专利名称：一种检测织物纬斜的光电信号检测头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种检测织物纬斜的光电信号检测头，属于纺织设备技术领域。
背景技术：
整纬装置是纠正纺织品在染整过程中由于エ艺因素产生的纬纱变形不可缺少的设备。其工作原理是在微机控制下利用检测装置自动检测织物的纬斜情况，再通过校正装置自动整纬。现有整纬装置中使用的检测方法主要有固定硅光电池检测法和旋转硅光电池检测法两种。固定硅光电池检测法是将织物的纬纱通过光学镜头成的像投射到不同角度分别放置的硅光电池条上，当二者方向一致时，电信号输出最大，输出信号最大的硅光电池倾角即为纬纱斜度。旋转硅光电池检测法只用一片硅光电池作做360 °旋转，当其方向与纬纱经过光学镜头成的像一致时电信号输出最大。前者的特点是硅光电池制作比较容易(尺 寸大小2_X12mm)，但由于每个硅光电池的前面都要安装相应的光学系统，这样无论硅光电池的安装(保证位置及角度正确)，还是整个系统的制作都很困难，且对不同纬密的纬纱适应性不可调。后者的缺点是因为纬斜一般都在±15°范围内，检测头多数时间是空检测，且对不同纬密的纬纱适应范围小，对布速较慢的效果极差。
发明内容为解决上述问题，本实用新型提供ー种检测织物纬斜的光电信号检测头，该检测头结构简化，安装方便，光学系统放大倍数可根据纬纱密度自动调节，采用该检测头对纬斜的检测精度高，对纬纱的密度适应的范围更广。为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是—种检测织物纟韦斜的光电信号检测头，包括光源、位于光源后端的壳体、固定于壳体前端的光学透镜、固定于壳体内部且与光学透镜水平相对的光电传感器，还包括像距移动装置、物距移动装置，所述光学透镜与像距移动装置固定连接，在所述壳体的前端固定连接有前盖板，在所述壳体内有固定连接于前盖板的导向套，所述像距移动装置活动连接于导向套，所述物距移动装置固定连接于壳体的侧面，在所述壳体的侧面的下端四角皆固定有滚轮。壳体在物距移动装置的控制下通过滚轮可移动。在所述壳体内侧的上端表面和下端表面分别有向下凸出、向上凸出的上沿、下沿，所述上沿与下沿垂直相对，在所述上沿与下沿的ー侧固定有前置放大板，在所述上沿与下沿的另ー侧固定有光电池板，所述光电传感器固定于光电池板上。所述像距移动装置包括透镜筒、固定连接于壳体的步进电机、固定于步进电机输出轴的齿轮一，所述透镜筒位于导向套内，且透镜筒与导向套可相对移动，在所述透镜筒下端有齿条，在所述导向套的下端壁上有方通孔，所述齿轮一穿过方通孔而与透镜筒下端的齿条相哨合，所述光学透镜嵌于透镜筒内，且在光学透镜的ー侧有嵌于透镜筒内压紧光学透镜的压圏。采用压圈压紧光学透镜保证光学透镜不会在透镜筒内移动。在所述透镜筒的上端筒壁表面有ー长槽，在所述导向套上端表面有ー沿径向穿过导向套的防转螺钉，所述防转螺钉的端部位于长槽内。因透镜筒与导向套间隙配合，采用该防转螺钉能保证透镜筒可在导向套内左右移动而不会转动。在所述前盖板的外侧端面固定连接有窗筒，在所述窗筒上固定有与光学透镜水平相对应的窗玻璃。所述物距移动装置包括固定于壳体的侧面的长齿条、检测头电机、与检测头电机的输出轴固定连接的齿轮ニ，所述齿轮ニ与长齿条相啮合。在所述壳体的后端固定连接有后盖板，在所述后盖板上固定有插头座。在所述织物与光源之间有聚光镜。该聚光镜可将光源的光变为平行光，使纬纱的成像效果更理想。所述光电传感器为微缩娃光电池，所述微缩娃光电池是将n条彼此互不接触的娃 光电池条集成到一片共有基板上而形成，所述n为奇数，在所述n条彼此互不接触的硅光电池条中处于中间的一条为基准电池条，该基准电池条与水平线的夹角为0°，其余n — I条硅光电池条对称分布在基准电池条的上下两侧，且其余n — I条硅光电池条与基准电池条之间的夹角皆为锐角。