本发明公开了一种细纱机断头激光辅助检测装置及方法，属于纺织设备领域。本发明装置包括运动检测模块和激光照明模块，所述激光照明模块包括固定套、连接件，以及至少两组平行且反向布置的次级组件，所述次级组件的一端为点状激光发射器，另一端为接收器。所述固定套可通过支撑杆安装于细纱机翼子板上，支撑杆可绕轴旋转，从而调节固定套的角度。本发明装置克服了光电断头检测方案对深色纱、透明丝、高支纱和在弱光环境下难以正常检测的问题，可适用于于诸多品种纱线的纺纱生产流程中。本发明装置可在不同型号与规格细纱机上部署或升级，且调试过程简单快捷，可用于对现有细纱机的大规模改进升级。
1.一种细纱机断头辅助检测装置，其特征在于，包括运动检测模块和激光照明模块；所述运动检测模块用于检测工人进入或离开细纱机之间的通道；所述激光照明模块包括固定套、连接件，以及至少两组平行且反向布置的次级组件，所述次级组件的一端为点状激光发射器，另一端为接收器；工人进入细纱机之间的通道时，所述运动检测模块产生开关信号，所述激光照明模块被激活，激光照射到各个锭位的纱线上并产生反射，纱线断头处则不产生反射，从而辅助肉眼对各个锭子断头情况进行判断；工人不处于细纱机之间通道时，所述激光照明模块处于休眠状态。
2.根据权利要求1所述的一种细纱机断头辅助检测装置，其特征在于，所述固定套通过支撑杆安装于细纱机翼子板上；所述支撑杆可绕轴旋转，从而调节固定套的角度。
3.根据权利要求1或2所述的一种细纱机断头辅助检测装置，其特征在于，所述运动检测模块包括红外感应器和控制单元，所述红外感应器包括至少一组红外发射器和红外接收器，红外发射器和红外接收器分别安装在相邻的细纱机的车头和车尾。
4.根据权利要求3所述的一种细纱机断头辅助检测装置，其特征在于，所述红外感应器包含两组红外发射器与红外接收器。
5.根据权利要求1或2所述的一种细纱机断头辅助检测装置，其特征在于，对于长车而言，每隔250～350个锭子放置一个激光照明模块；对于短车而言，在车头、车尾分别安装激光照明模块。
6.根据权利要求3所述的一种细纱机断头辅助检测装置，其特征在于，对于长车而言，每隔250～350个锭子放置一个激光照明模块；对于短车而言，在车头、车尾分别安装激光照明模块。
7.根据权利要求1或2所述的一种细纱机断头辅助检测装置，其特征在于，激光照明模块处于前罗拉钳口与导纱钩之间中部，激光发射方向与细纱机方向平行，激光由各个点状激光发射器水平照射至相邻激光照明模块的接收器上。
8.根据权利要求3所述的一种细纱机断头辅助检测装置，其特征在于，激光照明模块处于前罗拉钳口与导纱钩之间中部，激光发射方向与细纱机方向平行，激光由各个点状激光发射器水平照射至相邻激光照明模块的接收器上。
9.根据权利要求5所述的一种细纱机断头辅助检测装置，其特征在于，激光照明模块处于前罗拉钳口与导纱钩之间中部，激光发射方向与细纱机方向平行，激光由各个点状激光发射器水平照射至相邻激光照明模块的接收器上。
10.根据权利要求6所述的一种细纱机断头辅助检测装置，其特征在于，激光照明模块处于前罗拉钳口与导纱钩之间中部，激光发射方向与细纱机方向平行，激光由各个点状激光发射器水平照射至相邻激光照明模块的接收器上。
11.根据权利要求3所述的一种细纱机断头辅助检测装置，其特征在于，所述运动检测模块中红外感应器包括两组红外发射器与红外接收器，两组红外发射器安装于细纱机车头或车尾处，呈水平一字形，红外接收器则安装于相邻细纱机的对应位置；红外光束由红外发射器射出，并由对应的红外接收器接收；当工人通过时，红外接收器先后产生阻隔信号，所述控制单元负责接收信号，根据阻隔信号产生的先后顺序与相隔时长判断工人是否进入或离开细纱机之间通道，随即控制所述激光照明模块开闭。
12.根据权利要求5所述的一种细纱机断头辅助检测装置，其特征在于，所述运动检测模块包括红外感应器和控制单元，所述运动检测模块中红外感应器包括两组红外发射器与红外接收器，两组红外发射器安装于细纱机车头或车尾处，呈水平一字形，红外接收器则安装于相邻细纱机的对应位置；红外光束由红外发射器射出，并由对应的红外接收器接收；当工人通过时，红外接收器先后产生阻隔信号，所述控制单元负责接收信号，根据阻隔信号产生的先后顺序与相隔时长判断工人是否进入或离开细纱机之间通道，随即控制所述激光照明模块开闭。
