一種生絲纇節電子檢驗方法及其裝置的製作方法
2023-07-11 07:21:11
專利名稱：一種生絲纇節電子檢驗方法及其裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及ー種紡織纖維材料的光電檢驗方法及其測量裝置，特別涉及一種用於生絲顙節檢驗的方法及其裝置，屬於纖維材料的光電檢驗技術領域。
背景技術：
生絲顙節可分為特大顙、大顙、中顙和小顙四種，長度大到幾十毫米以上，小到2毫米以下。生絲顙節會在織綢過程中引起切斷，還會在織物上產生顯著的斑點，有損織物外觀。因此顙節檢驗是生絲品質檢驗中不可缺少的項目。隨著我國生絲檢驗標準向國際化發展的趨勢，傳統的人工黒板檢驗法因存在人的主觀性影響大和檢驗速度慢等問題已很難跟上時代要求，絲綢行業迫切希望生絲顙節檢驗能夠實現客觀公正、高精度、高效率的電子檢驗。生絲顙節電子檢測儀器按檢測原理主要分為電容式、圖像處理式、光電式三種。由於 電容器極板所形成的測量場的長度至少為8_，因此其採樣長度要遠大於生絲顙節電子檢驗Imm的標準；圖像處理式顙節檢測儀因需大量的樣本參數作對照且圖像分析耗時太長，所以還難以進入實質性應用階段。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術存在的不足，提供一種能夠實現聞精度、聞效率進行生絲顙節電子檢驗的方法及裝置。實現本發明目的所採用的技術方案是提供一種生絲顙節電子檢驗裝置，它包括光電測量系統、數據採集系統和處理系統；所述的光電測量系統包括兩個均勻的平行光場，其中的一個為測量光場，另ー個為本底光場，對應的娃光電池分別接收入射光場；娃光電池的輸出信號經差分放大電路處理後輸入至數據採集系統，再經處理系統進行處理，所述的處理系統包括去除幹擾模塊和信號處理模塊，去除幹擾模塊採用自適應相干模板法對採集到的信號在時域上進行處理，再採用三次樣條插值擬合處理後，經信號處理模塊得到生絲顙節的波形，記錄顙節個數，判別生絲顙節類型，輸出檢驗結果。所述的平行光場包括GaAs雷射二極體和透鏡。所述的矽光電池，其光接收面上粘貼ー鋼片，鋼片的中間開有ー個寬度為O. I O. 3mm的狹縫。ー種利用上述裝置對生絲顙節進行電子檢驗的方法，包括如下步驟
(1)搭建兩個均勻的平行光場，將待檢生絲至於測量光場中，待檢生絲沿平行光線的垂直方向運動；
(2)對應的娃光電池分別接收兩個平行光線的光強信號；
(3)將兩個矽光電池輸出的電壓信號進行差分放大處理後輸入至數據採集系統；
(4)採集數據系統將信號輸入到處理系統，採用自適應相干模板法對採集到的信號在時域上進行處理，再採用三次樣條插值擬合處理，濾去幹擾，得到生絲顙節的波形；記錄顙節個數，判別生絲顙節類型，輸出檢驗結果。
本發明的原理是兩個同樣的光源分別經透鏡轉換後形成兩個均勻的平行光場，並照射到兩個同樣的矽光電池上，生絲以一定的速度垂直通過其中一個光場，其粗細不勻會使該光場中的矽光電池的光接收量不斷變化，從而使其產生的電壓不斷變化。將兩個矽光電池產生的電壓信號經過差分後放大輸出，通過數據採集卡將模擬電壓信號轉換為離散數位訊號輸入到計算機中，對信號進行處理後得到生絲顙節的波形，根據顙節波形判定其個數和種類並記錄輸出。與現有技術相比，本發明所述的技術方案具有以下明顯的進步和優點。I、採用了高響應性的矽光電池作為光電轉換元件，配合高採樣率的數據採集卡，在生絲以較高速度運行時，可有效採集到生絲顙節波形進行判定，準確檢驗出顙節的個數和種類，使生絲顙節的檢驗更加高效、準確。2、構建兩個平行，待檢生絲只通過其中一個矽光電池的接收面上方，將兩個矽光電池輸出電壓的差值作為傳感器的輸出電壓，有利於消除本底噪聲，能有效提高檢測信號的精度。3、矽光電池的光接收面上粘貼有鋼片，鋼片上開有ー狹縫，能使矽光電池光接收面寬度不再由本生PN結區寬度決定而是由鋼片狹縫的寬度決定，該採樣寬度有效保證了生絲顙節的檢測精度。4、採用對時域信號進行自適應相干模板法和三次樣條插值擬合處理的方法，濾去エ頻幹擾、諧波幹擾、高頻幹擾和白噪音等幹擾，有效提高了信號採樣精度，保證了顙節波形的不失真，提高了判定顙節個數和種類的準確性。 5、現有的顙節檢驗方法只能判定顙節的大小而不能判定種類，本發明提供的檢驗方法和裝置能測得顙節波形，從而可進ー步判定顙節種類。6、本發明基於矽光電池的光電式方法因其優秀的響應性和光接收面積小，配合上虛擬儀器的採集技木，將特別適用於大小不同的生絲顙節的檢驗。
圖I是本發明實施例提供的ー種生絲顙節檢驗裝置光電檢測系統的結構示意圖； 圖2是本發明實施例提供的ー種生絲顙節檢驗裝置的差分放大電路原理 圖3是本發明實施例提供的一個待檢生絲顙節的實物圖像；
圖4是用本發明實施例提供的生絲顙節檢驗裝置得到的待檢生絲顙節的波形 其中，I和5、雷射二極體；2和6、光學透鏡；3、待檢生絲；4和7、矽光電池；8、差分電路；9、一級放大電路；10、ニ級放大電路。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明技術方案做進ー步描述。實施例I
