生絲纇結(jié)的電子檢測實(shí)用教案

1、主要(zhyo)內(nèi)容1.背景介紹2.纇結(jié)檢驗(yàn)的硬件設(shè)計(jì)3.纇結(jié)檢驗(yàn)的軟件設(shè)計(jì)4.實(shí)驗(yàn)測試5.結(jié)論第1頁/共28頁第一頁，共28頁。背景(bijng)介紹決定生絲品質(zhì)的主要檢測指標(biāo)纖度偏差纖度最大偏差清潔潔凈勻II度目前，清潔(qngji)和潔凈兩項(xiàng)指標(biāo)還主要依靠人眼目光評定。清潔(qngji)和潔凈是指絲條上大中纇結(jié)和小纇的多少，這兩項(xiàng)指標(biāo)直接關(guān)系到生絲等級的評定。第2頁/共28頁第二頁，共28頁。背景(bijng)介紹傳統(tǒng)黑板檢驗(yàn)的缺點(diǎn)1.屬于感官檢驗(yàn)方式，受檢驗(yàn)人員經(jīng)驗(yàn)、情緒等因素的影響2.感官檢驗(yàn)存在最小辨別度現(xiàn)象，往往難以區(qū)分潔凈相近的絲條3.視覺的馬赫帶效應(yīng)會造成生絲等級評定可信度降

2、低 鑒于黑板檢驗(yàn)存在這些缺點(diǎn)，一些國家開展了對生絲電子檢測方法的研究(ynji)。 本世紀(jì)初，我國也重啟了對生絲電子檢驗(yàn)的研究(ynji)工作。 第3頁/共28頁第三頁，共28頁。背景(bijng)介紹國內(nèi)外生絲電子檢測方法1.把絲卷繞到黑板上，利用圖像技術(shù)進(jìn)行分析2.讓絲條運(yùn)動著通過檢測部件，將質(zhì)量或直徑轉(zhuǎn)化為電信號黑板靜態(tài)(jngti)檢測單絲條動態(tài)(dngti)檢測第4頁/共28頁第四頁，共28頁。背景(bijng)介紹黑板靜態(tài)檢測生絲勻度自動檢測儀生絲勻度清潔、潔凈檢測儀計(jì)算機(jī)圖像檢測單絲條運(yùn)動檢測烏斯特纖度儀生絲纖度、勻度及纇結(jié)同時(shí)檢測系統(tǒng)五根絲條的電子生絲檢驗(yàn)裝置第5頁/共28頁第

3、五頁，共28頁。背景(bijng)介紹 生絲勻度自動檢測儀速度太慢，實(shí)用性差。 生絲勻度清潔、潔凈檢測儀與黑板檢驗(yàn)兼容性差，速度慢，建立樣本庫費(fèi)時(shí)費(fèi)力。 計(jì)算機(jī)圖像檢測要求CCD分辨率高，數(shù)字圖像采集(cij)和處理速度快，設(shè)計(jì)算法比較復(fù)雜。本研究室自主(zzh)研發(fā)的生絲纖度儀屬于單絲條運(yùn)動檢測，它相對于其他單絲條運(yùn)動檢測儀器而言，具有更高的采樣率，整個(gè)系統(tǒng)結(jié)合美國國家儀器公司(NI)的CompactRIO，能夠做到快速、準(zhǔn)確的進(jìn)行生絲纇結(jié)信息的采集。第6頁/共28頁第六頁，共28頁。纇結(jié)檢測(jin c)的硬件和軟件硬件部分 傳感器 NI-DAQ CompactRIO軟件部分 LabVIE

4、W 進(jìn)行數(shù)據(jù)采集所用程序第7頁/共28頁第七頁，共28頁。硬件(yn jin)部分傳感器系統(tǒng)(xtng)所用傳感器示意圖 該儀器采用調(diào)制的紅外光源，通過分導(dǎo)光纖將紅外發(fā)射光一分為二準(zhǔn)確定位傳導(dǎo)至光敏管上，以其中一個(gè)為基準(zhǔn)，讓絲條通過另一個(gè)光敏管和光纖之間的光路，這樣絲條直徑的大小(dxio)變化就被差動放大器精確放大，在經(jīng)指數(shù)放大后輸出至數(shù)據(jù)采集設(shè)備。第8頁/共28頁第八頁，共28頁。硬件(yn jin)部分傳感器 傳感器實(shí)物圖第9頁/共28頁第九頁，共28頁。硬件(yn jin)部分NI-DAQ采樣頻率：200kS/s16路模擬輸入2路模擬輸出8條數(shù)字I/O線兩個(gè)計(jì)數(shù)器 配套設(shè)備為CB-68

5、LP接線板，將傳感器的通道線連接至接線板，可以(ky)把信號傳輸至計(jì)算機(jī)，并通過LabVIEW軟件進(jìn)行分析，將結(jié)果以波形圖或表格形式顯示出來。第10頁/共28頁第十頁，共28頁。硬件(yn jin)部分CompactRIO實(shí)時(shí)處理器 用戶界面(yn h ji min)與數(shù)據(jù)通信 內(nèi)置網(wǎng)頁服務(wù)器可重新配置的FPGA 面向高速控制的嵌入式FPGA 可定制的定時(shí)、觸發(fā)(chf)和處理流程LabVIEW圖形化編程 實(shí)時(shí)處理器編程 FPGA編程第11頁/共28頁第十一頁，共28頁。硬件(yn jin)部分CompactRIO左側(cè)(zu c)部分實(shí)時(shí)控制器，它內(nèi)置了200MHz級的奔騰級處理器，可以確保L

