纺纱工业实现智能化的主要特征ღღ◈★：一是以物联网技术为支撑实现纺纱工厂管理的信息化ღღ◈★，二是以自动化连续化技术为支撑的纺纱生产线的连续化ღღ◈★；三是以数字化驱动技术为支撑的纺纱设备的智能化ღღ◈★。传统纺纱企业依赖于人工巡检的方式发现纱线断头ღღ◈★，这种方式不仅效率低下ღღ◈★，而且人工成本高ღღ◈★，难以满足现代纺纱行业对高效率ღღ◈★、高质量ღღ◈★、低成本生产的需求ღღ◈★，纺纱企业急需向智能化转型升级ღღ◈★，以应对快速变化的市场需求ღღ◈★。单锭监测系统通过传感器采集纺纱过程的设备运行及生产工艺等数据ღღ◈★，实现对纺纱机各机构运行状态的实时监测ღღ◈★，包括罗拉速度ღღ◈★、锭子转速ღღ◈★、纱线断头等关键指标ღღ◈★，即时发现异常ღღ◈★，减少因人工检查巡视不及时造成生产效率低下的问题及粗纱原料的浪费ღღ◈★，采集的数据经过进一步分析可为生产优化和决策提供科学依据ღღ◈★，帮助企业管理层快速响应市场变化ღღ◈★，调整生产策略ღღ◈★，确保资源高效利用ღღ◈★。

　　目前ღღ◈★，研究人员对单锭监测系统进行了大量研究ღღ◈★。杨艺等针对断纱管理问题设计了单锭断纱管理系统ღღ◈★，实现了对断纱数据的采集ღღ◈★；李强等探讨了细纱机上实施断纱检测技术的改造方法ღღ◈★；秦浩杰等研发了一套光电式断纱检测系统ღღ◈★，可满足大部分纺织工艺对纱线断纱检测的性能要求ღღ◈★；高阳等探讨了细纱单锭检测装置的应用ღღ◈★、不足与变革ღღ◈★。但对单锭监测系统的研究仅仅限于断纱检测方面ღღ◈★，并未对其潜在的应用进行挖掘和扩展ღღ◈★。本文通过对单锭监测系统的组成及工作原理进行分析ღღ◈★，探讨单锭加捻信号的采集与数据处理ღღ◈★、牵伸检测信号的采集与数据处理WRITEAS流水ღღ◈★、主轴检测信号的采集与数据处理ღღ◈★、钢领板信号的采集与数据处理ღღ◈★，对纱线断头ღღ◈★、弱捻ღღ◈★、大ღღ◈★、中ღღ◈★、小纱捻不匀ღღ◈★、锭位捻不匀等异常情况的监测提出有效判据尊龙凯时官方网站ღღ◈★，为构建纺纱MES管理系统提供有益支撑ღღ◈★。

　　细纱机单锭监测系统按功能划分分为监视单元ღღ◈★、控制单元尊龙凯时官方网站ღღ◈★、执行单元ღღ◈★、显示单元ღღ◈★、交互和存储单元5部分ღღ◈★，如图1所示ღღ◈★。

　　其中ღღ◈★，监视单元可分为单锭检测ღღ◈★、牵伸检测ღღ◈★、主轴检测ღღ◈★、钢领板检测ღღ◈★、电源检测以及温湿度检测ღღ◈★，通过各传感器实现对钢丝圈转速ღღ◈★、牵伸罗拉运动速度ღღ◈★、主轴转速ღღ◈★、钢领板速度ღღ◈★、电源能耗以及环境温湿度的监测ღღ◈★；控制单元由一个控制器组成ღღ◈★，控制器通过总线分别与单锭板和停喂板连接ღღ◈★，并且还与用于测量主轴速度的霍尔传感器ღღ◈★、测量罗拉速度的编码器等相连接ღღ◈★；执行单元由一系列两面的粗纱停喂板以及粗纱停喂装置组成ღღ◈★，主要是执行控制器下达的切纱指令ღღ◈★；显示单元由双面数码屏组成ღღ◈★，显示细纱机左ღღ◈★、右两侧的断头总数ღღ◈★、故障总数ღღ◈★、弱捻总数和落纱ღღ◈★、中途停车等状态信息ღღ◈★；交互和存储单元用于人机交互或边缘服务器的数据交换ღღ◈★，并对监测到的所有数据进行储存ღღ◈★。

　　控制单元通过监测前罗拉的转速尊龙凯时官方网站ღღ◈★，一旦达到设定速度ღღ◈★，便向监视单元发送启动监测信号ღღ◈★。监视单元在接收到这个命令后ღღ◈★，通过其上的反射式红外发射探头来监测钢丝圈转动的变化信号ღღ◈★。然后ღღ◈★，监视单元内部微控制器会分析和统计当前对应锭位上的钢丝圈转速尊龙凯时官方网站ღღ◈★，并根据这个转速来判断对应锭子是否存在断头ღღ◈★、弱捻ღღ◈★、故障ღღ◈★、空置等异常状态ღღ◈★，这些信息会通过单锭总线上报至控制单元ღღ◈★，并在对应的锭位闪烁断头指示灯ღღ◈★。控制单元会收集所有机台上的锭子状态信息进行时序分析ღღ◈★，并移除不合理状态ღღ◈★，并根据实际使用场景和策略有序地下发粗纱停喂指令ღღ◈★。执行单元在接收到停喂指令后ღღ◈★，立即执行相应的操作以切断粗纱ღღ◈★，并将执行结果反馈给控制单元ღღ◈★。最后ღღ◈★，控制单元记录切纱动作和断头类型ღღ◈★，并将这些信息提供给交互单元读取ღღ◈★，同时将汇总的断头总数和其他异常信息通过总线通知显示单元ღღ◈★，位于机台顶部的显示单元在接收到断头或其他异常信息后显示整体断头的基本情况WRITEAS流水ღღ◈★。单锭监测系统工作原理如图2所示尊龙凯时官方网站ღღ◈★。