13.根据权利要求7所述的一种细纱机断头辅助检测装置，其特征在于，所述运动检测模块包括红外感应器和控制单元，所述运动检测模块中红外感应器包括两组红外发射器与红外接收器，两组红外发射器安装于细纱机车头或车尾处，呈水平一字形，红外接收器则安装于相邻细纱机的对应位置；红外光束由红外发射器射出，并由对应的红外接收器接收；当工人通过时，红外接收器先后产生阻隔信号，所述控制单元负责接收信号，根据阻隔信号产生的先后顺序与相隔时长判断工人是否进入或离开细纱机之间通道，随即控制所述激光照明模块开闭。
14.根据权利要求4、6、8-10任一所述的一种细纱机断头辅助检测装置，其特征在于，所述运动检测模块包括红外感应器和控制单元，所述运动检测模块中红外感应器包括两组红外发射器与红外接收器，两组红外发射器安装于细纱机车头或车尾处，呈水平一字形，红外接收器则安装于相邻细纱机的对应位置；红外光束由红外发射器射出，并由对应的红外接收器接收；当工人通过时，红外接收器先后产生阻隔信号，所述控制单元负责接收信号，根据阻隔信号产生的先后顺序与相隔时长判断工人是否进入或离开细纱机之间通道，随即控制所述激光照明模块开闭。
一种细纱机断头激光辅助检测装置及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种细纱机断头激光辅助检测装置及方法，属于纺织设备领域。
背景技术
[0002] 纺织产业在我国经济发展中具有重要地位，传统的纺织生产用工量大、效率低、产品品质差，随着消费者对于品质的要求不断提升、用工成本逐步升高、同时环保压力日益严峻，这种粗放式发展道路已不能维系纺织企业的生存，顺应时代潮流，实现转型升级变得迫在眉睫。
[0003] 纺纱是纺织品加工过程中最主要的环节之一。纺纱的目的在于将散乱的纤维纺制成纱线，以供后道工序进一步编织各类织物。环锭纺纱是目前主流的纺纱方式，其通过罗拉的牵伸与锭子的高速回转将粗纱加工成为细纱，在这一过程中，由于纤维性能的优劣、粗纱条干不匀以及机械部件高速运动过程中产生的震动等原因，处于纺制过程中的细纱可能出现断裂，即发生细纱断头。断头率的高低对成纱品质、纺纱效率与企业经济效益具有重要的影响，如何高效地检测断头一直是纺纱企业关注的重点。
[0004] 传统的纺纱工厂机械化、自动化程度较低，对于细纱断头的检查基本依赖挡车工不断巡逻，这种方式用工量大，效率低，同时长时间的人工巡查也容易出现漏检。近年来，替代人工巡检的断纱检测装置开始出现，这类装置采用的技术包括光电传感、电磁感应和热敏传感等。这其中，光电式因其有能实现断纱无损检测等优点，在细纱断头检测方面具有实际的应用前景。然而，光电式检测装置也存在一些不足，第一，检测装置通常仅在检测白色纱时能够实现预期效果，对于深色纱、透明丝、高支数的超细纱，以及车间中照明不足时，会出现大概率的漏检情况；第二，目前的断纱检测装置通常为独立式，即每个锭子都装有单独的检测装置，检测装置全天候运转，装备成本与运行功耗较大；第三，现有解决方案多数不独立出售，而是作为特定细纱机的可选配件，而可单独销售的检测装置价格不菲，对于众多中小型纺纱企业或者产品线不便于变更的工厂而言，更新换代成本过高。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供一种细纱机断头激光辅助检测装置，其可辅助挡车工快速掌握细纱机断头情况，加快巡检效率；所述装置有助于挡车工克服弱光照、纱线不易辨识等困难；此外，所述装置成本低，不易受环境干扰。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0007] 一种细纱机断头激光辅助检测装置，包括运动检测模块和激光照明模块，所述激光照明模块包括固定套、连接件，以及至少两组平行且反向布置的次级组件，所述次级组件的一端为点状激光发射器，另一端为接收器。所述固定套可通过支撑杆安装于细纱机翼子板上，支撑杆可绕轴旋转，从而调节固定套的角度。
