[发明专利]一种三维编织机的携纱器上的自动分纱系统及方法

说明书

本发明公开一种三维编织机的携纱器上的自动分纱系统及方法；该系统包括：机架、控制器、编码器、计算模块、高清工业相机、直流电机、主动携纱筒、从动携纱筒、压纱杆和断纱装置。通过电机带动主动携纱筒转动，将待分碳纤维从从动携纱筒上经压纱杆卷绕至主纱筒上，编码器将电机旋转转数反馈给控制器，并在计算机上显示；置于主动携纱筒正面及侧面的工业相机对卷绕过程实时拍照获取图像信息，经过图像处理得到碳纤维卷绕的卷绕角以及卷绕直径，结合尺寸链容差分配原则获得卷绕碳纤维的准确长度，将其与指定长度进行比较，达到相等时断纱装置工作完成自动分纱过程。

技术领域

本发明涉及三维编织技术携纱器碳纤维长度分纱领域。

背景技术

三维编织机使用到的碳纤维复合材料具有结构性能，比如重量轻、耐高温、抗腐蚀、刚度好等，目前能买的到的碳纤维卷长度在3000m，根据实际设备的携纱器筒数及需求需要将碳纤维卷进行长度分卷至10个携纱器上以保证碳纤维流畅进给的实际需求。因此，研究一种碳纤维的指定长度自动分纱方法很有意义。

目前，碳纤维长度的计算方法有理论计算法、称重计算法和试验计算法。理论计算法是对线圈在平面上的投影近似地进行计算。称重计算法是在已知纱线的线密度和编织线圈个数的条件下，称取织物质量进而计算得出线圈长度。试验计算法是采通过用静态测试法或者动态测试法计算线圈长度。这些方法不能在实际操作现场进行碳纤维长度的实时计算，同时自动化能力低下。受限于碳纤维卷绕的移动往复，在碳纤维从从动携纱筒出来时也不能安装一个长度或者速度传感器进行长度的测量。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供了一种三维编织机的携纱器上的自动分纱系统及方法，用于在三维编织机的携纱器上进行碳纤维长度的实时计算。

技术方案：为解决上述问题，本发明提供的三维编织机的携纱器上的自动分纱系统可采用以下技术方案：

一种三维编织机的携纱器上的自动分纱系统，其特征在于，包括主动携纱筒、从动携纱筒、断纱装置、视觉测量系统、编码器、计算模块、控制器；

编码器用以获取第i个卷绕循环的卷绕碳纤维的卷数N_i；所述视觉测量系统包括位于主动携纱筒轴向的相机及位于主动携纱筒侧面的相机；位于主动携纱筒轴向的相机用以获取卷绕碳纤维的纱筒的轮廓，通过对轮廓的拟合求得对应轮廓的直径为第i个卷绕循环的卷绕直径d_i；位于主动携纱筒侧面的相机在每个卷绕循环开始一段时间后进行拍照，通过计算模块对获取图片进行预处理、梯度形态学处理、图像分割获取卷绕碳纤维的卷绕角α_i；

计算模块用以计算卷绕的碳纤维长度L_M：

控制器收到计算模块传递来的碳纤维卷绕计算长度L_M等于指定长度L时，控制断纱装置对碳纤维进行断纱操作；M表示测得的纱线长度。

进一步的，碳纤维从从动纱筒卷绕上主动纱筒过程平整展开，驱动主动携纱筒的电机转子转数为碳纤维卷绕卷数N。

进一步的，还包括用以进行相机标定的机器视觉标定板，机器视觉标定板获取像素的实际长度，通过主动携纱筒轴向的相机获取卷绕图像，通过预处理、边缘检测及图像锐化获得碳纤维卷绕直径的长度d₁，卷绕一段时间后得到的卷绕直径大于d₁+1.8d时判断为下一个卷绕循环阶段，如此往复。

进一步的，还包括位于主动携纱筒侧面的压纱杆，压纱杆工作长度大于从动携纱筒的轴向卷绕长度，压纱杆的杆口大小控制在比碳纤维厚度d大1mm以内。

本发明还提供一种三维编织机的携纱器上的自动分纱方法：