所述微缩娃光电池的外形尺寸为12_X 12mm,所述微缩娃光电池上的娃光电池条的条数n=13。本实用新型检测织物纬斜的光电信号检测头采用光电透射式检测方式，光源发出的平行光照射到织物上时，移动的织物的影像通过光学系统(光学透镜)成像到光电传感器微缩娃光电池上产生遮光、透光效应，微缩娃光电池是将13条分立式娃光电池条集成到一片12mmX 12mm的共有基板上。较理想的检测系统应该是使织物纬纱的像宽与硅光电池条的宽度基本相同且稍宽，这样硅光电池条上获得光能量的变化规律最明显，信号转换效果最好。当织物纬纱通过光学透镜成到微缩硅光电池上的像的斜度与13条硅光电池条其中的一条硅光电池条相等或相近时，该条硅光电池条输出的电流信号最大，其它各硅光电池条输出的电流信号较小，则输出信号最大者，其对应角度即为织物纬纱偏角(纬斜)的大小。常见的织物纬纱的纬密范围为36 120线/英寸，中等密度效果较好，而特别小的或高密度的效果会变差，即使纬纱密度最大时，每根纬纱像粗也不小于0. 21mm，硅光电池条每条的宽度0. 3mm与常用纬纱粗细接近。为此，为了使得微缩硅光电池的光电信号转换效果最好，在对某一品种织物纬纱整纬之前，应先对光学透镜的位置进行自动调整，以适应该纬纱的密度，从而获得最佳的检测效果。其工作过程是开车，织物纬纱中速前行(车速5 100m/min取中值)，调整光学透镜位置的像距移动装置先将光学透镜移动到像距最小处，物距移动装置将整个检测织物纬斜的光电信号检测头距离织物纬纱距离由大到小连续移动，连续检测基准电池条上的电流信号为最大值时，存入单片微型计算机存储器；光学透镜右移増大像距^rmm Cr为自然数)，重复上述过程，得到若干个值，其中最大的ー个，就是透镜的垂轴放大率ガ的最佳位置，即光学透镜的最佳位置，也是微缩硅光电池的最佳位置。调整好光学透镜和微缩硅光电池的位置后即可检测纬纱纬斜，织物纬纱向下或向上移动，被光源发出的平行光照射后，纬纱的影像通过光学透镜成像到微缩硅光电池上，微缩硅光电池连续输出电流信号值，取该连续输出的电流信号值中的最大的一个电流信号值所对应的硅光电池条的倾角即获得织物纬纱在微缩硅光电池测得点的纬斜。本实用新型用微缩娃光电池替代传统分立式娃光电池，微缩娃光电池总体尺寸较小，各硅光电池条的宽度与常用织物纬纱粗细接近，信号信噪比高；各硅光电池条集成在同ー块基板上，使用同一光 学系统，使结构简化，安装方便，检测精度高；光学透镜位置可电动移动，使光学系统放大倍数可根据织物纬纱密度自动调节，对织物纬纱的密度适应的范围更广。

图I为本实用新型部分剖开后的结构示意图；图2为本实用新型去掉电源、聚光镜后的俯视结构示意图；图3为光电传感器的结构示意图。图中插头座I、后盖板2、壳体3、上沿3-1、下沿3-2、前置放大板4、光电池板5、防转螺钉6、压圈7、透镜筒8、齿条8-1、长槽8-2、导向套9、方通孔9-1、窗筒10、光学透镜11、窗玻璃12、前盖板14、步进电机15、步进电机输出轴15-1、齿轮ー 16、滚轮17、长齿条18、齿轮ニ 19、检测头电机20、检测头电机的输出轴20-1、光源21、光电传感器22、基准电池条22-1、织物23、聚光镜24。
具体实施方式
以下结合附图与具体实施例对本实用新型作进ー步说明。实施例I :如图I 图3所示，ー种检测织物纬斜的光电信号检测头，包括光源21、壳体3、光学透镜11、光电传感器22、像距移动装置、物距移动装置。本实施例光电传感器22米用微缩娃光电池，微缩娃光电池的外形尺寸12mmX12mm，其上集成有13条彼此互不接触的硅光电池条，其中处于水平位置的为基准电池条22-1，其余硅光电池条与基准电池条22-1分别成-6° +6°，从上往下排列对应为+6。、+4.5。、+3。、+1.5。、+1°、+0.5。、0。、-0.5。、-1°、-1. 5。、-3°、-4. 