专利名称：设置有用于精确测定纱线直径的光学传感器的条干仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种条干仪，具体涉及一种设置有用于精确测定纱线直径的光学传感器的条干仪。
背景技术：
现有的用于确定一种线或绳形物体的直径或截面的传感器，其工作原理是通过由并列设置的一系列光敏器件所组成的图像接收器测量被一个光源照射的物体的影像图。 光敏器件输出脉冲信号，这些信号在一个计算器上一起被计算，并且被转换成具体的直径或截面值。这种传感器的缺点是，对于某些参数来说，准确的测量结果必须花费相当高的电路费用才能达到。这是因为当单个的光敏器件没有直径并且具有相当多的数量时，只有这样才能得到所需要的一条纱线的毛值。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种设置有用于精确测定纱线直径的光学传感器的条干仪，它可以简单地和准确地得到一种线形物体的直径、一种纱线物体的直径、或者一条纱线的毛值。为解决上述技术问题，本实用新型设置有用于精确测定纱线直径的光学传感器的条干仪的技术解决方案为包括基座，基座的顶部设置导纱轮，基座的下部设置吸纱嘴，基座内设置有吸纱器，吸纱器与基座表面的吸纱嘴连接；基座上设置有用于测定纱线直径的光学传感器，光学传感器的下方设置有一对传送罗拉；所述光学传感器包括两个相互成一夹角的导光筒，导光筒的尾端设置接收器和光源，接收器垂直于导光筒的轴向设置，光源设置于接收器的一侧；导光筒的头端设置玻璃盖子和反射镜，玻璃盖子与反射镜相互垂直，玻璃盖子与导光筒的轴向成一夹角；两个玻璃盖子平行设置，形成测量狭缝，待测物设置于测量狭缝内；光源发射的定向光束经反射镜和待测物导向接收器；接收器与一个计算电路相连接。所述两个导光筒的轴线相互垂直。所述接收器是一个伸缩同心的接收镜。所述接收器包括至少两个单个传感器，其中至少一个单个传感器输出数字信号。所述接收器包括多个相互错位的单个传感器，多个单个传感器沿待测物的直径方向排列。所述接收器包括排列成一行的多个单个传感器，设置于两端的单个传感器输出模拟信号，设置于中间的单个传感器输出数字信号，多个单个传感器沿待测物的直径方向排列。所述接收器包括输出模拟信号的单个传感器和输出数字信号的单个传感器组，两种单个传感器平行设置，两种单个传感器的测量区高度相同；所述单个传感器组的多个单个传感器沿待测物的直径方向排列。所述接收器包括输出模拟信号的单个传感器组和输出数字信号的单个传感器组， 两组单个传感器平行设置，两组单个传感器的测量区高度相同；所述输出数字信号的单个传感器组的各单个传感器沿待测物15的直径方向排列；所述输出模拟信号的单个传感器组包括两个截面为三角形的单个传感器，两个三角形单个传感器成矩形排列。本实用新型可以达到的技术效果是本实用新型不仅能够测量相对平滑物体的直径，而且能够测量具有松散表面结构的物体的直径。因此本实用新型能够测量纱线(没有突出的纤维)和纱线的毛值(有突出纤维的部分)。本实用新型结构简单，成本低廉。以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明
