基于改进蚁群算法的自动落布车路径规划

针对自动落布车在使用蚁群算法(ant colony algorithm,ACA)进行路径规划过程中出现的收敛次数多、收敛速度较慢且容易陷入局部最优的问题,提出一种改进蚁群算法(improved ant colony algorithm,IACA)。首先对信息素挥发系数ρ进行自适应调整,令其做动态变化,克服算法的收敛次数过多,加快算法收敛速度,减少算法的收敛时间;其次引入细菌觅食算法中趋化操作的趋化步长因子对信息素更新公式进行改进,削减算法迭代的后期信息素浓度值,使算法在后期跳出局部最优值,提高算法全局搜索能力。利用MATLAB将改进后的算法在3种不同的栅格环境中进行仿真验证。结果表明:相比传统蚁群算法,改进后的算法收敛次数减少81.1%,最小路径长度减少6.3%,收敛时间减少20.7%。最后搭建ROS小车实验平台,利用ROS机器人系统对改进蚁群算法在模拟的织布车间环境中进行实验验证。结果表明:对比传统蚁群算法,改进蚁群算法在寻优时间上减少了8.6%。

空间连杆引纬机构的刚柔耦合磨损分析

为准确预测空间连杆引纬机构间隙磨损机制,通过结合Lankarani-Nikravesh与Bai碰撞力模型,建立可变刚度与阻尼系数非连续接触碰撞力模型,采用改进的Coulomb摩擦力模型描述含间隙机构旋转铰的切向摩擦力,通过Lagrange方法对系统动力学建模;其次选取空间连杆为柔性化对象,综合Ansys与Adams分析,对空间连杆引纬机构进行刚柔耦合动力学仿真;最后将系统的动态仿真响应结果与Archard模型相结合,求解运动副磨损情况。结果表明:柔性构件可以有效缓解机构间隙碰撞的冲击作用,间隙为0.15 mm条件下,剑头加速度振荡最大幅值缩减53.2%;当间隙升至0.5 mm后,虽磨损范围大幅增加,但间隙磨损深度并未随之大幅提升。

棉纺精梳机锡林不同梳理区梳理效果分析

为了研究棉纺精梳机锡林不同梳理区的精梳落棉率、棉结及纤维排除率的变化规律,使用5分区的整体锡林,并分别采用5个、4个、3个、2个、1个梳理区进行精梳试验,得到了5种不同试验方案的精梳落棉率、落棉中的棉结含量及纤维长度分布,并利用导出的公式计算得出锡林不同梳理区的落棉率、棉结排除率及不同长度纤维排除率的变化规律。结果表明:整体锡林的5个不同梳理区的落棉率、棉结排除率及不同长度纤维排除率的变化规律基本相同,即梳理区排序从大到小依次为第2梳理区、第3梳理区、第1梳理区、第4梳理区、第5梳理区。在锡林的同一梳理区内,当纤维长度小于钳板钳口外纤维丛长度时,纤维长度越短时排除率越高;当纤维长度大于钳板钳口外纤维丛长度时,随着纤维长度的增大纤维排除率有减小的趋势,并具一定的波动性。梳理隔距和锡林针齿深度是影响梳理效果的重要参数。

间隔织物双剑杆织机平行打纬机构箱体的振动分析

针对双剑杆织机共轭凸轮与四连杆组合的平行打纬机构箱体随着织机转速的提高产生强烈振动,影响打纬精度和可靠性的问题,采用理论分析与虚拟仿真结合的方法对打纬机构及箱体进行动应力和振动特性研究。建立了平行打纬机构的动态静力分析方程,运用ADAMS软件对机构进行多体动力学仿真,求解箱体所受的支反力;构建箱体—弹簧阻尼—柔性基础的系统模型,分析箱体在竖直方向的受迫振动,并在仿真过程中探索减小箱体振动的方法。研究结果表明:摆臂轴孔处箱体所受支反力峰值最大,打纬推程阶段箱体的受力最为集中;当凸轮轴转速为260 r/min时齿轮啮合频率与箱体一阶固有频率相等,会产生共振,应避免使用这一转速工作;箱体在竖直方向上产生周期性振动,增加螺栓个数和附加动力减震器有助于改善箱体的振动特性,振幅分别减少38%和23%。