[0008] 所述动检测模块用于检测工人进入或离开细纱机的情况。所述动检测模块包括红外感应器和控制单元，所述红外感应器包括至少一组红外发射器和接收器，红外发射器和接收器分别安装在相邻的细纱机的车头和车尾；所述控制单元可以安装在车头内。在本发明一种实施方式中，所述红外感应器包含两组红外发射器与接收器。在本发明一种实施方式中，所述控制单元是一个能够接收运动检测模块全部信号的单片机。
[0009] 所述激光照明模块包括固定套、连接件，以及至少两组平行且反向布置的次级组件，所述次级组件的一端为点状激光发射器，另一端为接收器。所述固定套可通过支撑杆安装于细纱机翼子板上，支撑杆可绕轴旋转，从而调节固定套的角度。
[0010] 所述激光照明模块安装在细纱机锭位之间，对于长车而言，可以每隔250～350个锭子放置一个激光照明模块，对于短车而言，可以在车头车尾分别安装激光照明模块。激光照明模块的高度处于前罗拉钳口与导纱钩之间中部，激光发射方向与细纱机方向平行。激光由各个发射器水平照射至相邻激光照明模块的接收器上；挡车工进入细纱机之间的通道时，所述运动检测模块产生开关信号，所述激光照明模块被激活，激光照射到各个锭位的纱线上并产生反射，断头处则不产生反射，从而辅助肉眼对各个锭子断头情况进行判断。挡车工不处于细纱机之间通道时，所述激光照明模块处于休眠状态。
[0011] 在本发明一种实施方式中，所述运动检测模块中红外感应器包括两组红外发射器与红外接收器，两组红外发射器安装于细纱机车头或车尾处，呈水平一字形，红外接收器则安装于相邻细纱机的对应位置；红外光束由发射装置射出，光线平行于地面，并由对应的红外接收器接收；当挡车工通过时，红外接收器先后产生阻隔信号，所述控制单元负责接收信号，根据阻隔信号产生的先后顺序与相隔时长判断工人是否进入或离开细纱机之间通道，随即控制所述激光照明模块开闭。
[0012] 在本发明一种实施方式中，所述激光照明模块中点状激光发射器为低功率10mm的点状激光发射器，所述激光照明模块中接收器为喷涂吸光材料的圆形接收器。对于长车而言，安装在锭子之间的激光照明模块由两组所述次级组件平行反向排列构成，两组次级组件相向发射光束，使断头锭子与非断头锭子的对比更为明显；另外，当挡车工伸手接头时，双向激光可保证挡车工两侧其它锭子仍保持至少有一条光束正常照明，便于挡车工在接头的同时继续保持对其它锭子的监控。对于短车而言，安装在车头和车尾的激光照明模块由一组所述次级组件构成。
[0013] 在本发明一种实施方式中，所述激光照明模块底座安装于细纱机翼子板上，供电线与数据线从细纱机车头引出，安装于翼子板内部，靠近细纱机主轴一侧。
[0014] 由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：
[0015] (1)本发明为一种细纱机断头激光辅助检测装置，该装置结构简单、可靠性强，同时装配成本低，由于激光照明模块高度和角度可以调节，本发明装置可在不同型号与规格细纱机上部署或升级，且调试过程简单快捷，可用于对现有细纱机的大规模改进升级。
[0016] (2)与单锭检测需要在每个锭位安装检测装置不同，该装置中的激光照明模块为上锭子同时提供辅助照明，成本低廉，实用性强。其通过运动检测模块检测挡车工行动位置，保证只有挡车工所在位置两侧的激光照明模块开启，有效降低功耗并延长激光发射装置寿命。
[0017] (3)部署在细纱短车上的激光照明模块安装于车头和车尾，相向各射出一束10mm点状光源；部署在细纱长车上的激光照明模块除了在车头和车尾各安装一个外，还会在长车中每隔250～350个锭子放置一组，反向射出两束10mm点状光源；当有纱在纺时，纱体产生反射，断头处无反射，挡车工可据此快速定位断头锭子。激光照明模块采用多模块中继连接，确保了光强与抗抖性能，同时采用双向照明，从而保证挡车工在手动连接断纱导致光线被阻挡时，锭子两侧仍保持至少有一条光束正常照明，便于挡车工在接头的同时继续保持对其它锭子的监控。
