專利名稱：單絲質(zhì)量檢測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的涉及一種繅絲生產(chǎn)中對蠶絲質(zhì)量進(jìn)行檢測，特別是對單絲質(zhì)量進(jìn)行檢測的單絲質(zhì)量檢測器。
背景技術(shù)：
在蠶絲生產(chǎn)過程中，蠶的質(zhì)量是決定蠶絲質(zhì)量的關(guān)鍵因素，好的蠶才能吐出好的絲?；钣伎壗z就是通過對眾多備選活體蛹繭絲質(zhì)量的比較，從中選出優(yōu)質(zhì)活體蛹作為蠶種，以期繁衍出優(yōu)質(zhì)后代，獲得優(yōu)質(zhì)蠶絲。目前，國內(nèi)蠶繭絲生產(chǎn)行業(yè)在活蛹選種環(huán)節(jié)還是采用傳統(tǒng)的活蛹繅絲技術(shù)以人工方式測量單絲的長度、斷點(diǎn)、首斷長度，由檢測員用肉眼觀測并記錄顙節(jié)數(shù)，試驗(yàn)結(jié)果受人為因素影響大，而且數(shù)據(jù)量很大，需要花費(fèi)大量的人力和時(shí)間，做一次試驗(yàn)需要十幾天才能獲得結(jié)果，效率很低。傳統(tǒng)活蛹繅絲技術(shù)遠(yuǎn)落后于繭絲行業(yè)
的其他生產(chǎn)工藝技術(shù)，嚴(yán)重制約了繭絲行業(yè)的發(fā)展。全國各地的蠶種站及眾多的繅絲廠家迫切需要改變選種過程在桑蠶繭絲生產(chǎn)中的瓶頸和短腿現(xiàn)狀，期待著高效率活蛹繅絲設(shè)備誕生，以取代傳統(tǒng)落后的活蛹繅絲裝置。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是提供一種在繅絲生產(chǎn)中對蠶絲單絲質(zhì)量進(jìn)行檢測的，并能自動統(tǒng)計(jì)質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)的單絲質(zhì)量檢測器。本發(fā)明的解決方案是這樣的本發(fā)明的單絲質(zhì)量檢測器包括光電檢測模塊米用光電檢測模塊，對從光電發(fā)射管Tl和光電接收管T2檢測范圍內(nèi)通過的絲進(jìn)行檢測，光電接收管T2的輸出電壓經(jīng)模擬電路放大后最終輸出電壓V ；單片機(jī)控制模塊接收光電檢測模塊發(fā)出的信號，對單絲在檢測器光電對管的檢測范圍內(nèi)走動時(shí)所產(chǎn)生的變化信號來判斷蠶絲的運(yùn)動、顙節(jié)及斷點(diǎn)情況，設(shè)定正常走絲比較電壓Vl和設(shè)定顙節(jié)比較電壓V2 ;當(dāng)輸出電壓V為當(dāng)輸出電壓V為Vl彡V < V2時(shí)，識別為正常走絲；當(dāng)輸出電壓V彡V2時(shí)，識別為顙節(jié)存在；當(dāng)輸出電壓V < Vl時(shí)，識別為斷絲或抽絲完成。更具體的檢測器還包括設(shè)置有DC隔離模塊和信號整形模塊3,同時(shí)接收光電檢測模塊的輸出信號,對于光電檢測模塊輸出的固定信號由DC隔離模塊的隔直流信號電路所以模擬電路最終輸出的信號為零，將數(shù)據(jù)傳送到單片機(jī)；對于光電檢測模塊輸出的變化信號由信號整形模塊3進(jìn)行整形放大，將數(shù)據(jù)傳送到單片機(jī)。設(shè)置有數(shù)字電位器，用于接收單片機(jī)對數(shù)字電位器進(jìn)行控制的信號，輸出控制信號到光電檢測模塊，控制光電檢測模塊中接收電路的接收幅度。設(shè)置有負(fù)反饋?zhàn)詣诱{(diào)整平衡模塊，用于接收光電檢測模塊輸出的信號，輸出的信號控制光電檢測模塊中光電發(fā)射管的發(fā)射功率。[0012]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是在繅絲生產(chǎn)中對蠶絲單絲質(zhì)量進(jìn)行自動檢測的，并能自動統(tǒng)計(jì)質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)，效率高。

