基于自适应Loess的纱线张力信号处理方法

为保持针织系统中纱线张力的稳定并解决纱线张力检测过程中的噪声干扰问题,提出了一种基于自适应Loess的纱线张力信号优化方法。通过信号特征分析,将纱线张力结果划分为周期性信号、奇异点信号、高频干扰信号和低频耦合干扰信号。为消除这些干扰信号,提出了相应的数据处理方法:限幅滤波去除奇异点信号、低通滤波消除高频干扰信号以及改进的Loess方法去除低频耦合干扰信号。在3种不同情况的张力信号上验证了该方法的可靠性。实验结果显示,自适应Loess算法能有效平滑张力波动,提升信噪比分别达25.014%、27.661%、25.276%,证明了该方法在不同情况下的有效性和稳定性,为针织系统中纱线张力的稳定性和生产效率的提升提供了可行的解决方案。

基于奇异值分解算法的非接触纱线张力测量

为解决目前接触式纱线张力检测易对纱线运动产生干扰的现状,设计了基于图像处理的非接触式纱线张力测量系统。使用高速相机结合纱线弦振动理论基础和图像处理技术采集运动状态纱线图像信息。利用奇异值分解算法通过视频图像数据降维、重组振动位移提取、迭代去噪等操作获取振幅频率信息。借助快速傅里叶变换将纱线振动时域特性转换为频域特性并绘制频域图及时域图,最后搭建纱线振动监测实验平台检验算法的可行性和可靠性。结果表明:纱线张力和纱线频率具有正相关性,当纱线张力在50~80 cN之间时,通过对比实验得到算法求解的纱线张力与实际测量的张力绝对误差小于10%,可较好地反映纱线实时张力情况。基于机器视觉的非接触式纱线张力具有安装简单,实时性强,精度高等特点,避免了接触式张力测量方法存在的损伤纱线和测量精度受工艺环境干扰等弊端。

基于盲源分离的纱线张力信号去噪研究

针对采集到的纱线张力信号精确度低、对张力的大小读取困难的问题,课题组提出一种经验模态分解(empirical modal decomposition, EMD)、奇异值分解(singular value decomposition, SVD)、快速独立成分分析(fast independent component analysis, FastICA)相结合的纱线张力信号盲源分离方法。应用经验模态分解方法对张力信号进行自适应分解,得到多个平稳、有线性特点的本征模态函数(intrinsic mode function, IMF)分量;将本征模态函数与张力信号组成多维观测信号,对其协方差矩阵进行奇异值分解,计算邻近奇异值差值并确定源信号的数目;计算IMF分量与张力信号间的相关系数,选择IMF分量与张力信号重构,得到虚拟的多通道信号;对得到新的多通道观测信号进行快速独立成分分析运算,实现纱线张力信号的噪声分离;搭建实验平台去噪实验对该算法进行分析验证。结果表明:该方法实现了纱线张力信号的有效分离,信噪比得到了提高,与15层小波去噪相比,信噪比提高了2.678 1 dB,完成了纱线张力自由振动信号的噪声去除。

基于嵌入式系统的纱线张力非接触实时检测

为了提高纱线张力检测的精度,避免接触式测量带来的接触误差,提出了基于机器视觉与嵌入式系统结合的纱线张力非接触实时检测方法。首先,为了同时保证实时系统中图像处理算法的运行速度与纱线张力的检测精度,提出了一种基于阈值分割的快速特征提取算法,同时实现图像降维与边缘特征提取,在实时提取运动纱线波形的同时减小了外界环境对纱线图像的干扰;其次,搭建了由高速线阵相机与FPGA高速转存系统组成的图像采集系统和由主芯片为TMS320C6678的图像处理器组成的检测系统,通过实时采集运动纱线的图像,从单位周期内的纱线振动波形中提取纱线振动频率,利用弦振动模型推算纱线的实时张力。实验结果表明,基于嵌入式机器视觉的非接触式纱线检测系统的检测值与电阻式传感器的最大检测误差均值在1.5%之内,满足实时系统的控制需求。

基于图像处理的纱线张力测量系统设计

为了提高非接触式纱线张力测量的速度和精度,提出了一种基于归一化互相关法(Normalized Cross Correlation,NCC)的图像处理方法实现纱线张力的实时测量。基于弦振动理论得出纱线谐振频率与纱线张力之间的关系,利用NCC模板匹配算法提取纱线振动位移得出纱线时变曲线,使用傅立叶变化将时域关系转换为频域关系,通过对比纱线振动频率的理论值和测量值得到该测量系统的精确值。研究表明:文章提出的测量方法实现了纱线张力的实时测量,该方法得出的测量值与理论值之间的绝对误差均小于10%,属于测量误差范围内,并且处理速度快,实现了纱线张力的非接触式实时动态测量。

