基于PXI的噴氣織機(jī)緯紗張力測(cè)試系統(tǒng)

吳志敏

摘要：介紹一種基于PXI總線結(jié)構(gòu)噴氣織機(jī)緯紗張力測(cè)試系統(tǒng)，并根據(jù)需求對(duì)多臺(tái)噴氣織機(jī)的該項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，與其他系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)具有測(cè)量準(zhǔn)確、通用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)其編程簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)、系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。因此該測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)建方法可以可以推廣應(yīng)用與其他性能測(cè)試系統(tǒng)中。

關(guān)鍵詞：PXI；緯紗張力；測(cè)試系統(tǒng)；噴氣織機(jī)

對(duì)于噴氣織機(jī)性能評(píng)價(jià)中，緯紗張力測(cè)試是測(cè)定織機(jī)主軸轉(zhuǎn)角的變化對(duì)緯紗張力影響的變化測(cè)試，是關(guān)系著織機(jī)穩(wěn)定工作的重要測(cè)試指標(biāo)，緯紗張力的大小及其變化會(huì)影響緯紗斷頭率。斷頭率過(guò)高，就會(huì)造成織機(jī)停臺(tái)而影響織機(jī)的正常工作，而且會(huì)降低織機(jī)的工作性能和工作質(zhì)量。有規(guī)律的測(cè)定緯紗張力的變換規(guī)律，可以通過(guò)掌握其變化規(guī)律，而進(jìn)一步優(yōu)化織機(jī)的使用性能，進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率，因此織機(jī)緯紗張力的變化需要進(jìn)行精確的測(cè)試，才能夠進(jìn)一步保證織機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定。

在沒(méi)有計(jì)算機(jī)以及一些智能化測(cè)試系統(tǒng)之前，傳統(tǒng)的測(cè)試方法是將光電編碼器安裝在主軸上，編碼器所發(fā)出的脈沖信號(hào)會(huì)自動(dòng)對(duì)主軸的轉(zhuǎn)接就行記錄，而緯紗張力傳感器的信號(hào)經(jīng)動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀調(diào)整后，光線示波器或磁帶記錄儀會(huì)對(duì)主軸和張力信號(hào)進(jìn)行記錄，工作過(guò)程不僅復(fù)雜，而且精度也不夠準(zhǔn)確，。當(dāng)前，人們普遍采用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、顯示、分析。例如，采用應(yīng)變電橋以及放大電路輸出張力信號(hào)對(duì)紡紗張力進(jìn)行測(cè)試，采集信號(hào)采用數(shù)據(jù)采集卡，在采用計(jì)算機(jī)編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄、顯示、分析，這種方式運(yùn)行簡(jiǎn)單，不需要人為的復(fù)雜操作，數(shù)據(jù)記錄精準(zhǔn)，。這種方法也適用于緯紗張力測(cè)試，但是硬件電路需要自己設(shè)計(jì)，而且電路參數(shù)調(diào)整也不方便，不夠靈活，計(jì)算機(jī)VB編程界面也不好。針對(duì)以上各測(cè)試系統(tǒng)的問(wèn)題本文將會(huì)研究一種測(cè)試新方法，基于PXI總線設(shè)計(jì)，該方法建立系統(tǒng)快，編程簡(jiǎn)單，抗干擾能力也較強(qiáng)。