參見附圖1，它是本實施例提供的ー種生絲顙節檢驗裝置光電檢測系統的結構示意圖；雷射二極體I發出的光經透鏡2轉換成平行光後照射到型矽光電池4上，雷射二極體5發出的光經透鏡6轉換成平行光後照射到矽光電池7上，雷射二極體I、透鏡2、矽光電池4分別與雷射二極體5、透鏡6、矽光電池7相同。本實施例中採用GaAs雷射二極體，其譜線寬度約25nm，可視為単色光，經過透鏡聚集後，其光束髮散度可達O. 5毫弧度，可認為是平行光；矽光電池型號為HPI-2C型，矽光電池的光接收面上粘貼ー鋼片，鋼片的中間開有ー個O. 2mm的狹縫，能使矽光電池光接收面寬度不再由本生PN結區寬度決定而是由鋼片狹縫的寬度決定，該採樣寬度有效保證了生絲顙節的檢測精度。。待檢生絲3垂直通過透鏡2和矽光電池4之間的光場，生絲3的粗細不勻會使矽光電池4的光接收量不斷變化，從而使其產生的電壓不斷變化。而透鏡6與矽光電池7之間無生絲通過，矽光電池7隻產生本生電壓。參見附圖2，它是本實施例提供的ー種生絲顙節檢驗裝置的差分放大電路原理圖；其中，差分電路8，一級放大電路9，ニ級放大電路10組成差分放大電路，圖中①、②、③、④、⑤、⑥、⑦、⑧分別為運算放大器的8個引腳。矽光電池4與矽光電池7產生的電壓信號經過差分電路8後輸出的電壓信號再經第一級放大電路9和第二級放大電路10進行信號放大。 經過差分和兩級放大後的電壓信號通過數據採集卡和採集程序進行採集。本實施例採用NI公司DAQCard-6024E數據採集卡。此採集卡採用PCMIA總線，12位採集精度，最高採樣頻率為200KHZ、16路模擬輸入通道、2路模擬輸出通道。採集程序基於LabVIEW語言編寫，該程序的作用不單單是採集電壓信號，而且還對採集到的電壓信號在時域上使用自適應相干模板法進行處理以濾去エ頻幹擾和諧波幹擾，並使用三次樣條插值擬合處理以濾去高頻幹擾和白噪音，以保證獲得能反映顙節形態的信號波形。同時，還設置根據信號波形自動判別生絲顙節的個數和種類功能。參見附圖3，它是本實施例提供的一個用顯微鏡拍攝的待檢生絲顙節的實物圖像；當該顙節以2. 5m/s的速度通過透鏡2和矽光電池4之間的光場時，利用本實施例提供的裝置和檢測方法，獲得的該顙節的波形圖參見附圖4所示。根據圖4所示的波形，準確判定顙節的種類。權利要求
1.一種生絲顙節電子檢驗裝置，其特徵在於它包括光電測量系統、數據採集系統和處理系統；所述的光電測量系統包括兩個均勻的平行光場，其中的一個為測量光場，另ー個為本底光場，對應的娃光電池分別接收入射光場；娃光電池的輸出信號經差分放大電路處理後輸入至數據採集系統，再經處理系統進行處理，所述的處理系統包括去除幹擾模塊和信號處理模塊，去除幹擾模塊採用自適應相干模板法對採集到的信號在時域上進行處理，再採用三次樣條插值擬合處理後，經信號處理模塊得到生絲顙節的波形，記錄顙節個數，判別生絲顙節類型，輸出檢驗結果。
2.根據權利要求I所述的ー種生絲顙節電子檢驗裝置，其特徵在於所述的平行光場包括GaAs雷射二極體和透鏡。
3.根據權利要求I所述的ー種生絲顙節電子檢驗裝置，其特徵在於所述的矽光電池，其光接收面上粘貼ー鋼片，鋼片的中間開有ー個寬度為O. I O. 3mm的狹縫。
4.一種如權利要求I所述的裝置用於生絲顙節電子檢驗的方法，其特徵在於包括如下步驟 (1)搭建兩個均勻的平行光場，將待檢生絲至於測量光場中，待檢生絲沿平行光線的垂直方向運動； (2)對應的娃光電池分別接收兩個平行光線的光強信號； (3)將兩個矽光電池輸出的電壓信號進行差分放大處理後輸入至數據採集系統； (4)採集數據系統將信號輸入到處理系統，採用自適應相干模板法對採集到的信號在時域上進行處理，再採用三次樣條插值擬合處理，濾去幹擾，得到生絲顙節的波形；記錄顙節個數，判別生絲顙節類型，輸出檢驗結果。
全文摘要
本發明涉及一種生絲纇節電子檢驗方法及其裝置。構建兩個均勻的平行光場，其中的一個為測量光場，另一個為本底光場，對應的矽光電池接收入射光場；待檢生絲以一定的速度垂直通過測量光場，其粗細不勻會引起光場中的矽光電池的光接收量的變化，從而產生電壓的變化；將該電壓輸出信號經差分放大電路處理後輸入至數據採集系統，採用自適應相干模板法對採集到的信號在時域上進行處理，再採用三次樣條插值擬合處理，濾去幹擾信號，得到生絲纇節的波形進行判斷，輸出檢驗結果。本發明採用了高響應性的矽光電池作為光電轉換元件，在生絲以較高速度運行時，可有效採集到生絲纇節波形進行判定，使生絲纇節的檢驗更加高效、準確。
文檔編號G01N15/00GK102680366SQ201210178489
公開日2012年9月19日 申請日期2012年6月1日 優先權日2012年6月1日
發明者孟凱, 徐昳荃, 肖坤楠 申請人:蘇州大學