[发明专利]电脑横机撞针检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于检测电脑横机开始运行或者运行中是否撞针的装置及方法。

背景技术

电脑横机是一种针织横编织机，在横机编织过程中，容易因为机头，针床，织针，三角系统等机构发生撞针现象，为了保证编织的正常进行，电脑横机上设计和安装了撞针检测自停装置。目前，市场上常用的撞针检测方法有两种：

第一种是通过安装在针床背面的振动传感器来实现的。振动传感器共8个，前后针床各4个，当发生撞针时，装机时产生的振动通过振动传感器传递到CPU，若振动超过阈值则发出停机指令并报警。电脑横机在运行过程中振动一直存在，为了消除这种振动导致误判，会将横机刚刚进入编织时的振动在程序中屏蔽掉，但是，撞针现象通常情况下都发生在刚开始编织时。因此，这样的装置容易发生漏判和误报警，且不灵敏，同时，采用多个振动传感器的方式成本较高。

第二种是利用检测机头阻力的大小来判断是否发生了撞针，其具体实施方法参见专利号CN 102199843 A文件中的内容。采用检测机头阻力大小是基于伺服电机驱动器中伺服电机的输出参数进行计算的来实现的，伺服电机驱动器本身的灵敏度低且对机头的阻力进行的是间接检测，所以存在一定的误差；横机初始时力矩较大，不能检测力矩的突变，容易造成误报警现象。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种电脑横机撞针检测装置及方法，通过对机头加速度变化来判定是否撞针。其响应灵敏，判定准确，减少了误判和漏判。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案为采用一种电脑横机撞针检测装置，包括用于检测电脑横机机头加速度的加速度传感器、用于将加速度传感器反馈的机头加速度数据进行分析的控制器；所述控制器与电脑横机主控系统电气连接。

作为一种改进，所述加速度传感器为三轴加速度传感器。三轴加速度传感器分为X、Y、Z三个轴，并且两轴成一平面。加速度是个空间矢量，一方面，要准确了解物体的运动状态，必须测得其三个坐标轴上的分量；另一方面，在预先不知道物体运动方向的场合下，只有应用三轴加速度传感器来检测加速度信号。三轴加速度传感器与作为控制器的单片机之间通过I2C接口进行连接。而单片机与电脑横机主控系统之间通过CAN通信接口进行连接。

作为一种进一步的改进，所述三轴加速度传感器的XY平面和机头斜面平行，并让三轴加速度传感器X轴与机头运动方向平行。

本发明还提供一种电脑横机撞针检测装置，包括以下步骤：

A.采样；获取电脑横机机头加速度数据；

B.设立一个阈值；

C.将电脑横机机头加速度数据与阈值进行比较；若加速度数据超过阈值则判定为撞针。

该检测方式主要是通过检测机头的加速度来判断是否发生撞针或机械故障等现象。

其具体的工作过程是这样的，在横机开始工作或正常运行过程中，机头的加速度总是呈线性变化。当发生撞针时，机头只在水平方向发生加速度突变的现象，这时电脑横机主控制系统停机并报警；如果在垂直方向上一直有加速度产生或产生的加速度与针织轨道有一定的角度，说明机头的导轨安装不正确或者发生机械故障，此时，提示工作人员对机头导轨重新调整或者排除机械故障。

作为一种改进，将步骤A中采样获得的电脑横机机头加速度数据处理成波形。

作为一种进一步的改进，通过MATLAB软件将电脑横机机头加速度数据绘制成波形；并通过卡尔曼滤波算法

X(k|k-1)＝A X(k-1|k-1)+B U(k)

P(k|k-1)＝A P(k-1|k-1)A’+Q

X(k|k)＝X(k|k-1)+Kg(k)(Z(k)-H X(k|k-1))

Kg(k)＝P(k|k-1)H’/(H P(k|k-1)H’+R)

P(k|k)＝(I-Kg(k)H)P(k|k-1)

对绘制成的波形进行滤波处理。

作为一种改进，步骤C中，提取一段时间范围内的加速度数据序列，计算出这段时间间隔内的最大值和最小值之差，得出波形峰峰值；并将该波形峰峰值与步骤B中预设的阈值进行比较，当峰值超过阈值时，则认为发生撞针。

作为另一种改进，步骤C中，提取相邻前后两个时间点加速度值，根据两个时间点采样时间间隔计算波形坡度；将波形坡度与步骤B中预设的阈值进行比较，当波形坡度大于阈值时，则认为发生撞针。

作为一种优选，所述步骤A中采样的时间为150-250us/次。

作为一种改进，步骤B中阈值的设立又包括以下步骤：