色紗染料的光電檢測(cè)

色紗染料的光電檢測(cè)

0電容檢測(cè)技術(shù)隨著紡織工業(yè)的發(fā)展和電子科學(xué)技術(shù)的水平的提高，各種新傳感器技術(shù)在紡織工業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，蠶繭檢驗(yàn)技術(shù)也得到了顯著發(fā)展，基于不同傳感器的電子紡織機(jī)的性能得到了顯著提高。機(jī)械式清紗器作為最早使用的清紗器,其接觸式的測(cè)量原理存在很大的缺陷,紗疵的清除效率低于50%,所以,早已被電子清紗器所替代。目前應(yīng)用最廣的是電容式電子清紗器,它應(yīng)用的電容檢測(cè)技術(shù)是紗疵檢測(cè)領(lǐng)域的主流技術(shù),能有效地感知紗線的平均密度,并在一定程度上可以檢測(cè)紗線材質(zhì)的變化,同時(shí),電容傳感器造價(jià)較低,相對(duì)穩(wěn)定性較好。但是,電容檢測(cè)技術(shù)受環(huán)境濕度影響較大,對(duì)檢測(cè)環(huán)境要求相對(duì)較高,對(duì)當(dāng)今紗線檢測(cè)中的難點(diǎn)—“異色紗疵”的檢測(cè)效果很差。異色紗疵包括異色同質(zhì)紗疵、異色異質(zhì)紗疵以及特殊紗疵如丙綸絲等,要滿足這些檢測(cè)要求,需要采用光電檢測(cè)的方式。本文在分析現(xiàn)有光電傳感器原理的基礎(chǔ)上,提出一種改進(jìn)型光電式電子清紗器方案,以解決“異色紗疵”檢測(cè)難題。1清除紗瑕疵的方法光電檢測(cè)是指利用光電傳感器來獲取紗線信息的檢測(cè)方法。光電檢測(cè)原理如圖1所示。光源發(fā)出的光經(jīng)過測(cè)量區(qū),其中的一部分被紗線反射和吸收,剩余部分到達(dá)光接收器。光接收器將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),經(jīng)后續(xù)電路整理輸出。當(dāng)有粗細(xì)變化明顯的疵點(diǎn)通過時(shí),輸出信號(hào)發(fā)生相應(yīng)的幅度變化,將該信號(hào)送交鑒別電路,即可判斷該紗疵屬于有礙紗疵還是無礙紗疵,若超過預(yù)先設(shè)定的工藝標(biāo)準(zhǔn),則判定為有礙紗疵,鑒別電路發(fā)出一個(gè)清除信號(hào),驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)切刀將其切除,完成一次清除紗疵的過程。在理想條件下,這種方法感知的是紗線沿光束方向的投影直徑。其優(yōu)點(diǎn)在于它是紗線外觀的直觀表達(dá),接近視覺效果。但由于檢測(cè)易受環(huán)境光線和檢測(cè)區(qū)清潔度的影響和長(zhǎng)周期穩(wěn)定性差的因素,這種檢測(cè)方法無法很好地解決異色紗疵的檢測(cè)問題。2反射光光照測(cè)試本文針對(duì)色澤異常紗疵,通過對(duì)現(xiàn)有光電傳感器的改進(jìn),來達(dá)到將其檢出的目的。本文選用光電二極管作為光電接收器,設(shè)計(jì)原理如圖2所示。該傳感器由一路光源和兩路光電接收器按一定的角度放置,形成固定的檢測(cè)光路。光源發(fā)出的光照在紗線上,會(huì)有一部分被吸收和反射,反射光被反射路光電接收器接收。反射光不僅包含紗線的顏色(灰度)信息,也包含了紗線的直徑信息。當(dāng)紗線上有顏色變化時(shí),反射光光強(qiáng)會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化;當(dāng)紗線的直徑變化時(shí),反射光光強(qiáng)也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。為了去除反射光光強(qiáng)中的直徑信息,得到所要的顏色信息變化,在系統(tǒng)中引入了透射光接收器來檢測(cè)紗線的直徑變化,綜合這兩路信號(hào)會(huì)得到單純的顏色信息。由于異色紗疵顏色各異,要對(duì)各種顏色的紗疵都可檢出,必須選擇合適的光源和光電接收器。本系統(tǒng)采用特殊材料制成的白光LED,該LED亮度高、在可見光波段發(fā)光光譜比較平坦,在RGB上的分量相對(duì)比較均衡。光源要在檢測(cè)區(qū)內(nèi)形成與紗線方向相垂直的切平面光斑。盡量使光強(qiáng)在沿與紗線垂直方向上處處均勻,以保證紗線高速運(yùn)行過程中的抖動(dòng)不影響檢測(cè)。檢測(cè)光斑沿紗線方向應(yīng)盡量小,以提高檢測(cè)的靈敏度。同時(shí)為保證在可見光波段對(duì)各個(gè)顏色有相同的感應(yīng)靈敏度。3icol6550的工作原理由于光電二極管正常工作的光生電流在μA級(jí)別,所以,要求選用的運(yùn)放有足夠的放大倍數(shù),較小的輸入偏置電流和輸入失調(diào)電流,較強(qiáng)的噪聲抑制能力。本文采用的運(yùn)算放大器為ICL7650。ICL7650是利用動(dòng)態(tài)校零技術(shù)和CMOS工藝制作的斬波穩(wěn)零式高精度運(yùn)算放大器,它具有輸入偏置電流小、失調(diào)小、增益高、共模抑制能力強(qiáng)、響應(yīng)快、漂移低等優(yōu)點(diǎn)。ICL7650的工作原理如圖3所示。圖中,MAIN是主放大器(CMOS運(yùn)算放大器),NULL是調(diào)零放大器(CMOS高增益運(yùn)算放大器)。電路通過電子開關(guān)的轉(zhuǎn)換來進(jìn)行兩個(gè)階段工作,一是在內(nèi)部時(shí)鐘(OSC)的上半周期,電子開關(guān)A和B導(dǎo)通,和C斷開,電路處于誤差檢測(cè)和寄存階段;二是在內(nèi)部時(shí)鐘的下半周期,電子開關(guān)和C導(dǎo)通,A和B斷開,電路處于動(dòng)態(tài)校零和放大階段。利用ICL7650設(shè)計(jì)如圖4所示前置放大電路。4光電傳感器檢測(cè)實(shí)驗(yàn)中給LED施加頻率為25kHz、波形為方波的調(diào)制信號(hào),則LED發(fā)出調(diào)制光。用相同直徑的無疵紗線制作具有黃、綠等異色疵點(diǎn)的紗規(guī),用設(shè)計(jì)的光電傳感器分別對(duì)各顏色紗規(guī)進(jìn)行檢測(cè),并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。圖5所示為各個(gè)檢測(cè)各紗規(guī)時(shí)前置放大器的輸出。圖5(a)為傳感器中無紗線的情況,其峰峰值為與傳感器中有紗線的(b),(c),(d)三圖的峰峰值相差較大,可知該傳感器對(duì)有無紗線檢測(cè)效果明顯。同時(shí),圖5(b)與(c),(d)差別明顯,(c),(d)之間也有一定的差別,由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知:本系統(tǒng)可有效地檢測(cè)出紗線上的異色紗疵,且對(duì)不同顏色的紗疵也有一定的辨別能力。5光電式電子清紗器在“異色紗瑕疵”檢測(cè)中的應(yīng)用本文在分析光電式電子清紗器傳感原