1 系統(tǒng)組成

圖1為系統(tǒng)組成框圖，主要由PXI主機(jī)，傳感器、數(shù)據(jù)采集器、調(diào)理適配器及虛擬儀器軟件組成。

1.1 傳感器

在對(duì)緯紗張力曲線測(cè)試中，主要對(duì)三路信號(hào)進(jìn)行了采集，包括主軸轉(zhuǎn)角信號(hào)、主軸零位信號(hào)、緯紗張力信號(hào)，本系統(tǒng)選用增量式編碼器的A相信號(hào)和Z相信號(hào)，分別代表主軸轉(zhuǎn)角i型你好和零位信號(hào)（如圖2）。此編碼器的分辨率為720線，即一轉(zhuǎn)A相可產(chǎn)生720個(gè)脈沖，Z相一轉(zhuǎn)可產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，其作為零位信號(hào)，編碼器主軸和織機(jī)主軸頭周，聯(lián)軸連接可測(cè)試主軸信號(hào)。緯紗張力傳感器采用懸臂梁結(jié)構(gòu)的半橋應(yīng)變式傳感器，輸出應(yīng)變信號(hào)，經(jīng)調(diào)理、標(biāo)定后即可得出張力值。

1.2 PXI主機(jī)和PXI采集器、調(diào)理適配器

嚴(yán)格意義上說(shuō)，緯紗張力的變化和主軸轉(zhuǎn)角要求具有嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即要求編碼器和張力傳感器這兩個(gè)信號(hào)需同步，否則測(cè)試結(jié)果就不準(zhǔn)確，對(duì)兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行同時(shí)捕捉，一般系統(tǒng)很難做到，為滿(mǎn)足同步性精確測(cè)量，就需要研究出同步采集多種累心信號(hào)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。PXI總線的優(yōu)點(diǎn)在于具有龐大數(shù)據(jù)吞吐率以及多種觸發(fā)總線、背板時(shí)鐘等優(yōu)點(diǎn)，這使得多信號(hào)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)成為可能，信號(hào)類(lèi)型不同，所采取的采集模塊也不同，采集模塊的前端可以對(duì)各種信號(hào)進(jìn)行去噪、隔離放大等措施的處理，進(jìn)而保證信號(hào)質(zhì)量。

本系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)以NI PXI8187主機(jī)為主，張力傳感器輸出的應(yīng)變信號(hào)經(jīng)調(diào)理適配器SCXI-1521，將信號(hào)轉(zhuǎn)換成0～5V的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)和主軸信號(hào)一起送入PXI6133采集器，PXI6133實(shí)現(xiàn)將傳感器輸出的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量，此數(shù)字量輸送給計(jì)算機(jī)，編程實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取與保存。PXI6133與PXI8187通過(guò)PXI總線進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，保證信號(hào)的同步性。PXI6133采集器最高采樣頻率3MS/s，14位A/D轉(zhuǎn)換，PXI6133是一塊8路動(dòng)態(tài)信號(hào)采集板卡，具有8路A/D，能夠真正實(shí)現(xiàn)同時(shí)采集信號(hào)，帶有外觸發(fā)功能（模擬觸發(fā)和數(shù)字觸發(fā)）。SCXI-1521具有24通道，350歐姆、1/4橋應(yīng)變片輸入模塊，可編程激勵(lì)輸出0～5V，使用方便。以上系統(tǒng)建立不需要二次儀表，系統(tǒng)建立快，動(dòng)態(tài)性能好，測(cè)量精度高。

1.3虛擬儀器軟件

虛擬儀器軟件可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)測(cè)量結(jié)果的計(jì)算、存儲(chǔ)、現(xiàn)實(shí)以及采集模式的設(shè)置等，該軟件的編制采用的是NI公司的圖形化編程語(yǔ)言Labview7.1實(shí)現(xiàn)的，其開(kāi)發(fā)程序簡(jiǎn)單，比較適用于編制儀器界面，且編制過(guò)程中不需要書(shū)寫(xiě)復(fù)雜的代碼，內(nèi)部包含豐富的數(shù)學(xué)工具，可操作性強(qiáng)，功能強(qiáng)大。

2 測(cè)試原理及方法

2.1測(cè)試原理

首先需要啟動(dòng)設(shè)計(jì)好的緯紗張力測(cè)試儀，開(kāi)啟織機(jī)。織機(jī)主軸零位信號(hào)可作為觸發(fā)采集信號(hào)，采集到觸發(fā)信號(hào)之后，開(kāi)始并行采集編碼器A相與張力傳感器的輸出。按預(yù)定的采樣點(diǎn)數(shù)采集結(jié)束后，用軟件方法判斷每個(gè)脈沖（即主軸每轉(zhuǎn)動(dòng)0·5°）的上升沿，將每個(gè)脈沖上升沿所對(duì)應(yīng)的張力測(cè)試值取出，然后畫(huà)圖。