5。、-6。,最小分辨精度为0.5°。像距移动装置包括透镜筒8、步进电机15、固定于步进电机输出轴15-1的齿轮ー16，在壳体3的前端固定连接有前盖板14，在壳体3内有通过螺钉固定连接于前盖板14的导向套9,透镜筒8位于导向套9内，且透镜筒8与导向套9可相对移动,在透镜筒8下端有齿条8-1,在导向套9的下端壁上有方通孔9-1,齿轮ー 16穿过方通孔9-1而与透镜筒8下端的齿条8-1相哨合,光学透镜11嵌于透镜筒8内，且在光学透镜11的一侧有嵌于透镜筒8内压紧光学透镜11的压圈7。在透镜筒8的上端筒壁表面有ー长槽8-2，在导向套9上端表面有ー沿径向穿过导向套9的防转螺钉6，防转螺钉6的端部位于长槽8-2内。在前盖板14的外侧端面通过螺钉固定连接有窗筒10，在窗筒10上嵌有与光学透镜11水平相对应的窗玻璃12。物距移动装置包括固定于壳体3的侧面的长齿条18、检测头电机20、与检测头电机的输出轴20-1固定连接的齿轮ニ 19，齿轮ニ 19与长齿条18相啮合。在壳体3的侧面的下端四角皆固定有滚轮17。在壳体3内侧的上端表面和下端表面分别有向下凸出、向上凸出的上沿3-1、下沿3-2，上沿3-1与下沿3-2垂直相对，在上沿3-1与下沿3_2的ー侧固定有前置放大板4，在上沿3-1与下沿3-2的另ー侧固定有光电池板5，光电传感器22固定于光电池板5上,在壳体3的后端有后盖板2,在后盖板2上固定有插头座I,在织物23与光源21之间有聚光镜24,织物23位于壳体3与聚光镜24之间。采用该检测织物纬斜的光电信号检测头对纬纱纬斜进行检测的步骤为首先，以纬密为78线/寸的织物23为例，织物23以50m/min速度下行，被右侧的聚光镜24聚集的平行光束照亮后，透过窗玻璃12，经光学透镜11成像到光电传感器22上(插头座I需通电，使光电传感器22工作)。为使织物23纬纱的像至少能覆盖一条硅光电池条宽度，则可确定透镜的垂轴放大率ガ在I. 2 I. 7之间。因织物23纬纱的密度范围一般在36 120线/英寸，即线间距在0. 71 0. 21，线粗在0. 42 0. 13之间。最细的线获得最大的放大率后， 0.13X1.7=0. 22，超过微缩硅光电池的2/3，其遮光、透光效果在不同的微缩硅光电池条上产生的电流放大后，可以识别出峰值。如果要再进ー步放大，则必须加大最大像距，使检测头整体过大；而最粗的线获得最小的放大率后，0. 42X1. 2=0. 51，不大于微缩硅光电池间距
0.6mm，其遮光、透光效果在不同的微缩硅光电池条上产生的电流放大后，也可以识别出峰值；如果要再进ー步縮小，则必须减小最小像距，即加长透镜筒8长度，最終也使检测头整体变大。因此透镜的垂轴放大率ガ在I. 2 I. 7之间取值正适合，检测头整体结构紧凑。为得到最佳的透镜的垂轴放大率ガ值，开车，织物23以50m/min速度下行，调整光学透镜11位置的步进电机15先将光学透镜11经齿轮一 16、齿条8-1移动到像距最小处，本实例为64mm，检测头电机20经齿轮ニ 19、长齿条18将壳体3距离织物23距离由大到小连续移动，连续检测基准电池条22-1上的电流信号，输出ー个最大值0. 009iiA，存入存储器；步进电机15驱动透镜筒8，増大像距^r=2mm，得到另外ー个最大值0. 01 y A。重复上述过程，直至像距为最大，本实施例为86mm，由此可得到12个值，取其中最大的ー个0. 018 y A，就是透镜的垂轴放大率ガ的最佳位置，P =1. 36,物距为54. 33mm,即光学透镜11和微缩娃光电池的最佳位置。步进电机15和检测头电机20分别将光学透镜11和壳体3 (即微缩娃光电池)移动到最佳位置，13条硅光电池条连续测定织物23纬纱的电流值，其中最大的一条的倾角即为织物23纬纱在此测得点的纬斜。一般自动整纬装置有2 4个检测织物纬斜的光电信号检测头，综合评定后就可获得织物的纬斜和纬弯值，作为校正机构的校正量依据。