图1是本实用新型设置有用于精确测定纱线直径的光学传感器的条干仪的示意图；图2至5是每个用简图表示的本实用新型的装置的一部分；图2是传感器1的结构示意图；传感器1由几个相互错位的单个传感器加、213、2(3、 2d等组成，但是从χ方向和y方向看它们是重叠排列的；单个传感器是在被测量的参数方向上排列的，图2所示是在物体K的直径或截面方向上。图3是传感器3的结构示意图；传感器3由排列成一行的单个传感器3a、3b、3c、 3d以及!Be和3f组成的，图中单个传感器3a-3d是数字工作的，单个传感器；^和3f是模拟工作的。具有单个传感器3a和3e的传感器3至少在涉及到它们输出信号的处理方面是按照不同原理工作的。图4是传感器4的结构示意图；传感器4具有单个传感器5和6a_6k ；单个传感器 5是模拟工作的，单个传感器全都是数字的，此时单个信号被组合成一个数字信号。图5是传感器7的结构示意图；传感器7具有单个传感器8a、8b和9a_9e ；传感器 7与传感器4 一样，单个传感器8和9覆盖了同样的测量区高度，或者至少部分地对应于物体的同样的区域(这里指y方向)。图6至9是每个装置的一个其它部分；图6是一种传感器结构的示意图；传感器10和11设置在两个相互倾斜的平面12 和13上；图7是一种带有测量狭缝14的传感器结构的示意图；用于测量或监控线15 ；测量狭缝14用一个玻璃盖子16、17从侧面限制�。ＡЦ亲�16、17的另一面是光筒或导光筒 18、19，它们各自从属于一个传感器20、21并且将光信号导向一个接收器22、23。导光筒18、 19各自有一个反射镜对、25，这样就产生两条光束沈、27，它们各自是由传感器20、21经反射镜M、25和线15而导向接收器22、23的。传感器20、21主要是发射定向光。接收器22、 23是一个伸缩同心的接收镜。因此在玻璃盖子16、17和测量狭缝14范围内主要是出现平行光束。这样线15在测量狭缝14内的位置可以改变，而不至于改变线15在接收器22、23 上成像的大小。因而比例尺也不改变。通过这种设置也保证了正交的光束在测量狭缝14内几乎不受影响并且因而可以共同被用于测量数据的获取。图8是两个各自相同结构的电路观和四，它们可以被用于每个单个传感器。一个这样的电路是由将光转换成一个电流的一个元件30组成的，例如一个光电二极管。这种元件30就是原本的单个传感器。这个和其它的元件例如一个电荷放大器31、35，一个比较器32和一个存储器或寄存器33串联在一起以转换它的输出信号。电荷放大器31是由一个运算放大器31和一个电容器34 (在反馈电路内)组成，并且还和一个开关34并联。比较器32的输入端与一个参考线路36接通。存储器33的输出端与一个乘法器 37连接。在乘法器的后面又接上一个计算电路38，它主要是可以被组成为计算器。同样与计算电路38连接的是可选择的一个电路39用于产生一个模拟的单个信号。它除了有一个单个传感器64以外特别还有一个具有一个并联电容器62和一个电阻63的运算放大器61。 上述元件的一部分与单个传感器30、64集成为一个积分电路并且因而构成一个所谓的“智能传感器”。图9是传感器的工作原理图；其中40为传感器的一个表面，41为线形物体的横截面，42为定向光的光源；光源42由一个点式的或行式的光源43和一个伸缩同心的镜子44 所组成，光源42可以生成定向的和主要是平行的光束45 ；图10是装置的一部分的一个功能的简图；其中的各种直线从属于装置内的过程并且表示了沿一个时间坐标16和另一个坐标47记录下的电压值或成比例的相应数值。直线48标志一个周期循环的起始，直线49标志一个周期循环的结束，直线50、51和55显示了电容器35随着时间在各种状况下的充电，它对应于直线52的一个时间开始。图11是一个模拟的和一个数字的信号；在一个时间坐标t上记录一个模拟单个信号57和一个数字脉冲的单个信号58，它是由单个数值58a至58f组成。通过在测量或计算中使用的各种原理，产生模拟和数字信号之间的差值59c、59d等。图12是一个具有某个尺寸的线形物体的横截面；70为线形物体的一个横截面轮廓，在这里它是不圆的并且特别像椭圆形。dl和d2是主尺寸，它们是沿着轮廓60的主坐标得到的。dl’和d2’是在两个另外的，正交方向得到的主尺寸。