織機(jī)送經(jīng)機(jī)構(gòu)的性能測(cè)試與評(píng)價(jià)

柳玉鵬

摘要：本文主要敘述采用虛擬一起技術(shù)對(duì)織機(jī)送經(jīng)量進(jìn)行測(cè)試，在分析于處理測(cè)試的基礎(chǔ)上，對(duì)送經(jīng)機(jī)構(gòu)性能的評(píng)價(jià)指數(shù)和相近度指數(shù)，進(jìn)一步從統(tǒng)計(jì)學(xué)和模糊數(shù)學(xué)的角度，定量評(píng)價(jià)織機(jī)送經(jīng)結(jié)構(gòu)性能的優(yōu)劣。

關(guān)鍵詞：虛擬儀器；送經(jīng)機(jī)構(gòu)；織機(jī)；模糊理論

送經(jīng)機(jī)構(gòu)是根據(jù)織物緯密的大小，在織造階段按時(shí)穩(wěn)定的供應(yīng)具有張力的經(jīng)紗，其是織機(jī)機(jī)構(gòu)中得重要運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其能夠保證織機(jī)穩(wěn)定連續(xù)的進(jìn)行織造生產(chǎn)。在織機(jī)運(yùn)行階段，衡量送經(jīng)機(jī)構(gòu)性能優(yōu)劣的主要標(biāo)志是確定其能否在織造過程中保證織軸能夠始終輸出均衡穩(wěn)定的經(jīng)紗張力。同時(shí)，誦經(jīng)機(jī)構(gòu)性能也會(huì)影響織物的質(zhì)量，一些織疵的出現(xiàn)與其有直接的關(guān)系，如長(zhǎng)片段送經(jīng)不勻會(huì)造成長(zhǎng)短碼疵點(diǎn)。因此，對(duì)于織機(jī)送經(jīng)機(jī)構(gòu)性能測(cè)試于評(píng)價(jià)，對(duì)織造質(zhì)量的提升具有一定的益處。

當(dāng)前，對(duì)于送經(jīng)機(jī)構(gòu)測(cè)試和評(píng)價(jià)方法在應(yīng)用中都存在弊端，如利用傳統(tǒng)的測(cè)試及評(píng)價(jià)方法，由于記錄儀的限制，不能夠?qū)λ徒?jīng)量進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的準(zhǔn)確現(xiàn)實(shí)，測(cè)試數(shù)據(jù)的不足，在一定程度上也限制了評(píng)價(jià)方法的發(fā)展。本文所研究的性能測(cè)試及評(píng)價(jià)方法，采用的時(shí)虛擬儀器測(cè)試技術(shù)，其基于LabVIEW開發(fā)平臺(tái)上。

1、系統(tǒng)的組成

在圖1中，可以比較直觀的看到利用虛擬一起技術(shù)的測(cè)試系統(tǒng)組成框圖，其中利用差動(dòng)變壓器來作位移傳感器，利用電壓值對(duì)織機(jī)主軸一轉(zhuǎn)內(nèi)的送經(jīng)量進(jìn)行量化，其中RO4訊號(hào)源于組合濾波器作為系統(tǒng)的信號(hào)調(diào)理器，其可以對(duì)差動(dòng)變壓器輸出的電壓進(jìn)行調(diào)理，并調(diào)理成穩(wěn)定的0-5v的直流電壓?；魻杺鞲衅饔谥鬏S上的磁缸能夠組成一個(gè)非接觸式接近開關(guān)，其所發(fā)出的0～5v的脈沖電壓能夠作為送經(jīng)量采樣的觸發(fā)信號(hào)。數(shù)據(jù)采集卡所使用的時(shí)PCI-6024E多功能數(shù)據(jù)采集卡，是由美國(guó)NI公司生產(chǎn)制造，采樣的速率為200kS/s，其中包含A/D通道8個(gè)以及D/A通道2個(gè)。在本測(cè)試系統(tǒng)中共采用了兩個(gè)A/D轉(zhuǎn)換通道，分別接收來自織機(jī)主軸0度時(shí)霍爾傳感器發(fā)的采樣觸發(fā)脈沖和對(duì)應(yīng)送經(jīng)量的標(biāo)準(zhǔn)的0～5V的直流電壓。