基于自抗扰控制的圆纬机恒张力输纱控制系统设计

针对当前圆纬机积极式送纱方式中存在的纱线张力及输送速度不可任意调节、纱线张力波动大等问题,提出了一种可为圆纬机输送恒定张力纱线的输纱控制系统。构建了以无刷直流电动机速度环为内环、以纱线张力为外环的纱线恒张力双闭环反馈控制系统,通过自抗扰控制技术获取纱线实时动态指标,并对无刷直流电动机目标转速进行调整,最后通过磁场定向控制技术驱动无刷直流电动机。详细阐述了纱线张力的形成机制、纱线恒张力输送控制方案、系统硬件设计及控制算法。输纱测试表明,该控制系统可实现多种类型纱线的恒定张力输送。其中,棉纱张力波动标准差为1.5 cN(300 m/min测试条件),氨纶包芯纱的张力波动标准差为0.33 cN(240 m/min测试条件)。输纱速度的调节范围为0~600 m/min,纱线张力的控制范围为2.0~50.0 cN。

基于运动合成的旋转变速运动建模及其驱动机构演变

为满足织机开口运动停—升—停的工艺特性及其动力学性能,提出一种基于运动合成的旋转变速运动规律构造方法。从组合机构角度提出旋转变速运动驱动机构及其演变,建立不同驱动机构的相对运动传递函数模型。采用目标优化法对旋转变速机构尺寸参数进行设计,在相同的中心距半径和转子臂初始位置的情况下建立优化函数并进行求解。仿真结果表明:偏移系数是影响旋转变速运动的关键参数,且变速运动静止时间、相对位移和速度峰值随偏移系数增加而减小;传递函数是影响旋转变速机构运动特性的重要参数,当偏移系数为0.4147时,随传动比的减小,转子臂相对位移减小,同时影响旋转变速机构凸轮特性,传动比大于0.9后不能满足旋转变速机构约束条件;用导杆滑块机构和铰接四杆机构对齿轮机构进行代换,可近似实现变速规律相对运动的传递,其传动误差分别为0.010、0.003 rad;通过减小中心距对铰接四杆机构重新优化可以提高旋转变速机构传动性能,满足高速运动需求。

转杯纺纱机的发展现状及趋势

转杯纺属于自由端纺纱,具有纺纱速度高、工艺流程短、原料适用性能广等优点,是较为成熟的新型纺纱技术代表之一。文章分析了转杯纺纱机的市场情况及发展现状,阐述了转杯纺纱技术的创新应用,并提出了转杯纺纱机发展需求及思路。具体体现为:我国转杯纺装机量具有全球优势地位,国产半自动转杯纺纱机进步明显,具有国际竞争力,但全自动转杯纺纱机与国外相比差距明显,未来随着转杯纺纱机在差异化结构、差别化原料、高支数转杯纱开发方面优势的凸显,以及用户友好智能化转杯纺纱机的成功研发,转杯纺纱技术的优势将不断凸显,推动棉纺行业高质量发展。

ITMA ASIA+CITME2022上新一代信息技术应用浅析

探讨ITMA ASIA+CITME2022上众多新一代信息技术的应用情况。从车间物流数字孪生、原棉精细化管理、细纱机单锭监测、设备远程运维等不同角度,梳理了展会上新一代信息技术应用场景及解决方案。指出:纺机企业研发方向主要面向高效节能、高附加值纺织品的数字化、自动化和智能化生产与质量管控;新一代信息技术使得纺织产业数字化升级更加快速和高效,纺织生产整体智能化水平明显提升;基于工业互联网的纺织产业新生态正在加快形成。认为:新一代信息技术与纺织产业的融合应用,推动了产品研发、制造、服务等环节的协同创新,助力企业实现提质增效与高质量发展的战略目标。