图13和图14分别是来自该装置的一个信号。图13是线形物体65的简图；它对应于图2上的物体K，它是通过具有相应分辨率的单个传感器6在计算电路中产生的，在计算电路中存储了数个连续的测量循环。单个传感器66的尺寸小于单个传感器6和9，而且对应于每一个单个传感器或寄存器在计算电路 38的一个存储器中有一个存放二进制信号的存储位置。为了得到一个这样的图像，几个行 67a、67b、67c等被存储，其中每个行67从属于一个一定的测量循环。除了原来的物体65以外还有用68和69标志的突出的可以辨认出的各个纤维纹路或纤维。用腐蚀矩阵70来进行邻近运算。腐蚀矩阵70是由十三个寄存器或存储位置组成的，它们都是围绕着存储位置 71排列的.在其上进行邻近运算。图14是图13的简图；在其上突出的纤维纹路或纤维通过邻近运算被整理掉。这样还只能识别出如同原来物体72的一个大面积的图像，其直径通过腐蚀在每个侧面人为地减小了两个存储位置。
具体实施方式
[0036]如图9所示，使线形物体41沿其纵向方向从传感器旁的测量缝隙中移过。传感器的表面40被光源42对面的线形物体41所遮挡或形成阴影。线形物体41可以是一条线、 一个纤维，一个绳子等。传感器表面40的后面设置有一个传感器，传感器可以是图1至图 5中的传感器1、3、4或7。采用如图2所示的传感器1，待测物体K的直径在y方向或一个物体K在χ方向到达时被测定。如图2所示，物体K完全遮盖了两个单个传感器，部分遮盖了另外两个单个传感器。该四个单个传感器各自输出一个单个信号，该信号受物体K的影响。而另外三个单个传感器h、2b、2c输出一个单个信号，该信号不受物体K的影响。通过总共七个单个信号的计算可以产生一个信号，它与物体K的直径成正比。测量的准确度取决于，在长度单位上有多少个单个传感器，或者单个信号是否是单独可调制的，即模拟处理的或者它们仅仅是二进制被获取的，这样产生了一个数字信号。也可以将传感器1设计成只能测定物体K在Y方向的位置。单个传感器2c不能输出信号，以显示由于物体K所造成的阴影，而由单个传感器2d输出一个这样的信号，物体 K的外边界位于其间。采用如图3所示的传感器3可以用与传感器1同样的方法测得物体的直径。如图3所示，单个传感器3a-3d输出单个信号，该单个信号为二进制的；单个传感器:3e和3f 输出的是模拟的并且要被继续处理的信号，这样物体的边界范围有可能被测量出有一个差另O。这样可以用单个传感器3a-3d测定直径，用单个传感器3e和3f测定突出部分的存在和其大概的尺寸。采用如图4所示的传感器4测量物体的直径，用单个传感器6a4k进行数字式测量，用单个传感器5进行模拟式测量。单个传感器6输出一个单个信号，它与通过物体的阴影成比例，但是它是二进制的，这样由单个传感器6产生一个数字信号。通过由单个传感器5来的单个信号与由单个传感器6来的数字信号相比较可以确定另外的参数如物体的毛度、结构等，特别是当物体是一条线时。采用如图5所示的传感器7可以用与传感器4 一样的原理进行测量，其区别是，单个传感器8各自输出一个单个信号，它取决于物体在单个传感器8在y方向以前的位置。如果物体在传感器的下边缘，则它主要遮挡单个传感器8b，则单个传感器8b的单个信号比单个传感器8a的信号受到更强的影响。如果物体是在传感器的上边缘，则单个传感器8a受到更强的影响。如图6所示，传感器10和11设置于两个平面12、13上，可以从两个方向观察物体， 这样就可以对物体的实际截面得到较准确的结论。传感器10、11可以采用传感器1、3、4、7 中的一种或其它的传感器。如图7所示，从两个方向观察线15对应的射线束沈、27。传感器20发射一个光束到反射镜对，被从那里导向接收器23，此时线15遮挡住接收器23。