　　单锭监测系统采集的信号包括单锭检测信号ღღ◈★、牵伸检测信号ღღ◈★、主轴检测信号ღღ◈★、钢领板检测信号ღღ◈★、电源能耗检测信号ღღ◈★、环境温湿度检测信号等尊龙凯时官方网站ღღ◈★。由于本文侧重于对细纱机运行机构监测的叙述以及篇幅所限ღღ◈★，故此处仅介绍单锭检测信号ღღ◈★、牵伸检测信号ღღ◈★、主轴检测信号ღღ◈★、钢领板检测信号的采集及其数据处理ღღ◈★。

　　本文采用光电传感器检测钢丝圈的回转对环锭细纱机的加捻机构进行检测ღღ◈★，通过光电传感器将钢丝圈的转动转换成脉冲信号ღღ◈★，再通过微分电路将脉冲信号转换成钢丝圈的转速ღღ◈★，实现对加捻机构的检测ღღ◈★。加捻机构在线检测系统由钢丝圈回转信号的传感与采集ღღ◈★、信号处理与输出等模块组成ღღ◈★。

　　钢丝圈信号采集系统方案采用光电式检测WRITEAS流水ღღ◈★，检测头位于钢领板上ღღ◈★，通过检测钢丝圈的回转来判断断纱以及计算钢丝圈的转速ღღ◈★，光电传感器安装位置如图3所示WRITEAS流水ღღ◈★，其中ღღ◈★：1-前罗拉ღღ◈★，2-纱线-LED指示灯ღღ◈★，9-锭子ღღ◈★。

　　由于外界噪声的干扰ღღ◈★，钢丝圈的回转脉冲信号需要经过放大和整形处理变成方波脉冲信号ღღ◈★，然后输送到单片机进行计时和计数算出钢丝圈转速并判断纱线断头等异常情况ღღ◈★。根据脉冲计数来实现转速测量的方法主要有法(测频法)ღღ◈★、法(测周期法)和法(频率周期法)ღღ◈★，该系统采用了法(测频法)ღღ◈★，法是在规定的时间内直接检测编码器的旋转脉冲的个数ღღ◈★，进而来间接的测量转速ღღ◈★。设时间内检测到的光电传感器脉冲个数为ღღ◈★，钢丝圈转动一周产生的脉冲个数为尊龙凯时官方网站ღღ◈★，钢丝圈的转速为ღღ◈★，转速采用下式计算ღღ◈★。

　　牵伸机构在线检测系统是通过编码器将牵伸罗拉的转动转换成脉冲信号ღღ◈★，再通过微分电路将脉冲信号转换成牵伸罗拉转动的线速度ღღ◈★，实现对牵伸机构的检测ღღ◈★。牵伸机构在线检测系统由罗拉回转信号的传感与采集ღღ◈★、信号处理与输出等模块组成ღღ◈★。编码器在工作过程中ღღ◈★，光源经过转动的光栅盘后由光电检测装置发出多个脉冲信号尊龙凯时官方网站ღღ◈★，依据信号中脉冲数可以计算出位移ღღ◈★、转速信息ღღ◈★。编码器的码盘产生两个相位相差90°的光码信号A和Bღღ◈★，当编码器处于正转状态时ღღ◈★，A的相信号会超过B的相信号90°WRITEAS流水ღღ◈★，在编码器处于反转状态时ღღ◈★，A相信号会滞后B相信号90°WRITEAS流水ღღ◈★。通过观察Aღღ◈★、B相信号之间的相位关系ღღ◈★，可以确定编码器的旋转方向ღღ◈★。

　　设时间内分别检测到的前ღღ◈★、中ღღ◈★、后罗拉编码器脉冲个数为ღღ◈★，对应电动机转动一圈产生的脉冲个数分别为ღღ◈★，对应电动机的转速分别为ღღ◈★，转速采用下式计算ღღ◈★。

　　由于伺服电动机的转速与纺纱机执行机构的速度存在一定的比例关系ღღ◈★，设控制前ღღ◈★、中ღღ◈★、后罗拉回转的伺服电动机与罗拉转速的减速比分别为ღღ◈★，前ღღ◈★、中ღღ◈★、后罗拉转速分别为ღღ◈★，直径分别为ღღ◈★，线速度分别为ღღ◈★，转速和线速度采用下式计算ღღ◈★。

　　来源ღღ◈★：赵龙飞 薛元 江南大学纺织科学与工程学院ღღ◈★、贾殿友 李辉 张阳 贾政清 深圳市嘉友智控科技股份有限公司尊龙凯时人生就是搏平台ღღ◈★，尊龙凯时人生就是博官网ღღ◈★，尊龙凯时ღღ◈★，