2、測(cè)試數(shù)據(jù)及處理

本文所測(cè)試機(jī)臺(tái)的織制品種60/2*JC30，120*75，63“，1/1。實(shí)測(cè)日本津田駒ZA209i的車速為555.18轉(zhuǎn)/分，實(shí)測(cè)國(guó)產(chǎn)YC-XX型織機(jī)車速為559.88轉(zhuǎn)/分。分別對(duì)上述兩種機(jī)型300緯的送經(jīng)量進(jìn)行測(cè)試，并且為消除測(cè)量異常點(diǎn)的因星光，對(duì)ZA209i機(jī)臺(tái)的7個(gè)異常點(diǎn)和YC-XX機(jī)臺(tái)的4個(gè)異常點(diǎn)進(jìn)行了清除，以下是對(duì)所獲得數(shù)據(jù)的處理：

2.1 累積送經(jīng)量

在測(cè)試中，我們發(fā)現(xiàn)，YC-XX織機(jī)的平均送經(jīng)量0.3619mm/緯；ZA209i織機(jī)的平均送經(jīng)量0.3507mm/緯。在圖2、圖3中，分別對(duì)兩種織機(jī)型號(hào)送經(jīng)量累積曲線予以直觀的表達(dá)，其中沒緯送經(jīng)量的序號(hào)在橫坐標(biāo)中可以直觀的表示，而每緯送經(jīng)量累積值（單位為毫米）在縱坐標(biāo)中有所體現(xiàn)。從表中可以看出兩種型號(hào)織機(jī)累積送經(jīng)量為一條直線，這說明織機(jī)送經(jīng)量機(jī)構(gòu)工作比較穩(wěn)定，送經(jīng)量基本保持為恒定值。

2.2 送經(jīng)量測(cè)試曲線

以每緯送經(jīng)量的序號(hào)為橫坐標(biāo)，各緯送經(jīng)量值（單位為毫米）為縱坐標(biāo)作曲線，可以得到送經(jīng)量測(cè)試曲線圖（如圖4及圖5），從圖中可以直觀、清楚的看出依次各緯送經(jīng)量的差異情況。

3、性能評(píng)價(jià)

3.1評(píng)價(jià)指數(shù)

我們假設(shè)織機(jī)每緯送經(jīng)量的實(shí)測(cè)樣本值為X1，X2，…，Xn，而工藝要求的送經(jīng)量為L(zhǎng)j，則評(píng)價(jià)送經(jīng)機(jī)構(gòu)性能優(yōu)劣的指標(biāo)應(yīng)與送經(jīng)量實(shí)測(cè)樣本值的平均值及標(biāo)準(zhǔn)差有關(guān)。為了能定量評(píng)價(jià)送經(jīng)機(jī)構(gòu)的性能，我們引入一個(gè)稱為“性能評(píng)價(jià)指數(shù)”的統(tǒng)計(jì)量LH：

其中，λ1、λ2為權(quán)重系數(shù)（ ），一般可取λ1=λ2=0.5； 為樣本均值。

根據(jù)織機(jī)送經(jīng)機(jī)構(gòu)的性能評(píng)價(jià)指數(shù)定義可知，其值越大說明送經(jīng)機(jī)構(gòu)的性能越優(yōu)。

經(jīng)計(jì)算，ZA209i及YC-XX兩臺(tái)織機(jī)送經(jīng)量樣本實(shí)測(cè)值均值分別為0.3507 mm/緯、0.3619mm/緯，而樣本標(biāo)準(zhǔn)差分別為0.0055、0.0042。測(cè)試機(jī)臺(tái)的織物成布緯密Pw=295根/10厘米，經(jīng)紗對(duì)成布的縮率aj%=12.39%，得工藝要求送經(jīng)量Lj=0.3869。令λ1=λ2=0.5，則

ZA209i：LH=104.7212

YC425：LH=133.6364

由以上性能評(píng)價(jià)指數(shù)可知，YC-XX織機(jī)送經(jīng)機(jī)構(gòu)性能稍略高于ZA209i織機(jī)。

3.2 相近度

根據(jù)美國(guó)California大學(xué)的L.A.Zadeh教授著名的“互克性原理”，一旦系統(tǒng)的復(fù)雜性超過一個(gè)閾值，復(fù)雜性和精確性將互相排斥。由于織機(jī)送經(jīng)系統(tǒng)的復(fù)雜性，我們嘗試采用模糊數(shù)學(xué)的方法來評(píng)價(jià)送經(jīng)機(jī)構(gòu)，以期獲得較好結(jié)果。