接收器23可以由传感器1、3、4、7中的一个组成。传感器21发射一个光束到反射镜25，被从那里导向接收器22，此时线15遮挡住接收器22。接收器22可以由传感器1、3、4、7中的一个组成。这里的光束主要是定向的和平行的光束。即使线15不是准确地位于测量缝隙14的指定位置，也能够进行测量。如果现在单个传感器部分地或者整个被一个物体在光源的对面所遮盖，则此时按以下方式出现一个循环。如图10所示，在一个时间48处这个循环起动，一个复位信号56 被释放，将如图8所示的开关34闭合，保持闭合直到时间52，在这个时间内电容器35通过由单个传感器来的光电流开始充电，将被测得的信号积分。如图9所示，如果一个单个传感器不被物体41在光源42的对面遮盖，这样电容器 35的充电进行的很快。如图10的直线50所示，如果达到阈值M时，在时间53时结束。此时运算放大器31将由电容器35来的信号放大，并且将它输出给比较器32。它连续地将按照直线50的信号与一个阈值比较，它是用一条直线M表示的并且用一条导线36连上的。 如果达到了阈值M，则比较器32输出一个信号给存储器33。这说明单个传感器没有被遮盖。这个信号只有两个可能的数值并且是一个二进制的信号。如果一个单个传感器被物体遮盖，则它不能得到直接的光，而最好的情况是得到漫射光。因而电容器35充电很慢，例如对应于一条直线55并且最好的情况下要达到阈值要经过一个很长的时间，它使循环时间增加。被测得的信号在一个给定的时间内被积分然后被复位。存储器33，它以同样的循环时间工作并且因而与开关3d的节拍同步，现在由比较器32得到一个信号，这说明单个传感器是被遮盖的，并且这个信号与由存储器来的信号一起被输出给另外的单个传感器。乘法器37将所有的信号通过单个的二进制数值的排列制造出一个信号，它显示了对整个传感器照射得出的一个图像。从而可以被推导出线15的横截面的数值。循环时间受直线48和49的限制。根据单个传感器的质量和单个传感器脏污的程度，电容器35充电直到达到阈值M的时间或多或少地要长一些。直线49以及51说明了当只有50%的光到达单个传感器时，电容器35要多长的充电时间。以测定电容器35允许的充电时间作为评价的依据时，用半功率达到阈值M还在循环之内也就是在时间49之内。在循环时间之内通过移动直线52、53，它可以通过延长或缩短复位信号56的时间得到调整，这还意味着，复位信号56要耗费循环时间之内的其余时间。因而单个传感器是适用的，它在直线49和52的时间之内不能够充分地充电而是被物体遮盖。如果脏物不明显并且如果是一个非�：玫牡ジ龃衅鳎蛑毕�52和53移向直线49而且直线50和51更陡。这个过程对每个单个传感器可以重复进行，此时参与的单个传感器中的第一个信号到达阈值M所需要的时间可以作为调节量被求得。这个时间作为调节的实际值。此时间的双倍数值是曝光或积分时间，它是位于直线49和52之间。如果这个时间太短，则第一个传感器到达阈值M太晚，也就是说超过一半时间才到达。随后这个必须被延长。例如将以下作为依据，用传感器4通过单个传感器5和一个开关39 (如图8)产生一个模拟的单个信号57 (如图11)，它与物体的直径成比例，并且通过单个传感器6a4k和开关四、30等产生一个数字的单个信号58，它同样与物体的直径成比例，这样可以确认，这两个单个信号是不能准确的一致的，即使它们采源于同一个物体。差值59是由此而产生的，单个传感器5和6不能同时测定物体的边缘范围。单个传感器6对于一条线来说比较早地测量到线体，而单个传感器5测量具有突出纤维的线。差值59可以对应于线的毛度， 并且这个在计算机38里由单个信号57和58的相减而被得到。因此从同一个物体上被平行地测定两个信号，其中的一个是脉冲的。