循跡檢測紗線斷頭智能小車

盧瑞劍 姚俊紅

摘 要：通過本裝置檢測紗線斷頭位置，提醒擋車工及時處理。可遠程視頻監控機器運行狀況，能夠自動計算斷線位置和次數，提醒工廠技術人員及時檢修。

關鍵詞：檢測紗線斷頭 遠程監控 自動計算 檢修

前言

隨著社會的不斷發展，對機械的性能、工作效率也提出了更高的要求。鑒于紡紗機在紡紗過程中，出現斷線情況，并且在短線后斷頭不易發現，這樣大大降低了紡紗的質量，而且增加了擋車工的工作強度。為了解決這一問題，設計了本作品循跡檢測紗線斷頭智能小車。當發現斷線時，就會發出聲光報警信號并且利用無線信號把斷線位置發送至擋車工手持式無線收發器，此時無線收發器聲光報警，同時液晶顯示斷線位置，提醒擋車工快速解決問題，從而提高了生產效率。此外運用視頻無線傳輸實施遠程監測機器運行情況，降低工人勞動強度；能夠自動計算斷線位置和斷線次數，并把檢測的數據準確而及時的以短信的形式，發送至工廠技術人員。使得工廠技術人員能夠及時發現機器故障，降低損失。

1.整體設計方案

1.1.視頻信息采集與視頻處理部分

小車通過攝像頭采集圖像信息，將采集到的圖像信息通過無線視頻處理模塊發送到技術人員的上位機，技術人員通過上位機能看到紡紗機的工作情況，便于監測機器故障。

1.1.1.攝像頭采集

圖像采集器件使用的是數字輸出的CMOS傳感器。電荷藕合器件圖像傳感器Cmos（Charge Coupled Device），它使用一種高感光度的半導體材料制成，能把光線轉變成電荷，CMOS的成像通透性、明銳度好，色彩還原、曝光可以保證準確。采用同步分離芯片LM1881，將視頻信號通過一個電容接至LM1881的2腳，即可得到控制單片機進行A/D采集的控制信號。

1.1.2.視頻處理模塊

攝像頭把實時圖像傳給無線發射模塊，通過無線發射模塊發送到接受模塊，接受模塊再把圖像傳給視頻采集卡，通過視頻采集卡就可以把圖像發送到上位機上。通過上位機就可實時檢測紗線狀況。

圖像無線發射接收模塊采用2.4GHZ國際通用頻率，使用RF CMOS高度集成IC，高度整合功率放大器（ PA ）和壓控振蕩器（ VCO ）及雙聲道音頻視頻于一體調制，無阻距離100M能收到清晰穩定圖像。

1.2. 細紗斷頭檢測報警部分

檢測模塊采用激光傳感器檢測是否斷線，通過調制管把把激光調制成180khz的光束，自然界中很少有該頻率的光線，所以增加了其穩定性，利用光的反射原理，當光線遇到反光強的物體返回一些光線，再通過接受管把反射來的光線轉化為電平信號，從而實現檢測斷線的功能。如有斷線，則將通過聲光報警模塊發出警報，同時通過無線模塊將斷線的位置信息發送給擋車工，擋車工手上的遙控器將在液晶屏幕上顯示出斷線區域，發出警報。提醒擋車工處理斷線，從而極大提高了生產效率。

1.3. 車體循跡運行部分

小車先通過超聲波傳感器檢測是否靠近吹吸風機，若靠近吹吸風機，則機械升降臺將落下，小車停止一段時間，以保護攝像頭。車體前部裝有16個光電對管，可以在中央處理器的控制下依照預先鋪設的黑色膠帶，循跡運行。

1.4. 中央處理器及車體參數設置部分

此部分由飛思卡爾公司的128單片機、矩陣鍵盤、12864液晶顯示屏構成。小車在單片機的控制下，完成所有信息的處理及控制任務。由矩陣鍵盤輸入高度、速度設定小車狀態，液晶顯示模塊實時顯示速度、斷線位置、搖臂升降狀態。

1.5.信息統計匯總管理部分

利用GSM短信模塊，該模塊會記錄間隔時間段內斷線情況，包括斷線條數、斷線最多的工作區域。技術人員可通過發送短信隨時調看車間各區域，各紡紗機工作情況。實現高效生產，高效管理，提高經濟效益。

1.6.手持式收發器

手持式收發器主要給擋車工提醒斷線位置。當斷線信號由車體發過來以后，手持式收發器上的無線接收模塊接收數據，同時聲光報警，并通過液晶實時顯示斷線位置。

2.工作原理

本裝置主要集視頻信息采集與發送部分，細紗斷頭檢測報警部分，車體循跡運行部分，中央處理器及車體參數設置部分，信息統計匯總管理部分，手持式收發器組成。運用搖臂升降臺上的激光傳感器自動監測紗線，搖臂升降模式適合各種紡紗機。當發現斷線時，就會發出聲光報警信號和無線信號提醒擋車工進行處理，從而提高了生產效率；此外安裝導軌，采用巡回檢測，運用視頻無線傳輸實施遠程監測機器運行情況，降低工人勞動強度；能夠自動計算斷線位置和斷線次數，并把檢測的數據準確而及時的以短信的形式，發送至工廠技術人員。使得工廠技術人員能夠及時發現機器故障，降低損失。

3.創新點及應用

3.1. 改變依靠擋車工來回巡視發現斷線的方式，運用激光傳感器自動檢測紗線。當發現斷線，立即向擋車工發出警報，提高生產效率。

3.2.智能化，人機交互性強。可以自動計算斷線位置和斷線次數并可以遠程監控，把數據用短信發送至工廠技術人員。及時發現機器故障，對機器的維護和檢修技工極大地便利，降低經濟損失。

3.3.無線視頻發射模塊的利用，鑒于工廠復雜的環境，機器故障時有發生，由于檢修不及時必定會給生產帶來諸多不便。因此本組成員通過進一步開發攝像頭的功能，利用無線視頻發射模塊將現場環境反饋回電腦，并通過上位機軟件進行實時顯示，便于及時排除故障。

3.4.實用性強，攝像頭采用搖臂升降模式，適合各種紡紗機。同時，超聲波監測到吹吸風機時，該裝置降下攝像頭，防止損壞部件 。

3.5.安裝巡回導軌，巡回檢測。降低工人勞動強度。成本低，適合工廠化運作。

參考文獻：

[1]周炳榮.紡織機械系列教材，中國紡織出版社，1999年1月1日

[2]劉正祥.電子式紗線斷頭檢測器[J].棉紡織技術.1982（07）

[3]秦曾煌.電工技術[M].北京：高等教育出版社，2004：41～46

[4]朱慰祖、花掌珠.紗線斷頭成因分析[J].紡織器材.2002（04）

[5]李正吾.機電一體化技術及其應用[M].機械工業出版社，1990：27～32

作者簡介：

盧瑞劍（1990—），男，山東省菏澤市人，單位：山東省德州學院，職務：學生。