附圖是本發(fā)明的實(shí)施例。附圖I是本發(fā)明檢測光路示意圖。附圖2是有香絲運(yùn)動檢測不意圖。附圖3是顙節(jié)檢測示意圖。附圖4是硬件電路框架示意圖。附圖5是主函數(shù)數(shù)據(jù)處理流程圖?！じ綀D6是定時(shí)中斷數(shù)據(jù)采集流程圖。附圖7是單絲質(zhì)量檢測器外形三維示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的單絲質(zhì)量檢測器包括光電檢測模塊采用光電檢測模塊，對從光電發(fā)射管Tl和光電接收管T2檢測范圍內(nèi)通過的絲進(jìn)行檢測，如附圖I所示，光電接收管T2的輸出電壓經(jīng)模擬電路放大后最終輸出電壓V;單片機(jī)控制模塊接收光電檢測模塊發(fā)出的信號，對單絲在檢測器光電對管的檢測范圍內(nèi)走動時(shí)所產(chǎn)生的變化信號來判斷蠶絲的運(yùn)動、顙節(jié)及斷點(diǎn)情況，設(shè)定正常走絲比較電壓Vl和設(shè)定顙節(jié)比較電壓V2 ;當(dāng)輸出電壓V為Vl < V < V2時(shí)，識別為正常走絲；當(dāng)輸出電壓V彡V2時(shí)，識別為顙節(jié)存在；當(dāng)輸出電壓V < Vl時(shí)，識別為斷絲或抽絲完成。設(shè)置有DC隔離模塊和信號整形模塊3,同時(shí)接收光電檢測模塊的輸出信號,對于光電檢測模塊輸出的固定信號由DC隔離模塊的隔直流信號電路所以模擬電路最終輸出的信號為零，將數(shù)據(jù)傳送到單片機(jī)；對于光電檢測模塊輸出的變化信號由信號整形模塊3進(jìn)行整形放大，將數(shù)據(jù)傳送到單片機(jī)。設(shè)置有數(shù)字電位器，用于接收單片機(jī)對數(shù)字電位器進(jìn)行控制的信號，輸出控制信號到光電檢測模塊，控制光電檢測模塊中接收電路的接收幅度。設(shè)置有負(fù)反饋?zhàn)詣诱{(diào)整平衡模塊，用于接收光電檢測模塊輸出的信號，輸出的信號控制光電檢測模塊中光電發(fā)射管的發(fā)射功率。具體實(shí)施例如下如附圖I所示，發(fā)射管Tl發(fā)出的測量光束經(jīng)過毛玻璃I進(jìn)行均勻處理之后，再經(jīng)過低通濾波片2照射到光電管的接收管T2上；發(fā)射管Tl發(fā)射出是波長為700nm的光電信號，光信號束經(jīng)過毛玻璃后會在毛玻璃的作用下變得均勻；截止波長為850nm的低通慮波片可有效的減弱各種雜波的干擾，使光路檢測的抗干擾性能得到提高。如附圖2和附圖3所示，本系統(tǒng)的光路檢測實(shí)現(xiàn)原理是利用光傳輸?shù)钠叫刑匦?，在光傳輸路線上有物體時(shí)會投下陰影的方法。當(dāng)發(fā)射光直接照射到接收光電檢測電路時(shí)，在光電接收管T2上的二維平面投影為一個(gè)長度為dl，高度為h的窗口 ；當(dāng)光電檢測的范圍內(nèi)有蠶絲(單絲)時(shí)，蠶絲會將一部分的照射光給遮擋住，在T2的檢測窗口上產(chǎn)生一個(gè)寬度為蠶絲直徑d2，高度為h的投射陰影，此時(shí)在T2產(chǎn)生的電壓為VI，設(shè)定為正常走絲比較電壓。設(shè)定顙節(jié)比較電壓V2，相當(dāng)于在T2上的二維平面投影設(shè)置為一個(gè)長度為d2，高度為h的窗口。蠶絲運(yùn)動時(shí)，由于蠶絲上有很多細(xì)小纖維絲外散的情況導(dǎo)致了輸出電壓V發(fā)生變化，變化量為&V ，且K <AFcP2與蠶絲的投影面積的變化量成正比關(guān)系；由于在電路
