循迹检测纱线断头智能小车

卢瑞剑 姚俊红

摘 要：通过本装置检测纱线断头位置，提醒挡车工及时处理。可远程视频监控机器运行状况，能够自动计算断线位置和次数，提醒工厂技术人员及时检修。

关键词：检测纱线断头 远程监控 自动计算 检修

前言

随着社会的不断发展，对机械的性能、工作效率也提出了更高的要求。鉴于纺纱机在纺纱过程中，出现断线情况，并且在短线后断头不易发现，这样大大降低了纺纱的质量，而且增加了挡车工的工作强度。为了解决这一问题，设计了本作品循迹检测纱线断头智能小车。当发现断线时，就会发出声光报警信号并且利用无线信号把断线位置发送至挡车工手持式无线收发器，此时无线收发器声光报警，同时液晶显示断线位置，提醒挡车工快速解决问题，从而提高了生产效率。此外运用视频无线传输实施远程监测机器运行情况，降低工人劳动强度；能够自动计算断线位置和断线次数，并把检测的数据准确而及时的以短信的形式，发送至工厂技术人员。使得工厂技术人员能够及时发现机器故障，降低损失。

1.整体设计方案

1.1.视频信息采集与视频处理部分

小车通过摄像头采集图像信息，将采集到的图像信息通过无线视频处理模块发送到技术人员的上位机，技术人员通过上位机能看到纺纱机的工作情况，便于监测机器故障。

1.1.1.摄像头采集

图像采集器件使用的是数字输出的CMOS传感器。电荷藕合器件图像传感器Cmos（Charge Coupled Device），它使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，CMOS的成像通透性、明锐度好，色彩还原、曝光可以保证准确。采用同步分离芯片LM1881，将视频信号通过一个电容接至LM1881的2脚，即可得到控制单片机进行A/D采集的控制信号。

1.1.2.视频处理模块

摄像头把实时图像传给无线发射模块，通过无线发射模块发送到接受模块，接受模块再把图像传给视频采集卡，通过视频采集卡就可以把图像发送到上位机上。通过上位机就可实时检测纱线状况。

图像无线发射接收模块采用2.4GHZ国际通用频率，使用RF CMOS高度集成IC，高度整合功率放大器（ PA ）和压控振荡器（ VCO ）及双声道音频视频于一体调制，无阻距离100M能收到清晰稳定图像。

1.2. 细纱断头检测报警部分

检测模块采用激光传感器检测是否断线，通过调制管把把激光调制成180khz的光束，自然界中很少有该频率的光线，所以增加了其稳定性，利用光的反射原理，当光线遇到反光强的物体返回一些光线，再通过接受管把反射来的光线转化为电平信号，从而实现检测断线的功能。如有断线，则将通过声光报警模块发出警报，同时通过无线模块将断线的位置信息发送给挡车工，挡车工手上的遥控器将在液晶屏幕上显示出断线区域，发出警报。提醒挡车工处理断线，从而极大提高了生产效率。

1.3. 车体循迹运行部分

小车先通过超声波传感器检测是否靠近吹吸风机，若靠近吹吸风机，则机械升降台将落下，小车停止一段时间，以保护摄像头。车体前部装有16个光电对管，可以在中央处理器的控制下依照预先铺设的黑色胶带，循迹运行。

1.4. 中央处理器及车体参数设置部分

此部分由飞思卡尔公司的128单片机、矩阵键盘、12864液晶显示屏构成。小车在单片机的控制下，完成所有信息的处理及控制任务。由矩阵键盘输入高度、速度设定小车状态，液晶显示模块实时显示速度、断线位置、摇臂升降状态。

1.5.信息统计汇总管理部分

利用GSM短信模块，该模块会记录间隔时间段内断线情况，包括断线条数、断线最多的工作区域。技术人员可通过发送短信随时调看车间各区域，各纺纱机工作情况。实现高效生产，高效管理，提高经济效益。

1.6.手持式收发器

手持式收发器主要给挡车工提醒断线位置。当断线信号由车体发过来以后，手持式收发器上的无线接收模块接收数据，同时声光报警，并通过液晶实时显示断线位置。

2.工作原理

本装置主要集视频信息采集与发送部分，细纱断头检测报警部分，车体循迹运行部分，中央处理器及车体参数设置部分，信息统计汇总管理部分，手持式收发器组成。运用摇臂升降台上的激光传感器自动监测纱线，摇臂升降模式适合各种纺纱机。当发现断线时，就会发出声光报警信号和无线信号提醒挡车工进行处理，从而提高了生产效率；此外安装导轨，采用巡回检测，运用视频无线传输实施远程监测机器运行情况，降低工人劳动强度；能够自动计算断线位置和断线次数，并把检测的数据准确而及时的以短信的形式，发送至工厂技术人员。使得工厂技术人员能够及时发现机器故障，降低损失。

3.创新点及应用

3.1. 改变依靠挡车工来回巡视发现断线的方式，运用激光传感器自动检测纱线。当发现断线，立即向挡车工发出警报，提高生产效率。

3.2.智能化，人机交互性强。可以自动计算断线位置和断线次数并可以远程监控，把数据用短信发送至工厂技术人员。及时发现机器故障，对机器的维护和检修技工极大地便利，降低经济损失。

3.3.无线视频发射模块的利用，鉴于工厂复杂的环境，机器故障时有发生，由于检修不及时必定会给生产带来诸多不便。因此本组成员通过进一步开发摄像头的功能，利用无线视频发射模块将现场环境反馈回电脑，并通过上位机软件进行实时显示，便于及时排除故障。

3.4.实用性强，摄像头采用摇臂升降模式，适合各种纺纱机。同时，超声波监测到吹吸风机时，该装置降下摄像头，防止损坏部件 。

3.5.安装巡回导轨，巡回检测。降低工人劳动强度。成本低，适合工厂化运作。

参考文献：

[1]周炳荣.纺织机械系列教材，中国纺织出版社，1999年1月1日

[2]刘正祥.电子式纱线断头检测器[J].棉纺织技术.1982（07）

[3]秦曾煌.电工技术[M].北京：高等教育出版社，2004：41～46

[4]朱慰祖、花掌珠.纱线断头成因分析[J].纺织器材.2002（04）

[5]李正吾.机电一体化技术及其应用[M].机械工业出版社，1990：27～32

作者简介：

卢瑞剑（1990—），男，山东省菏泽市人，单位：山东省德州学院，职务：学生。