[0018] (4)本发明装置克服了光电断头检测方案对深色纱、透明丝、高支纱和在弱光环境下难以正常检测的问题，可适用于于诸多品种纱线的纺纱生产流程中。
附图说明
[0019] 图1是本发明在细纱机并排场景下的部署位置示意图；图中，1：车头，2：激光照块，3：激光，4：车尾，5：红外发射装置，6：红外激光，7：红外接收装置；
[0020] 图2是本发明在细纱机并列场景下的部署位置示意图；
[0021] 图3是本发明所述运动检测模块结构示意图，(a)为运动检测模块中的红外发射装置，(b)为运动检测模块中的红外接收装置；图中，8：红外激光发射器，9：红外接收器；
[0022] 图4是本发明适用于细纱长车的所述激光照明模块结构示意图，(a)为主视图，(b)为左视图，(c)为俯视图；图中，10：点状激光发射器，11：圆形接收器，12：次级组件，13：固定套，14：连接件；
[0023] 图5是本发明适用于细纱短车的所述激光照明模块结构示意图，(a)为主视图，(b)为左视图，(c)为俯视图；
[0024] 图6是本发明所述激光照明模块安装与工作状态示意图，图中，15：前胶辊，16：前罗拉，17：支撑杆，18：细纱，19：第一反射区，20：第二反射区，21：导纱钩。
具体实施方式
[0025] 如图1所示的是细纱机并排的场景，细纱机断头激光辅助检测装置，包括运动检测模块和激光照明模块2，所述运动检测模块包括红外感应器和控制单元，每组红外感应器包括红外发射装置5、红外接收装置7，红外发射装置5、红外接收装置7分别安装在相邻细纱机之间，车头1和车尾4各安装一组；控制单元安装在车头内，具体实现为一个能够接收对应两组运动检测模块全部信号的单片机。所述激光照明模块2包括点状光源激光发射器和接收器，安装在细纱机锭位之间，根据细纱机长度每隔250～350个锭子相向放置两组点状光源激光发射器和接收器；激光3发射方向与细纱机方向平行，高度与前罗拉钳口与导纱钩之间纱线的中段平齐，激光由各个发射器水平照射至相邻的接收器上。挡车工从细纱机之间通道经过时，所述运动检测模块的红外激光6被阻断从而产生开关信号，所述运动检测模块的控制单元根据开关信号判断挡车工当前位置，挡车工所在位置的所述激光照明模块2被激活，其它位置的激光照明模块2则被关闭。被激活的激光照明模块发射的激光照射到的各个锭位上的纱线产生反射，断头处不产生反射，从而辅助肉眼对各个锭子断头情况进行判断。
[0026] 图2所示的是细纱机并列的场景，运动检测模块的安装方式做相应调整。所述运动检测模块中红外感应器的红外发射装置5安装在细纱机车尾4，红外接收装置7安装在并列的下一台细纱机车头1处，其它装置与图1安装方式保持一致。挡车工从红外感应器之间通道经过时，所述运动模块的红外激光6被阻断从而产生开关信号，挡车工所在通道两侧的四面激光照明模块被激活，其它位置被关闭。图1与图2中两种运动检测模块布局方式可根据实际需要组合使用，以满足不同应用场景与精确度要求。
[0027] 如图3所示，所述运动检测模块中红外感应器包括如图3(a)所示的一个红外发射装置5和如图3(b)所示的一个红外接收装置7，分别安装于细纱机车头和车尾，呈水平一字形，距地面高度可按需设定，本实施例设定为1.2m。红外发射装置5包含两个红外激光发射器8，二者距离可按需设定，本实施例设定为70mm，工作状态下射出4mm点状光源；红外接收装置7包含两个红外接收器9，相距70mm，用于接收对应红外激光发射器8射出的激光。一般情况下，红外激光发射器8射出激光可射入对应红外接收器9的光敏感应区内，此时红外接收器9向所述运动检测模块控制单元输出高电平；当挡车工经过时，光线被阻挡，红外接收器9接收不到光线，向所述运动检测模块控制单元输出低电平，控制单元采集每个红外接收器9的电平信号，并根据信号先后顺序判断挡车工行走方向，控制对应激光照明模块2的开闭。下面以图1中运动检测模块布局方式为例，介绍两组红外激光6a、6b不同通断情形下的应对措施：