基于卷积滤波的接触式纱线张力测量方法

为有效保持纱线张力控制系统输出稳定的纱线张力,针对张力测量中出现的不收敛、抖动大、精度低和毛刺较多等问题对张力反馈调节系统的影响,提出一种基于卷积滤波的接触式纱线张力测量方法。首先在悬臂梁正反面粘贴电阻应变片,利用压阻效应将纱线张力信号转化为电压信号进行测量,经过分析可以发现受纱线输送路径环境及传感器结构特性影响,张力信号耦合了低频、高频和奇异噪声,不能直接用于纱线张力控制系统,因此,为解耦真实张力值,在软件控制系统中设计限幅滤波算法滤除奇异噪声;用低通滤波去除高频噪声;用S-G卷积算法去除低频耦合噪声。为验证算法可靠性与实用性,搭建纱线张力测量实验平台,对恒张力和变张力条件下纱线张力测量数据与标准数据进行对比分析。结果表明:该方法可将张力波动控制在0.6%以内,这对复杂工况下的纱线张力检测及张力控制系统具有指导意义。

基于横向振动频率的轴向运动纱线张力测量

为高效、便捷地检测纱线张力,构建了一种基于横向振动频率的非接触检测纱线张力方法。利用弦振动原理推导出纱线横向振动方程,根据纱线振动方程计算纱线振动频率。以轴向运动纱线的张力、速度和频率的拟合公式,通过测量纱线的振动频率可方便快捷地计算出纱线张力。将计算结果经过广义回归神经网络(GRNN)模型进行拟合,进一步提高测量结果的准确性。采用高速相机测量纱线的横向振动位移,并检测纱线的振动频率。利用频率法对32 tex纱线在设定张力分别为40和60 cN,速度分别为6和2 m/s时的张力进行测量。结果表明,利用振动频率测量纱线张力的数据经GRNN拟合,其曲线整体趋势与张力传感器测量的张力趋势相同且更加平滑,便于对生产过程中张力的控制,该方法具有有效性和准确性。

基于机器视觉的弦振动纱线张力非接触检测系统

为提高运动纱线张力检测精确性,解决接触式测量引起的摩擦力误差、断头等织物问题,采用振动频率和图像处理方法来分析纱线张力,设计一种基于机器视觉的纱线张力非接触检测系统。检测系统由纱线传送装置、工业线阵相机、白色线光源、伺服控制电动机、张力传感器组成。根据弦线悬链性理论建立纱线运动模型,结合纱线图像处理算法,寻找纱线图像上边界作为特征线计算其张力,结果表明:通过像素折算出的振动频率与实际张力拟合优度达0.99,在张力区间为5~30 cN以内,视觉系统测量值与张力传感器测量值相对误差率在±10%左右,非接触检测系统检测精度满足生产要求,避免了接触式测量存在的易磨损、稳定性较差等问题。

基于自适应PID参数的织机纱线张力控制系统研究

为解决织造工艺中纱线张力具有非线性、时变性且容易受到外界环境因素干扰等问题,提出一种基于过拟合优化型BP神经网络整定PID控制系统。该系统可及时跟随纱线张力变化进行纱线张力补偿,对采集的PID参数调节时不会产生学习速率过慢的问题,从而使得织机在工作过程中能够保持相对稳定的纱线张力。利用Matlab/Simulink进行系统仿真并进行试验平台验证,结果表明:该研究提出的控制方案比传统PID控制方案补偿纱线张力的超调量下降约30.7个百分点,经纱张力比较稳定。认为:基于过拟合优化型BP神经网络整定PID控制系统有效提升了对三维织机经纱张力的控制效果。

MATLAB在纱线张力传感器动态性能中的应用

为了采集纱线张力传感器的电压信号,通过单片机和串口完成了对传感器数据的采集和传输,与此同时,通过编写程序提高了数据波形稳定输出。同时,基于递推最小二乘法(RLS)进行系统辨识的基本原理,给定纱线张力传感器实际输入输出数据,利用MATLAB编写递推最小二乘法程序,得到纱线张力传感器系统的阶跃响应曲线和幅频曲线,从而计算出纱线张力传感器的动态特性指标。

应变式纱线张力传感器的优化设计及实验

为了提高应变式纱线张力传感器的灵敏度和稳定性,对传感器中的敏感元件进行优化,利用ANSYS对其进行了静力结构分析,优化后的敏感元件应变值比优化前提高了11.6%,且形变量更小,既保证了传感器的灵敏度和测量量程又保证了敏感元件在形变时能够处在弹性极限内。同时对优化前后的敏感元件和传感器进行了模态分析,优化后的敏感元件比优化前一阶固有频率提高了313.24 Hz,且传感器比优化后的敏感元件的一阶固有频率提高了7.96%,保证了传感器的稳定性。将优化后的敏感元件制成的传感器与标定传感器进行对比实验,两个传感器的输出误差在2%~5%,验证了优化后的敏感元件具有良好的灵敏度和稳定性。