中采用負(fù)反饋?zhàn)詣诱{(diào)整發(fā)射光強(qiáng)技術(shù)，發(fā)射管發(fā)射出的光強(qiáng)度與蠶絲的投影面積也成正比關(guān)系；此時(shí)，通過檢測變化量可實(shí)現(xiàn)檢測有蠶絲走動的情況。當(dāng)有顙節(jié)通過檢測區(qū)的時(shí)，照射光被遮擋的面積突然變大或變小，光電接收電路接收到照射光的投影面積突然變小或變大，當(dāng)投影面積大于d2Xh時(shí)，其結(jié)果為輸出電壓,即可判定為顙節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)檢測顙節(jié)的目的。 在測量的過程中，被測蠶絲將會左右晃動，但只要蠶絲的晃動沒有超出T2的檢測窗口，那么蠶絲在T2檢測窗口上的投影面積不變。由此可見，在測量的過量中蠶絲的有限晃動不影響測量的結(jié)果。單絲質(zhì)量檢測器的工作原理是利用單絲在檢測器光電對管的檢測范圍內(nèi)走動時(shí)所產(chǎn)生的變化信號來判斷蠶絲的運(yùn)動、顙節(jié)及斷點(diǎn)情況。當(dāng)單絲靜止在傳感器的檢測范圍內(nèi)或者傳感器的檢測范圍內(nèi)沒有任何東西的時(shí)候，輸出電壓V < VI，單片機(jī)通過內(nèi)部高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器實(shí)時(shí)采樣判斷蠶絲的單絲走絲情況為無走絲信號情況。當(dāng)單絲在檢測器的檢測范圍內(nèi)運(yùn)動的時(shí)候，由于單絲是一個(gè)在小范圍內(nèi)有很多纖維絲外散的情況，所以單絲在檢測器檢測范圍內(nèi)運(yùn)動時(shí)對光線的遮擋面積就會在一個(gè)很小范圍內(nèi)變化，而這些變化會產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號的變化。這種信號是一種小幅度、無規(guī)則的交變信號，當(dāng)其通過信號整形電路、直流隔離、信號整形，一系列模擬電路之后被單片機(jī)內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣得到走絲信號。如果某段單絲上帶有顙節(jié)(顙節(jié)相對于那些發(fā)散的纖維絲是很大的)的話，當(dāng)其通過檢測器的檢測區(qū)時(shí)，會產(chǎn)生一個(gè)比正常走絲信號幅度大很多的突變信號。這個(gè)突變信號通過信號整形、信號反向電路之后，會分別被單片機(jī)內(nèi)部的模數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣，然后將采得的幅度數(shù)值跟設(shè)定的顙節(jié)幅度值(顙節(jié)幅度值可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定)進(jìn)行比較得出最后的結(jié)果并進(jìn)行顙節(jié)計(jì)數(shù)。當(dāng)單絲在檢測器檢測范圍內(nèi)運(yùn)動發(fā)生斷絲或者抽絲完成的時(shí)候，電路的輸出信號就變成零。這時(shí)單片機(jī)的內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換器對輸出信號持續(xù)一段時(shí)間的采樣，如果這段時(shí)間內(nèi)檢測到的信號都是零信號，單片機(jī)則判斷為斷點(diǎn)信號。如附圖4所示，當(dāng)蠶絲在光電檢測器檢測區(qū)域范圍內(nèi)運(yùn)動的時(shí)，光電檢測模塊中的光電接收電路會輸出一個(gè)小幅度、無規(guī)則，交變變化的信號，此信號功率的大小可以通過單片機(jī)改變數(shù)字電位器的阻值來調(diào)節(jié)，進(jìn)而控制光電檢測電路中接收電路的接收信號幅度。