技術領域

智能細紗細度隨機擾動控制裝置屬于新型紡織機械領域。由于細紗生產過程中，其細度隨時變化，可以通過調節羅拉的轉速達到控制細紗均勻度的目的，而檢測點與羅拉轉速調節點之間的距離非常短，其要求有高速實時處理裝置。本發明采用FPGA作為系統的控制核心處理細紗細度信號的波動信息，并以此信號作為后續細紗機電機轉速的控制信號。同樣該系統也適用于紡織生產過程中的梳棉、并條以及粗紗的生產過程。

背景技術

細紗是由幾十到幾百根纖維經過牽伸而形成的紡織制品，由圖1可見細紗的細度差異很大，其中較粗的部分達到較細的3倍以上。在紡紗過程中，由于纖維的長度小于夾持纖維的羅拉對的間距，導致細紗成形過程中纖維運動存在隨機性，同時檢查點與控制點之間有一定的距離，結果細紗的細度產生不均勻。類似這種具有強隨機擾動、大延時的定值控制問題成為紡織領域普遍的難題。牽伸裝置示意圖如圖2所示。由兩對羅拉構成，其中一對羅拉R2稱為前羅拉，速度較快；另外一對羅拉R1稱為后羅拉，速度較慢。由于前羅拉的速度大于后羅拉的速度，較粗的細紗經過兩對羅拉組成的牽伸區后，變成較細的細紗。在牽伸過程中，以下幾個方面造成了細紗的不勻：由于在牽伸區中兩對羅拉的間距大于纖維的長度，導致纖維在運動過程中，有一段既不受前羅拉的控制，也不受后羅拉控制的區間，又因纖維性質差異，導致作用于纖維上的引導力與控制力發生波動。其結果是造成纖維由后羅拉的速度變為前羅拉速度的變速點形成一個分布，結果使得纖維的分布進一步不規則。

為了消除細紗的細度不勻，很多科研單位投入了大量的人力、物力進行研究，其研究成果從控制的角度分類，可分為開環、閉環和混合環三種主要類型。關于細紗細度的控制裝置的研究，可以追溯到一百多年前1884年美國人A.T.Atherton首先發明的機械式洋琴裝置。愛爾蘭人J.U.Eves在1914年將其發展為帶有延時機構的控制裝置。英國人G.F.Raper在1945年首次將細紗細度的控制裝置應用于精梳毛紡工業，1959年在意大利米蘭第三屆國際紡織機械展覽會上，首次展出了棉紡用的細紗細度的控制裝置。隨著電子和計算機技術的發展，細紗細度的控制裝置在原有作用原理的基礎上，控制技術和實現手段都有很大的發展，在現代紡紗生產中的作用十分重要。細紗細度的控制裝置采用了傳感器技術、計算機技術、交流伺服系統等當前先進的電子技術，成為高密度的機電一體化產品。

然而，細紗細度的變化信息是的獲得是進一步控制相應的電機的轉速從而達到控制細紗的細度以及均勻度的目的。但是由于細紗的細度較細，目前沒有一種裝置能夠在線高速反饋細紗細度信息的變化。

本發明采用FPGA作為系統的控制核心處理細紗細度信號的波動信息，并以此信號作為后續細紗機電機轉速的控制信號。同樣該系統也適用于紡織生產過程中的梳棉、并條以及粗紗的生產過程。

發明內容

本發明采用FPGA作為系統的控制核心處理細紗細度信號的波動信息，并以此信號控制細紗機電機轉速。同樣該系統也適用于紡織生產過程中的梳棉、并條以及粗紗的生產過程。

具體步驟為：

(1)選擇合適的FPGA或者DSP等控制系統的核心；

(2)設計細紗細度調節專用系統軟件設計；

(3)軟件調試，實現系統控制的要求。

本發明采用FPGA作為系統的控制核心處理細紗細度信號的波動信息，并以此信號控制細紗機電機轉速。同樣該系統也適用于紡織生產過程中的梳棉、并條以及粗紗的生產過程。為實現細紗細度的實時、高效和全自動控制提出了全新思路。

附圖說明

圖1典型織物樣品

圖2典型牽伸裝置示意圖

圖3細紗細度控制系統簡圖

圖4基于FPGA的控制系統整體結構

具體實施方式

以下結合附圖實施方式對本發明做進一步具體描述，但不局限于此。

實施例1：

如圖3所示，R1和R2分別代表后羅拉和前羅拉，M1和M2是兩個細紗細度檢測的圖像傳感器，M1用于開環控制，M2用于閉環控制，同時也用于波譜分析。系統主要通過控制伺服S1和S2合理調節R1與R2的速度比來達到調節細紗細度均勻度的目的。對細紗的牽伸裝置進行分析可知其控制系統按其功能實現主要分為機構、傳感器、調速機構和控制機構四個部分。控制系統的整體結構如圖4所示，傳感器實時采集細紗細度信號，UART與PC連接用于調試階段，VGA用于顯示圖像處理結果，下位機用于接收FPGA處理結果的控制信號。