复合表面织构对锭子振动性能的影响研究

为提高锭子振动性能,在锭子的高速旋转表面用激光微加工出具有减阻作用的仿贝壳状、仿鲨鱼皮状、仿黄缘真龙虱状复合表面织构,对比分析了相同条件下双弹性锭子和单弹性锭子增加复合表面织构前后的振动性能。结果表明:增加仿鲨鱼皮状复合表面织构后,双弹性和单弹性锭子的振动性能略有提升;增加仿贝壳状和中尺寸仿黄缘真龙虱状复合表面织构后,双弹性锭子振幅较小且不受临界转速影响,其可在任意转速下工作;而增加大尺寸和小尺寸仿黄缘真龙虱状复合表面织构的双弹性和单弹性锭子在高速时振动性能明显提升。

双弹性和单弹性锭子振动性能研究

为准确掌握双弹性锭子的振动性能,与传统的单弹性锭子进行试验对比研究。制备了3组仅上轴承支撑刚度不同的双弹性和单弹性锭子;通过试验对比,分析和总结了铝套管、光杆、夹纱器、锭带力等对锭子不同部位振幅的影响变化规律。结果表明:在高速时,铝套管或光杆的双弹性锭子较对应的单弹性锭子不同部位的振幅略有增加;但带夹纱器的双弹性铝套管锭子的锭端振幅明显小于对应的单弹性锭子的振幅;锭带力对不同类型锭子的锭端振幅无显著影响。认为:在高速运转时,带夹纱器的双弹性锭子的振动性能优于对应的单弹性锭子。

连杆曲线导引的织机开口机构设计

传统连杆开口机构难以使梭口保持停歇,无法适应高速、宽幅的现代新型织机的工艺要求。引入特殊连杆曲线导引的概念,利用带鲍尔点和带圆点连杆曲线能使从动件产生停歇的原理,设计了两种新型连杆开口机构。该机构由四连杆机构和综框导引组件组成,四连杆机构的曲柄、连杆、摇杆和机架杆杆长比分别为1∶2∶2∶2.76、1∶2∶2∶2.3,连杆点的位置角分别为62.49°、49.15°,其与摇杆相连的连接杆与连杆等长。综框运动规律显示:两种机构梭口满开时主轴的相对静止角分别为约150°,40°和200°;综框处于最高和最低位时速度和加速度均为0,表明综框运动平稳,无冲击。该机构突破了传统连杆开口机构的局限,为低成本新型织机的开发创造了条件。

基于改进凸包缺陷算法的扎带定位方法

针对传统视觉在检测捆扎带时存在难检、漏检、定位扎带位置困难和速度慢等问题,提出一种基于改进凸包缺陷算法的扎带定位方法。采用自适应直方图均衡化图像增强算法,以增强编织袋区域与背景的对比度;利用快速凸包算法获得编织袋轮廓的凸包,减少获取凸包的时间;最后,通过改进凸包缺陷算法对编织袋轮廓凸包进行缺陷检测,根据检测结果中凸包缺陷点的位置和缺陷深度进行筛选得到扎带定位点。同时为验证该算法的准确性与鲁棒性,在具有复杂背景干扰的环境下进行实验,将传统凸包缺陷算法与改进后的凸包缺陷算法进行对比分析。实验结果表明:相比于传统凸包缺陷算法无法检测出编织袋轮廓的全部缺陷从而存在漏检,改进后的凸包缺陷算法漏检率为0,定位误差小于4 mm,可有效定位扎带位置并具有较高的鲁棒性。

