读数 当前段中的牵 伸
上表记录的输出侧数据用于通过多元回归计算前端估算中的误差，如前所述。这足以间歇执行反馈计算。同样，在微调匀整起动时，该反馈数据可用于修正进料材料的估算脉冲响应。应注意，尽管模拟是在特定假设下执行的，这并不限制微调匀整机系统，仅限制用于说明本发明的模拟方法。例如，微调匀整机系统可在进料中的纤维为非平行结构时运行，甚至可在进料中前端/后端有弯钩形时运行。这些影响可容易地通过改变脉冲响应函数的形式而考虑。
微调匀整机的运行与一般的自调匀整机相似，除了设置变化/进料材料变化后的初始化程序，并通过以下步骤以示例性方式说明：
1)输入有关纤维特性、解捻牵伸和机器设置、进料丝绞等数据。
2)为采集同步数据以高牵伸和低牵伸进料。输出侧传感器进行的测量可用于使用步骤1中用户输入的纤维特性自动校准传感器。
3)也可从加速度计和位移传感器采集数据。处理该数据以交叉校准加速度计和输出侧电容传感器。这是运行中唯一一次根据电容传感器交叉校准加速度计。之后，使用加速度计交叉校准电容传感器。因为电容传感器在运行过程中容易漂移。
4)使用用户输入的数据来计算纤维脉冲响应的初始估算值。推测前端数量的初始估算值以作为平均值。现在机器准备好计算实际前端。
5)采集扫描辊数据和输出侧数据，并通过多元回归计算前端初始值的误差值。这用于校正前端的初始值。
6)现在使用等式(3)计算前端的后续值。使用新的值通过多元回归确定脉冲响应的系数。使用新的脉冲响应，计算前端的误差。
7)重复该过程直至系统稳定于适当脉冲响应和进料特征。
8)牵伸系统现在根据扫描辊位移和加速度数据来计算进料中的前端。应建立系统以从输出侧传感器获得修正的反馈。变化超过特定限度时，应重复前端和脉冲响应估算。也应周期性监控输出侧传感器以避免漂移。
9)前端计算被用于发送控制输入至运动控制系统，以获得中辊的所需速度变化。速度变化的目的是确保前端以恒定速率到达输出辊。
应注意，以上概述的本发明实际运行所必须的步骤仅是示意性的。校准和同步可通过其它装置实现，该方法如果与微调匀整机工序一起实施应仍属于本发明的范围内。