2.1 測(cè)試方法

利用Labview7.1編制好虛擬儀器界面，在儀器面板上配置好三個(gè)信號(hào)的接入端口，本系統(tǒng)采用硬件觸發(fā)采集，編制的緯紗張力測(cè)試儀的運(yùn)行流程圖如圖3所示。具體的測(cè)試方法是：（1）事先標(biāo)定好張力傳感器，計(jì)算出k系數(shù)（單位g/v），將緯紗張力傳感器安裝在儲(chǔ)緯器和主噴嘴之間的緯紗上，使傳感器與緯紗接觸良好，其輸出線接入SCXI1521上，SCXI1521輸出接采集器的模擬輸入端子；（2）將編碼器安裝在主軸上，A相信號(hào)接入采集器的模擬輸入端；（3）對(duì)主軸零位。在編碼器Z相信號(hào)上接發(fā)光二極管，轉(zhuǎn)動(dòng)編碼器，當(dāng)二極管亮?xí)r保證織機(jī)停在零位，將Z相信號(hào)接在采集器的觸發(fā)通道上；（4）打開(kāi)儀器面板（如圖4所示），開(kāi)啟儀器，準(zhǔn)備采集；（5）開(kāi)啟織機(jī)；（6）保存測(cè)試曲線。以上過(guò)程依據(jù)需要，可以多次進(jìn)行。

3 應(yīng)用

本系統(tǒng)已經(jīng)成功在青島天翼集團(tuán)紅旗紡織機(jī)械有限公司對(duì)多臺(tái)噴氣織機(jī)性能的測(cè)試。測(cè)試時(shí)，在相應(yīng)的位置處裝編碼器和緯紗張力傳感器，將織機(jī)零位對(duì)好，各個(gè)信號(hào)輸出接入對(duì)應(yīng)模擬輸入通道。啟動(dòng)織機(jī)，如圖4所示，先打開(kāi)一起開(kāi)關(guān)，使其處于工作狀態(tài)，然后開(kāi)始對(duì)測(cè)試參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，在單機(jī)“采集”，系統(tǒng)就會(huì)進(jìn)行測(cè)試。下圖4所示為JA11A-280型噴氣織機(jī)一次測(cè)試的結(jié)果。

由于該系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)儲(chǔ)存功能，可以通過(guò)數(shù)據(jù)恢復(fù)按鈕調(diào)取之前的測(cè)試記錄，以對(duì)比分心織機(jī)的運(yùn)行性能，另外保存數(shù)據(jù)的格式為*.txt和*.XLS格式，便于其它語(yǔ)言對(duì)數(shù)據(jù)分析使用，保存的數(shù)據(jù)具有通用性。

圖4 緯紗張力測(cè)試儀前面板及測(cè)試結(jié)果

4 結(jié)語(yǔ)

本系統(tǒng)主要以PXI總線為基礎(chǔ)，是一種比較流行的高性能測(cè)試平臺(tái)，其可以通過(guò)用戶(hù)自編程序，定制自己所需的測(cè)試任務(wù)，且不需要書(shū)寫(xiě)復(fù)雜的計(jì)算機(jī)代碼，

就可快速建立測(cè)試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)織機(jī)緯紗張力的測(cè)試，建立系統(tǒng)快、編程簡(jiǎn)單、可靠、系統(tǒng)抗干擾強(qiáng)、測(cè)量精確、通用性強(qiáng)等特點(diǎn)。通過(guò)改變程序還可實(shí)現(xiàn)織機(jī)其它性能的測(cè)試。因此，該方法具有一定的實(shí)用和推廣價(jià)值。

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