光電檢測模塊輸出的信號，通過信號整形I模塊進(jìn)行信號放大，并分成三路一路通過直流隔離模塊濾掉直流成分，再經(jīng)信號整形2模塊電路放大到一定的倍數(shù)以便單片機(jī)內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集(即走絲信號AD監(jiān)測I);另一路則進(jìn)入信號平衡自動調(diào)節(jié)反饋電路模塊，再作用于光電檢測電路中的發(fā)射電路，自動控制發(fā)射信號的功率(即當(dāng)信號由低(高)到高(低)變化時(shí)，信號的高低變化是前一時(shí)刻的信號電壓與后一時(shí)刻的信號電壓比較，信號的輸出電壓值的范圍為O到2. 5V。信號通過反饋回路控制光電發(fā)射管的發(fā)射強(qiáng)弱以達(dá)到一個(gè)動態(tài)平衡的狀態(tài));而最后一路則通過信號整形3模塊和信號反向模塊電路整形之后分別提供給單片機(jī)內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行正向信號和負(fù)向信號的采集(即框架圖中的顙節(jié)信號AD監(jiān)測2和顙節(jié)信號AD監(jiān)測3)。單片機(jī)通過控制數(shù)字電位器控制光電檢測電路中接收電路的增益，這樣就可以控制檢測器的檢測靈敏度。在單片機(jī)模塊中識別顙節(jié)信號的前提是走絲信號AD監(jiān)測I模塊中監(jiān)測到走絲的有效信號，再在走絲信號有效的前提下根據(jù)顙節(jié)信號AD監(jiān)測2和顙節(jié)信號AD監(jiān)測3的監(jiān)測結(jié)果來識別是否有顙節(jié)通過。外圍的數(shù)據(jù)采集單元可通過標(biāo)準(zhǔn)的Modbus RTU通訊協(xié)議口令，讀取單片機(jī)中的斷點(diǎn)、首斷長度、長度及顙節(jié)寄存器的值。設(shè)置各種系統(tǒng)參數(shù)如光電檢測的靈敏度，單片機(jī)通信的波特率，顙節(jié)的幅度、長度、間隔的設(shè)定。從附圖4可以得到硬件電路所具備的功能有(I)、檢測走絲信號；(2)、檢測正向和負(fù)向顙節(jié)信號顙節(jié)信號有可能是正向的突變信號也有可能是負(fù)向的突變信號或者兩者都有。當(dāng)有顙節(jié)通過檢測區(qū)的時(shí)候信號會產(chǎn)生一個(gè)變大或者變小的信號而硬件電路中有兩路分別檢測正向信號突變和負(fù)向信號突變，確保顙節(jié)信號檢測的準(zhǔn)確率；本實(shí)施例只對正向的突變信號進(jìn)行檢測。(3)、負(fù)反饋?zhàn)詣诱{(diào)整信號平衡一個(gè)繭解出來的蠶絲一般是中間一段粗兩邊較細(xì)，所以當(dāng)蠶絲走絲的前一部分粗(細(xì))漸變?yōu)榧?xì)(粗)的時(shí)候，輸出的信號通過負(fù)反饋?zhàn)詣诱{(diào)整平衡電路模塊處理并作用于光電管發(fā)射電路，降低(提高)光電管的發(fā)射強(qiáng)度從而使最終光電檢測模塊電路輸出的信號重新達(dá)到一個(gè)新的動態(tài)平衡而不至于被系統(tǒng)誤認(rèn)為是顙節(jié)信號(判斷為顙節(jié)信號的是當(dāng)檢測到一定的時(shí)間范圍內(nèi)(本系統(tǒng)的時(shí)間范圍默認(rèn)值為16*0. 03ms，此值可以根據(jù)實(shí)際在上位機(jī)上設(shè)定)產(chǎn)生的突變信號均大于設(shè)定的顙節(jié)電平(該系統(tǒng)默認(rèn)的值為115*2. 5/256 v 一一單片機(jī)內(nèi)部8位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，參考電壓是2. 5V))；(4)、光電檢測靈敏度可調(diào)通過單片機(jī)控制數(shù)字電位器調(diào)節(jié)接收到信號的強(qiáng)弱，從而實(shí)現(xiàn)檢測器靈敏度的控制。在該單絲質(zhì)量檢測器的系統(tǒng)中軟件部分采用的是標(biāo)準(zhǔn)的Modbus — RTU通訊協(xié)議，通信接口是通用的485半雙工通信模式。系統(tǒng)軟件的工作流程如附圖5和附圖6所示。