权利要求1.ー种检测织物纟韦斜的光电信号检测头,包括光源、位于光源后端的壳体、固定于壳体前端的光学透镜、固定于壳体内部且与光学透镜水平相対的光电传感器，其特征在干还包括像距移动装置、物距移动装置，所述光学透镜与像距移动装置固定连接，在所述壳体的前端固定连接有前盖板，在所述壳体内有固定连接于前盖板的导向套，所述像距移动装置活动连接于导向套，所述物距移动装置固定连接于壳体的侧面，在所述壳体的侧面的下端四角皆固定有滚轮。
2.根据权利要求I所述的检测织物纬斜的光电信号检测头，其特征在于在所述壳体内侧的上端表面和下端表面分别有向下凸出、向上凸出的上沿、下沿，所述上沿与下沿垂直相对，在所述上沿与下沿的ー侧固定有前置放大板，在所述上沿与下沿的另ー侧固定有光电 池板，所述光电传感器固定于光电池板上。
3.根据权利要求I或2所述的检测织物纬斜的光电信号检测头，其特征在于所述像距移动装置包括透镜筒、固定连接于壳体的步进电机、固定于步进电机输出轴的齿轮一，所述透镜筒位于导向套内，且透镜筒与导向套可相对移动，在所述透镜筒下端有齿条，在所述 导向套的下端壁上有方通孔，所述齿轮一穿过方通孔而与透镜筒下端的齿条相啮合，所述光学透镜嵌于透镜筒内，且在光学透镜的一侧有嵌于透镜筒内压紧光学透镜的压圈。
4.根据权利要求3所述的检测织物纬斜的光电信号检测头，其特征在于在所述透镜筒的上端筒壁表面有ー长槽，在所述导向套上端表面有ー沿径向穿过导向套的防转螺钉，所述防转螺钉的端部位于长槽内。
5.根据权利要求3所述的检测织物纬斜的光电信号检测头，其特征在于在所述前盖板的外侧端面固定连接有窗筒，在所述窗筒上固定有与光学透镜水平相对应的窗玻璃。
6.根据权利要求3所述的检测织物纬斜的光电信号检测头，其特征在于所述物距移动装置包括固定于壳体的侧面的长齿条、检测头电机、与检测头电机的输出轴固定连接的齿轮ニ，所述齿轮ニ与长齿条相哨合。
7.根据权利要求4或5或6所述的检测织物纬斜的光电信号检测头，其特征在于在所述壳体的后端固定连接有后盖板，在所述后盖板上固定有插头座。
8.根据权利要求7所述的检测织物纬斜的光电信号检测头，其特征在于在所述织物与光源之间有聚光镜。
9.根据权利要求7所述的检测织物纬斜的光电信号检测头，其特征在于所述光电传感 器为微缩娃光电池，所述微缩娃光电池是将n条彼此互不接触的娃光电池条集成到一片共有基板上而形成，所述n为奇数，在所述n条彼此互不接触的硅光电池条中处于中间的一条为基准电池条，该基准电池条与水平线的夹角为0°，其余n — I条硅光电池条对称分布在基准电池条的上下两侧，且其余n — I条硅光电池条与基准电池条之间的夹角皆为锐角。
10.根据权利要求9所述的检测织物纬斜的光电信号检测头，其特征在于所述微缩硅光电池的外形尺寸为12_X12mm，所述微缩硅光电池上的硅光电池条的条数n=13。
专利摘要本实用新型涉及一种检测织物纬斜的光电信号检测头，包括光源、壳体、光学透镜、光电传感器、步进电机、检测头电机、透镜筒、齿轮一、齿轮二、长齿条等。光电传感器采用微缩硅光电池作为信号探测元件，且共用同一光学透镜成像；光学透镜可在步进电机驱动下通过齿轮一与透镜筒下端的齿条的啮合而前后移动，整个检测头也可在检测头电机驱动下通过齿轮二与长齿条的啮合而前后移动。本实用新型采用的微缩硅光电池为各硅光电池条集成在同一块基板上，其总体尺寸较小，宽度与常用织物纬纱粗细接近，信号信噪比高；使用同一光学系统，使结构简化，安装方便，检测精度高；光学系统放大倍数可根据织物纬纱密度自动调节，适应织物纬纱密度范围广。
文档编号G01B11/26GK202648633SQ201220238670
公开日2013年1月2日 申请日期2012年5月25日 优先权日2012年5月25日
发明者周正元, 刘庆新 申请人:常州信息职业技术学院