我們假設(shè)織機(jī)送經(jīng)量X1、X2、…、Xn屬于正態(tài)模糊分布，其隸屬函數(shù)為

根據(jù)模糊數(shù)學(xué)理論可知，衡量?jī)蓚€(gè)模糊集合之間的相似程度，可以采用模糊距離或貼近度來度量。為了評(píng)價(jià)兩臺(tái)織機(jī)送經(jīng)機(jī)構(gòu)性能的差異，便于進(jìn)行對(duì)比分析，引入相近度指標(biāo)。在此定義送經(jīng)機(jī)構(gòu)相近度為模糊集合的格貼近度：

其中， 內(nèi)積：

外積：

設(shè)ZA209i及YC-XX兩臺(tái)織機(jī)送經(jīng)量隸屬函數(shù)分別為：

其中，μ1、μ2分別為兩臺(tái)織機(jī)送經(jīng)量樣本均值，σ1、σ2分別為兩臺(tái)織機(jī)送經(jīng)量樣本標(biāo)準(zhǔn)差。

根據(jù)定義，計(jì)算出ZA209i及YC-XX兩臺(tái)織機(jī)送經(jīng)機(jī)構(gòu)性能的相近度為

圖8中的粗實(shí)線的頂點(diǎn)表示兩正態(tài)模糊集合的格貼近度，可見相近度為0表示兩臺(tái)織機(jī)送經(jīng)機(jī)構(gòu)性能完全不同，相近度為1表示兩臺(tái)織機(jī)送經(jīng)機(jī)構(gòu)性能完全相同。本例相近度為0.5135，說明ZA209i及YC-XX兩臺(tái)織機(jī)送經(jīng)機(jī)構(gòu)性能的相近程度相當(dāng)大。

4、結(jié)束語(yǔ)

通過實(shí)際測(cè)試以及對(duì)所獲得的測(cè)試數(shù)據(jù)處理，可以得出以下結(jié)論：

（1）對(duì)送經(jīng)量進(jìn)行測(cè)試，可以比較方便的計(jì)算出送經(jīng)機(jī)構(gòu)的評(píng)價(jià)指數(shù)和相近度指數(shù)，進(jìn)而能夠定量評(píng)價(jià)出織機(jī)送經(jīng)機(jī)構(gòu)的性能，這種測(cè)定方法適用于開發(fā)新機(jī)時(shí)，對(duì)其性能進(jìn)行對(duì)比分析與評(píng)價(jià)；

（2）基于虛擬儀器測(cè)試技術(shù)，所測(cè)試的數(shù)據(jù)可以以.xls的文件格式存入計(jì)算機(jī)硬盤中，該文件格式可用Excel軟件打開，方便對(duì)數(shù)據(jù)的處理，保證評(píng)價(jià)的直觀性和準(zhǔn)確性；

（3）從統(tǒng)計(jì)學(xué)角度，利用性能評(píng)價(jià)指數(shù)能夠?qū)λ徒?jīng)機(jī)構(gòu)的性能優(yōu)劣的定量差別進(jìn)行表明。從模糊數(shù)學(xué)的角度，相近度能夠表明送經(jīng)機(jī)構(gòu)性能的相近程度；

（4）綜合分析，利用送經(jīng)機(jī)構(gòu)的性能評(píng)價(jià)指數(shù)和相近度指數(shù)這兩項(xiàng)指標(biāo)，不僅能對(duì)兩臺(tái)送經(jīng)機(jī)構(gòu)性能的優(yōu)劣進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，而且也能夠?qū)膳_(tái)送經(jīng)機(jī)構(gòu)性能的差異程度進(jìn)行估算。

參考文獻(xiàn)：

[1] 黃洪鐘，機(jī)械設(shè)計(jì)模糊優(yōu)化原理及應(yīng)用[M].第一版，北京：科學(xué)出版社，1997.

[2] 雷振山，LabVIEW 7 Express 實(shí)用技術(shù)教程[M].第一版，北京：：中國(guó)鐵道出版社，2004.

[3] 陳元甫，機(jī)織工藝與設(shè)備（下冊(cè)）[M].北京：紡織工業(yè)出版社，1984.

[4] 梁海順，胡巧娥，王貫超，，等，國(guó)產(chǎn)YC425型噴氣織機(jī)機(jī)械性能的評(píng)價(jià)與分析[J].2004年全國(guó)棉紡織技術(shù)（學(xué)術(shù)）年會(huì)，2004，210 ～ 211