權(quán)利要求1.一種單絲質(zhì)量檢測器，其特征在于包括 光電檢測模塊采用光電檢測模塊，對從光電發(fā)射管Tl和光電接收管T2檢測范圍內(nèi)通過的絲進(jìn)行檢測，光電接收管T2的輸出電壓經(jīng)模擬電路放大后最終輸出電壓V ； 單片機(jī)控制模塊接收光電檢測模塊發(fā)出的信號，對單絲在檢測器光電對管的檢測范圍內(nèi)走動時(shí)所產(chǎn)生的變化信號來判斷蠶絲的運(yùn)動、顙節(jié)及斷點(diǎn)情況，設(shè)定正常走絲比較電壓Vl和設(shè)定顙節(jié)比較電壓V2 ;當(dāng)輸出電壓V為Vl彡V < V2時(shí)，識別為正常走絲；當(dāng)輸出電壓V彡V2時(shí)，識別為顙節(jié)存在；當(dāng)輸出電壓V < Vl時(shí)，識別為斷絲或抽絲完成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單絲質(zhì)量檢測器，其特征在于設(shè)置有DC隔離模塊和信號整形模塊3，同時(shí)接收光電檢測模塊的輸出信號，對于光電檢測模塊輸出的固定信號由于DC隔離模塊的隔直流功能所以模擬電路最終輸出的信號為零，將數(shù)據(jù)傳送到單片機(jī)；對于光電檢測模塊輸出的變化信號由信號整形模塊3進(jìn)行整形放大，將數(shù)據(jù)傳送到單片機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單絲質(zhì)量檢測器，其特征在于設(shè)置有數(shù)字電位器，用于接收單片機(jī)對數(shù)字電位器進(jìn)行控制的信號，輸出控制信號到光電檢測模塊，控制光電檢測模塊中接收電路的接收信號幅度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單絲質(zhì)量檢測器，其特征在于設(shè)置有負(fù)反饋?zhàn)詣诱{(diào)整平衡模塊，用于接收光電檢測模塊輸出的信號，輸出的信號控制光電檢測模塊中光電發(fā)射管的發(fā)射功率。
專利摘要一種單絲質(zhì)量檢測器，采用光電檢測模塊，對從光電發(fā)射管T1和光電接收管T2檢測范圍內(nèi)通過的絲進(jìn)行檢測，光電接收管T2的輸出電壓經(jīng)模擬電路放大后最終輸出電壓V；單片機(jī)控制模塊接收光電檢測模塊發(fā)出的信號，設(shè)定走絲比較電壓V1和颣節(jié)比較電壓V2；光電接收管T2輸出電壓經(jīng)模擬電路放大后最終的輸出電壓V為V1≤V＜V2時(shí)，識別為正常走絲；當(dāng)輸出電壓V≥V2時(shí)，識別為颣節(jié)存在；當(dāng)輸出電壓V＜V1時(shí)，識別為斷絲或抽絲完成。設(shè)置單片機(jī)，對光電接收管T2輸出的信號進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制；單片機(jī)對采集到的光電接收管T2輸出電壓V進(jìn)行正常走絲、颣節(jié)、斷絲或抽絲完成的識別。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是在繅絲生產(chǎn)中對蠶絲單絲質(zhì)量進(jìn)行自動檢測的，并能自動統(tǒng)計(jì)質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)，效率高。
文檔編號G01N21/17GK202720185SQ201220101378
公開日2013年2月6日 申請日期2012年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月19日
發(fā)明者邢印強(qiáng), 陶遇春, 劉文烽, 溫荃, 韋炳機(jī), 陳瑛 申請人:柳州市自動化科學(xué)研究所