纱线张力动态测试方法

论述了各种纱线张力动态测试装置,提出了一种新型的环锭纺纱张力测试方法,利用传感器技术和计算机系统对纱线张力进行动态检测和实时控制,为生产过程自动化和提高产品质量提供了途径。

纱线张力测试方法研究进展

探讨纱线张力测试方法的研究进展状况和发展趋势。对当前国内外纱线张力测试的现状进行调研和分析,将各种测试方法进行分类,归纳总结了不同测试方法的特点和适用领域,并指出纱线张力测试方法的重点研究方向。认为,目前市场上主要采用接触式动态直接测量的方法,而采用非接触方式测试方法对纱线动态张力进行高频采集,并外接到信号处理系统对张力数据进行实时记录与全面分析,是纱线张力测试方法目前的研究重点和将来的发展趋势。

动态纱线张力传感器弹簧片的有限元模态分析

针对传统纱线张力传感器规则弹性体固有频率低、易共振、稳定性低等问题,给出一种用异形弹簧片取代规则弹性体的方法.该方法通过对规则弹簧片进行边缘剪裁、挖圆孔、挖椭圆孔改变弹簧片质量分布,从而提高弹簧片的固有频率.在计算机上利用ANSYS有限元模态分析法反复模拟实验求得弹簧片的固有频率、振型、应力分布等.结果证明,异形弹簧片的固有频率大幅提升,动态纱线张力传感器的稳定性得以提高.

倍捻锭纱线张力变化的分析计算

研究当气圈底盘 (或称锭盘 )是锥面盘时倍捻锭纱线张力变化的分析计算 ,求得该锥面盘的力学作用是可以降低纱线在刚脱离储线盘进入该锥面盘时的初始张力。并对一种弹头式张力调节器进行力学分析 (这种调节器呈弹头形而非球形 ,故不能在空心锭内的锥座上自由转动 )。然后再对空心锭内的纱线张力变化进行分析计算。

牵引罗拉稳定纱线张力的作用机制

由于地毯簇绒机簇绒过程中纱线张力的波动将影响簇绒地毯毯面质量,所以纱线张力的稳定十分重要。本文推导出纱线进出牵引罗拉的张力公式,得出牵引罗拉调节张力的作用机制为:牵引罗拉运动可以看成是由多个圆柱形罗拉的转动与平动的复合,其在转动过程中与纱线接触的齿数会发生变化,进而引起纱线包角的变化,从而导致纱线张力的变化。应用三角几何方法,推导出纱线总包角与牵引罗拉中心距的关系式,应用MathCAD软件计算各个参量变化时的包角α。通过计算分析,找出牵引罗拉调节张力的理论依据,为工程实践提供了参考。

基于FPGA的非接触式纱线张力检测系统设计

纱线张力是纺织行业中需要重点检测的工艺参数之一,目前应用在络筒机上的张力仪以接触式为主,纱线与张力仪之间的摩擦会增加纱线毛羽的产生,也会导致工艺效率的下降。根据上述实际工艺问题,分析了纱线运行过程中张力与振动频率的关系,根据此关系,设计了一种基于光电传感器和FPGA的非接触式纱线张力检测系统,通过实时检测运行中的纱线的张力值,能够对其进行适当调整,提高纺织生产效率。

一种线性插值模糊控制器在纱线张力控制系统中的应用

针对络筒机中纱线张力存在随机性和不稳定性的等问题,将一种基于修正因子的线性插值模糊控制器应用到纱线张力控制系统中。开展了纱线张力控制系统、模糊控制系统和线性插值算法的分析,建立了模糊控制系统和线性插值之间的关系,提出了针对纱线张力控制系统应用线性插值模糊控制的方法。应用Matlab对此方法在纱线张力控制系统上进行了仿真试验,并且研究对比了经典模糊控制与线性插值模糊控制对纱线张力控制的的效果。研究结果表明,与经典模糊控制相比,插值模糊控制能从根本上消除系统的稳态偏差和颤振现象,简单易行,使纱线张力控制系统稳定性更好,具有一定实用价值。

基于ARM的纱线张力检测系统设计

以电脑提花大圆机编织中的纱线张力为研究对象,分析了张力测量传感器的组成并对张力控制电动机的功率进行了计算,从而设计出圆机上纱线张力检测方案。阐述了嵌入式控制系统的硬件及软件实现方案,结果表明:通过嵌入式系统设计的纱线张力检测系统,方案简单、成本较低、可行性较高。

纺织过程中的纱线张力测试方法

综述了各种纱线张力测试装置,提出了一种新的测试环锭纺纱气圈张力的方法,利用光电技术和计算机系统对纱线张力进行动态检测和实时控制,为实现生产过程自动化和提高产品质量提供了途径。