基于卷积神经网络的毛巾瑕疵检测系统设计

针对毛巾表面小尺寸瑕疵和极端纵横比的经纬向瑕疵,提出基于卷积神经网络的毛巾瑕疵图像检测方法。首先采用所构建毛巾瑕疵检测系统中的面阵工业相机进行毛巾样本图像采集,从中选取150张带有瑕疵的图像,对采集的图像进行数据扩充,并制作数据集;其次,通过融合特征金字塔网络与ResNet-50,并引入K-means聚类优化边界框宽高比,得到适用的Faster R-CNN目标检测算法;最后,用数据集进行网络训练,提取图像中的瑕疵特征,识别瑕疵目标,并对训练所得网络进行实验验证,识别检出率达到95.2%。结果表明,所提出的系统可有效实现毛巾瑕疵自动检测。

基于轮廓曲线修正的织机打纬凸轮设计及验证

为减轻织机在打纬前、后心产生的瞬时冲击,将一种修正梯形筘座摆动规律应用于共轭凸轮打纬工艺改进。在工艺分析和机构学设计基础上,利用Matlab构建基于正弦-直线-余弦组合的分段式从动件运动曲线,以此实现打纬共轭凸轮理论廓线反求开发。运算结果显示:主、副凸轮最大压力角分别约为20.6°和27.3°,符合凸轮与滚子接触传动许用条件。将理论廓线以三维坐标形式进行数据转化处理,在ADAMS/View环境下建立打纬共轭凸轮仿真模型,通过机构学仿真验证了筘座角位移、角速度及角加速度的工艺可行性。借助光固化3D打印工艺制作比例模型,试验结果表明:共轭凸轮动力传递平稳,纱线在打纬点附近与筘座发生明显接触和前移变形,打纬效果良好。

考虑梭口因素的积极式凸轮开口设计

为协调复杂机织物对不同梭口的适应性,将共轭凸轮、平面杆组与织机开口系统的设计开发相结合,形成了一种适用于半开梭口织造的积极式凸轮开口构型。利用MatLab开发具有非对称静止时长的摆臂运动规律,有效延长下层经纱的静停时间;在机构设计、梭口分析和程序编译基础上,实现极坐标条件下的主凸轮理论廓线精确反求与压力角校核;通过路径跟踪仿真生成副凸轮理论廓线,构建基于ADAMS/View的共轭凸轮开口数字功能样机。研究结果表明:主、副凸轮与滚子之间具有良好的几何封闭接触,凸轮实际轮廓曲线达到理想共轭精度;综框运动规律与摆臂从动件高度匹配,可满足半开梭口对于下层经纱的长停要求。该设计对高速织机的梭口创新和形式改造具有重要借鉴。

喷水引纬机构动态特性对自由射流的影响

为适应不同喷水引纬织机幅宽的需求,基于伯努利与液体连续性原理建立喷水引纬机构动力学模型,喷嘴自由射流初始段最大距离与纬纱所受射流牵引力的数值模型,分析其动态特性并通过弹簧刚度系数确定凸轮系统最低转速,探讨不同弹簧刚度系数与弹簧最大压缩量条件下机构动态特性对柱塞运动周期、射流最大速度、雷诺数、射流初始段最大距离、纬纱所受射流牵引力的影响;仿真结果表明:弹簧刚度系数增大时,柱塞运动周期变小,对应的凸轮系统最低转速变大,当弹簧最大压缩量取0.029 m,弹簧刚度系数取40 000、50 000、60 000 N/m时,水射流速度最大值为62.19、69.85、78.99 m/s,射流初始段最大距离为937、1 000、1 074 mm,纬纱所受水射流牵引力为5.37、6.44、7.28 N;而弹簧最大压缩量对上述变量的影响幅度很小,故在大幅宽织机需求下应首要考虑使用更大刚度系数的弹簧。