6、abVIEW程序的順利進(jìn)行?？刂破骺梢?ky)通過面板上的10/100Mb/s以太網(wǎng)口與PC機(jī)進(jìn)行通信。實(shí)時(shí)處理器還包括9到35V電源輸入，LED狀態(tài)指示燈、一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘等。右側(cè)為可重新配置機(jī)箱，是CompactRIO的核心，機(jī)箱底座下面是FPGA。它是一種由許多帶配置的邏輯門組成的芯片，可以根據(jù)需要進(jìn)行反復(fù)配置。第12頁/共28頁第十二頁，共28頁。軟件(run jin)部分LabVIEW LabVIEW是實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器集成環(huán)境（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)的簡稱，是美國NI公司的創(chuàng)新產(chǎn)品。 LabVIEW采用圖形化

7、編程方式，用它編寫的程序稱為虛擬儀器VI，因?yàn)樗慕缑婧凸δ芘c真實(shí)(zhnsh)儀器非常相似。 LabVIEW主要面向數(shù)據(jù)采集、儀器控制、數(shù)據(jù)分析、動態(tài)顯示等。第13頁/共28頁第十三頁，共28頁。軟件(run jin)部分LabVIEW這里(zhl)顯示電壓值波形圖選擇通道和接線(ji xin)端配置采用LabVIEW編寫的數(shù)據(jù)采集程序的前面板第14頁/共28頁第十四頁，共28頁。軟件(run jin)部分LabVIEW所用(su yn)程序框圖(部分)第15頁/共28頁第十五頁，共28頁。軟件(run jin)部分2006年國際絲綢(schu)論壇提出的纇結(jié)分類標(biāo)準(zhǔn)第16頁/共28頁第十六

8、頁，共28頁。實(shí)驗(yàn)(shyn)測試如圖為FX0101型精密絡(luò)絲機(jī)，卷繞速度(sd)設(shè)定為400m/min。第17頁/共28頁第十七頁，共28頁。實(shí)驗(yàn)(shyn)測試為了使纖度儀很好的固定在絡(luò)絲機(jī)上，在絡(luò)絲機(jī)下部打孔，將纖度儀的屏蔽盒用螺絲安裝(nzhung)在絡(luò)絲機(jī)背面。測試時(shí)，采用(ciyng)NI-DAQ和CompactRIO同時(shí)進(jìn)行測量。第18頁/共28頁第十八頁，共28頁。系統(tǒng)(xtng)穩(wěn)定性測試 為了使測得的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，并且具有(jyu)可重復(fù)性，在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集之前，必須對系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性測試。主要包括：零點(diǎn)穩(wěn)定性測試和信號穩(wěn)定性測試。第19頁/共28頁第十九頁，共28頁。數(shù)據(jù)(shj

9、)采集結(jié)果采用(ciyng)NI-DAQ結(jié)合PC進(jìn)行測量的結(jié)果疵點(diǎn)(c din)第20頁/共28頁第二十頁，共28頁。實(shí)驗(yàn)(shyn)測試 生絲纇節(jié)電子檢驗(yàn)( jinyn)報(bào)告（采用NI-DAQ)第21頁/共28頁第二十一頁，共28頁。實(shí)驗(yàn)(shyn)測試 生絲纇節(jié)電子檢驗(yàn)( jinyn)報(bào)告（采用CompactRIO)第22頁/共28頁第二十二頁，共28頁。實(shí)驗(yàn)(shyn)測試 結(jié)果討論與分析對比兩組數(shù)據(jù)可以看出，兩組數(shù)據(jù)的基本趨勢是一致(yzh)的，但也有一些差別。分析原因，一個(gè)是兩個(gè)設(shè)備沒有做到絕對同時(shí)進(jìn)行采集。另一個(gè)是兩個(gè)程序間的算法有細(xì)微的差別。第23頁/共28頁第二十三頁，共28頁

10、。結(jié)論(jiln)本次試驗(yàn)分別使用(shyng)NI-DAQ配合LabVIEW,以及CompactRIO測得了多組數(shù)據(jù)。從圖表中可以看出所得結(jié)果與生絲真實(shí)情況基本相符，傳感器的靈敏性、準(zhǔn)確性比較高。通過比較，也可以看出采用CompactRIO更加方便、快捷(kui ji)，這是因?yàn)镃ompactRIO的可編程門陣列可以更快速的處理數(shù)據(jù)，且受到外界干擾較小。第24頁/共28頁第二十四頁，共28頁。結(jié)論(jiln)不足之處 采集數(shù)據(jù)所用的生絲等級單一，以后(yhu)將對各個(gè)等級的生絲進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，以便進(jìn)行對比。第25頁/共28頁第二十五頁，共28頁。第26頁/共28頁第二十六頁，共28頁。馬赫帶效應(yīng)(xioyng) 所謂“馬赫帶效應(yīng)（Mach band