自动穿筘光电精确定位系统的研制-论文.pdf

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1、笫32卷第3期佛山科学技术学院学报(自然科学版)VO1．32N()．32()】／1年5月JournalofFoshanUniversily(NaturalScienceEdition)M；lY2Ol4文章编号：1008—0l7l(2(Il4)03—0041一O4自动穿筘光电精确定位系统的研制谢嘉宁，苏志锟，刘炼祥，陈国杰(佛山科学技术学院光电子与物理学系．广东佛山528000)摘要：介绍光电精确定位筘齿的方法及装置的研制。采用对射式光电检测原理．由红外发光二极管与光电三极管组成红外线传感器．将光信号转换为电信号．经过整形电路后输人至单片机．由单片机控制步进电机移动光电检测装置并判断是否

2、有误，如无错误则可输出穿筘信号给穿筘装置进行穿筘；如出错则产生提示并停机。利用红外线实现无接触定位筘齿，控制精度高．可实现智能化穿筘。关键词：单片机；红外线传感器；无接触定位；发光二极管；光电三极管中图分类号：TS103．824文献标志码：A纺织业在中国是一个劳动密集程度高的产业，随着劳动力成本居高不下，纺织行业对自动化设备需求越来越强烈。穿筘作为纺织中非常重要的环节，它的效率直接影响产品的质量及成本。目前国内采用的自动穿筘机大部分是基于电磁原理，这种自动穿筘机结构简单，只适合生产一般的织物，容易损坏细号高密度的筘板和插筘刀片。该系列的插筘刀片运转速度比较慢，挡车工在跳两次刀子之间需等

3、待一段时间，操作不连贯，影响产量且卡筘比较多，人力物力消耗较大u]。德国OskarFischer生产的气动Typhoom穿筘机是目前比较先进的自动穿筘机，它采J：lJ激光无接触定位筘齿。通过气动完成筘齿张开及纱线穿人。当机器错过一个筘齿或者停留在同一个筘街时，电子控制单元会发出信号。即使发生断电，内置的存储器也能够将所有的数据保存下来j。目前内在筘板光电定位方面的文献不多，武汉纺织大学的周国鹏老师提出了一种基于反射式光电传感原理的筘齿定位传感器，该传感器能够实现小间隙的非接触式探测J。根据国内外现状可知，国内自动穿筘机与国际水平还有很大的差距。本文提出一种自动穿筘的光电定位方法并研制出

4、相应的装置，其设计采用对射式光电传感方法，使用红外二极管作为光源、光电三极管作为探测器组成红外线传感器。由于红~'b-极管的结构小巧，对环境的洁净度和稳定性要求不高，便于安装和固定，更适合于工业上使用，在纺织机筘齿定位上有重要的应用价值。1工作原理本设计的原理流程如图1所示。其具体方法如下：采用对射式光电检测原理，先由红外发光二极管发射光，经过筘板的调制可得出与筘板筘隙分布有关的光信号，再按此光场分布选取检测面大小合适的红外线传感器H电路信号采集卜l电路信号处理卜l单片机处理数据图1设计原理流程收稿日期：2015-09—16资助项目：佛山科学技术学院优质课程《光电信息与技术实验》资助项

5、目；佛山科学技术学院博士启动资金资助项目；佛山科学技术学院科研重点资助项目作者简介：谢嘉宁(197l一)，女，广东潮州人，佛山科学技术学院副教授。博士。第3期谢嘉宁等：自动穿筘光电精确定位系统的研制平比较，如图5所示。IM393是由两个独立的、高精度电压比较器组成的集成芯片，可以使用单电源供电，也可以使用双电源供电，功耗低，且能兼容-rTI和CM()S电路【当采样电阻选择500kn时，高电平为0．83V，低电平为0V。选电位器，c输入到IM393的电压为0．4V，信号为反向输入。R为上拉电阻。当输出为高电平时，表示探测器在筘齿处；为低电平时，表示探测器在筘隙位置。图5I．M393电平比

6、较电路1．3单片机处理信号经过I．M393处理之后，就可以通过高低电平知道红外线传感器所在的位置。为了防止出现错判和漏判等情况，编写了处理程序和单片机工作流程如图6所示，可以准确判断筘隙中心。图6单片机工作流程上由于步进电机和直流电机工作电流比较大，不⋯能直接由单片机的I／()口提供工作电流，所以进广—行如7所示的步进电机驱动电路设汁。习dlIll步进电机采用UIN2003达林顿管阵列芯片，iB13当左端控制为低电平时，右端为高阻态；而当左端f：为高电平时，右端则为地。这样的设计既可以控制I7B7C步进电机，又可以使步进电机不对MCU的工作产ULM2003A生影响。圈72定位验证当单片

7、机判断出筘隙位置时，可以通过如图8所示的电路控制直流电机穿过所在筘隙。其采用的是逆变电路的原理，控制信号先导通Q1、Q4，电机加载正向电压，开始正转并将细针插入筘隙，然后让Q1、Q4截止，Q2，Q3导通，电机反转退回细针，如此一次定位验证完毕，单片机就控制步进电机继续前进，进行下一筘隙位置的判定。图9是研制出来的装置实物。3小结本装置采用红外发光二极管与红外光电三极管作为传感器，采用了集成片IM393来处理信号，4t佛山科学技术学院学报(自然科