受限空间下打纬机构力矩平衡分析及其调控策略

针对打纬机构惯性打纬力与打纬阻力不平衡造成的不利影响,建立打纬机构的力学模型,以四连杆打纬机构为例,确定打纬机构结构方向的调节方法,考虑空间受限情况进行定量仿真分析,对比分析不同调节方案对驱动力矩和输出力矩的影响,并分析不同杆长设计参数带来的运动特性。仿真结果表明:通过增设平衡构件和改变杆长比例可以有效地调控惯性打纬力;当打纬力不足时,转动惯量与角加速度后打纬力矩分别提升了约14.5%与3%,共同调节提升约17.8%;当打纬力过大时,通过尺度调节后力矩降低了约7.6%;转动惯量和角加速度是惯性打纬力的主要控制变量,通过调节这两个变量可满足不同条件下的织造工艺需求,并为打纬机构尺度及结构设计提供理论参考。

碳纤维多层立体织物平行打纬构型的设计建模与仿真

为提升碳纤维立体织物各层打纬力分布的均匀性,通过机构串联对共轭凸轮与平面四连杆进行功能配置,设计了一种适用于多层立体织造的组合式平行打纬构型。根据修正梯形加速运动规律,在Matlab环境中对主、副凸轮理论廓线进行数值分析与编程反求,提出了适用于多层立体织物的打纬阻力计算方法,构建了基于Adams/View的高精度平行打纬系统数字化仿真模型,并针对其运动特性、共轭精度及接触碰撞等进行了动态模拟与分析。结果显示:钢筘在前死心位置(凸轮轴转角为72°时)附近能够很好地实现水平打纬运动;摇轴与摆臂具有较高的角运动匹配精度,且两者负角加速度在前死心处均达到瞬时最大,有利于同步打紧各层纬纱;当凸轮机构存在共轭间隙时,摇轴角位移、角加速度会产生明显的偏离与振荡,同时主、副凸轮与滚子之间亦存在高频次接触和碰撞,并将导致摇轴与筘座发生振动,不利于提升平行打纬动力精度。文章为高品质多层立体织物打纬构型的设计与应用提供了借鉴。

旋转式电子多臂开口提选综凸轮协同反求与数值实现

针对高速电子多臂开口复杂的机械控制构成,通过旋转式多臂机的功能原理解析和数值运算,实现提综变速系统与选综控制单元驱动凸轮的协同设计。将摆线修正等速运动规律应用于滑块架回转输出,利用Matlab对提综共轭凸轮工作轮廓进行设计计算,结果显示:当滑块架预设停顿角度为25°时,主、副凸轮最大压力角约为40.8°,提综摆臂行程角约为41.2°,满足旋转变速模式下的提综工艺要求。采用“二分法”对提综与选综配合参数进行迭代计算,确定大转盘安全转角约为38.79°、选综凸轮升程角与回程角约为83°。根据选综机构条件及控制要求,构建基于五次多项式的摆杆运动规律,并在Matlab环境下计算生成选综共轭凸轮理论轮廓曲线。从数值分析层面验证了提选综凸轮的运动配合机制,为高精度电子多臂开口的协同设计与开发提供了一定理论参考。

纳米MoS_(2)固体薄膜制备及在钢领上的应用研究

为了减小纺织机械及器材专件的摩擦磨损,对比分析普通MoS_(2)油和脂与纳米MoS_(2)固体薄膜的润滑机理和特性,提出一种在钢领上采用真空化学气相沉积法合成纳米MoS_(2)固体薄膜的制备工艺;通过X射线衍射谱图和原子力显微镜,分析纳米MoS_(2)固体薄膜的组织结构及表面形貌,并对纳米MoS_(2)钢领进行镀铬镀氟渗杂复合膜处理。通过对比纳米MoS_(2)固体薄膜钢领与普通钢领纺纱质量,指出:纳米MoS_(2)固体薄膜具有优异的润滑性能,可以代替普通润滑油,达到纺织设备及器材专件少用油、不用油及无油自润滑的目的;纳米MoS_(2)的制备方法是制约其应用和发展的瓶颈;镀铬镀氟渗杂复合膜纳米MoS_(2)钢领在潮湿环境中不易生锈,较普通钢领的成纱质量好,值车工劳动强度小,钢领使用寿命延长。