[0028] (1)挡车工从左向右进入细纱机之间通道，红外激光6a、6b的通断顺序为：6a断、6b断、6a通、6b通，此时对应的控制过程为：开启当前通道两侧激光照明模块2。
[0029] (2)挡车工从右向左离开细纱机之间通道，红外激光6a、6b的通断顺序为：6b断、6a断、6b通、6a通，此时对应的控制过程为：关闭当前通道两侧激光照明模块2。
[0030] (3)挡车工从左向右进入细纱机之间通道，但在未完全通过红外激光6a、6b时又退出，红外激光6a、6b的通断顺序为：6a断、6a通，或者6a断、6b断、6b通、6a通，此时控制单元不做处理，当前通道两侧激光照明模块2运行状态不变。
[0031] (4)挡车工从右向左离开细纱机之间通道，但在未完全通过红外激光6a、6b时又退出，红外激光6a、6b的通断顺序为：6b断、6b通，或者6b断、6a断、6a通、6b通，此时控制单元不做处理，当前通道两侧激光照明模块2运行状态不变。
[0032] 其它运动检测模块的控制方式与上述流程相同。
[0033] 如图4所示，所述激光照明模块2由两组次级组件12和承载它们的固定套13组成，每组次级组件包含一个低功率10mm点状激光发射器10和喷涂吸光材料的圆形接收器11，圆形接收器11、激光发射器10分别安装在一组次级组件的两端，二者之间有一段用于放置激光发射器导线的空腔；两个次级组件沿纵向平行且反向安装在固定套13中。固定套13一侧配有连接件14，可与支撑架通过螺丝连接，并且可以旋转。所述激光照明模块2根据细纱长车长度每隔250～350个锭子放置一个，通过这种限制激光工作长度的方式削弱光线发散，同时降低机械震动带来的不利影响；圆形接收器11用于接收并阻断前一个激光照明模块2射来的光线，防止多重光线干扰视觉效果。两组次级组件相向发射光束，使断头锭子与非断头锭子的对比更为明显；另外，当挡车工伸手接头导致光线被阻挡时，双向激光可保证挡车工两侧其它锭子仍保持至少有一条光束维持正常照明，便于挡车工在接头的同时继续保持对其它锭子的监控。
[0034] 上述构成方式适用于安装在细纱机中部的激光照明模块2，对于处于车头和车尾的激光照明模块，则可以去除一组所述次级组件12，仅保留一组向细纱机中部照射的次级组件。
[0035] 图5所示为所述激光照明模块2的另一种形式，由一个低功率10mm点状激光发射器10，两个喷涂吸光材料的圆形接收器11和一个简化固定套13组成。固定套13一侧配有连接件14，可与支撑架通过螺丝连接，并且可以旋转。所述激光照明模块2适用于细纱机短车，对于每排锭子分别在车头和车位处各安装一个，激光相向射向对方圆形接收器11，相向发射光束使断头锭子与非断头锭子的对比更为明显；另外，当挡车工伸手接头导致光线被阻挡时，双向激光可保证挡车工两侧其它锭子仍保持至少有一条光束维持正常照明，便于挡车工在接头的同时继续保持对其它锭子的监控。图5激光照明模块实施例适用于细纱机短车，仅在每排锭子的车头车尾处安装，与图4实施例相比，结构简化，长度更短。
[0036] 如图6所示，所述激光照明模块2位于细纱机中部，安装在两只摇架控制的两个锭子中间，其宽度约40mm，小于锭距，因而不会对正常的纺纱生产造成影响。工作状态下，激光照明模块角度略微倾斜，与前罗拉16至导纱钩21之间的细纱倾斜角度相同，细纱从前胶辊15和前罗拉16之间引出后正好从两个激光发射器相向照射的光线中穿过，每根细纱18上都会有两个反射区19和20，出现断头的锭位不会出现上述反射区，挡车工可据此快速找到断头锭位。激光照明模块2配有固定套13，每个固定套13可安装两组次级组件12；固定套13下端配有支撑杆17，支撑杆17两端配有转轴，可调节固定套13角度。所述固定套13安装于细纱机翼子板上，供电线与数据线从细纱机车头引出，安装于翼子板内部，靠近细纱机主轴一侧。由于激光照明模块高度和角度可以调节，所述装置可在不同型号与规格细纱机上部署或升级，且调试过程简单快捷。
[0037] 虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