采用如图6所示的装置可以从两个方向测量物体。如果要测量物体的截面时，则必须再测量两个不同的直径。为此有几种可能性，如图12所示。作为主直径可以测量主尺寸dl和d2或dl’和d2’。因为图6的装置有两个方向，它们是相互垂直的，而不明确的是， 现在被测量的是哪个主尺寸，因为它取决于物体偶然放置的位置。为了使这个影响尽可能的小，应对两个被测量的尺寸进行两次运算，并且形成主尺寸的乘积dlXd2或dl’ Xd2’， 以及主尺寸平方和的半值即0.5(dl2+d22)或0.5(dl，2+d2，2)。这些可以在计算电路38中进行，传感器10和11的所有单个传感器均与计算电路连接，从两个主尺寸中可以给出参数如物体的圆度(圆尺寸)，对应于经捻制而成的捻线，此时应计算小直径与大直径之商值， 例如d2/dl。集成的单个传感器5、8的优点是，它输出一个模拟的单个信号，如同单个传感器 6、9输出一个数字信号一样具有相同节拍的脉冲信号。然后在图11中同样出现一个阶梯曲线57a，它代替了单个信号57。虽然这样阶梯曲线57a仍然是建立在模拟测量和处理的信号的基础上的。由单个传感器来的单个信号可以有选择地通过邻近运算进一步处理。这里首先将数字化的单个传感器6、9经过数次连续循环得到的结果存储起来。每个单个传感器由这些循环中的一个得到的信号与相邻的信号，也就是在相邻的循环中的同一个单个传感器的信号和相邻的单个传感器在同一个和在相邻的循环中测得的信号并且与单个传感器的相应的信号相比较。这样对每个单个信号也就形成了周围环境并且从周围环境中一个单个传感器的单个信号与周围环境的信号相匹配。这样由松散的相互关联的寄存器形成的疏松结构被剔除并且只留下大面积的图像，例如一个线物体，如附图14所示。
权利要求1.一种设置有用于精确测定纱线直径的光学传感器的条干仪，其特征在于包括基座 (100)，基座(100)的顶部设置导纱轮000)，基座(100)的下部设置吸纱嘴(500)，基座 (100)内设置有吸纱器，吸纱器与基座(100)表面的吸纱嘴连接；基座(100)上设置有用于测定纱线直径的光学传感器000)，光学传感器O00)的下方设置有一对传送罗拉(300)；所述光学传感器(200)包括两个相互成一夹角的导光筒(18、19)，导光筒(18、19)的尾端设置接收器(22、2；3)和光源00、21)，接收器(22、2；3)垂直于导光筒(18、19)的轴向设置，光源O0、21)设置于接收器02、23)的一侧；导光筒(18、19)的头端设置玻璃盖子 (16、17)和反射镜04、25)，玻璃盖子(16、17)与反射镜(24,25)相互垂直，玻璃盖子(16、 17)与导光筒(18、19)的轴向成一夹角；两个玻璃盖子(16、17)平行设置，形成测量狭缝(14)，待测物(1 设置于测量狭缝 (14)内；光源O0、21)发射的定向光束(沈、27)经反射镜(对、2幻和待测物(1 导向接收器 (22,23)；接收器(22、2；3)与一个计算电路相连接。
2.根据权利要求1所述的设置有用于精确测定纱线直径的光学传感器的条干仪，其特征在于所述两个导光筒(18、19)的轴线相互垂直。
3.根据权利要求1所述的设置有用于精确测定纱线直径的光学传感器的条干仪，其特征在于所述接收器(22、23)是一个伸缩同心的接收镜。
4.根据权利要求1或2或3所述的设置有用于精确测定纱线直径的光学传感器的条干仪，其特征在于所述接收器(22、2；3)包括至少两个单个传感器，其中至少一个单个传感器输出数字信号。
5.根据权利要求4所述的设置有用于精确测定纱线直径的光学传感器的条干仪，其特征在于所述接收器(22、2；3)包括多个相互错位的单个传感器Oa、2b、2c、2d)，多个单个传感器沿待测物(1 的直径方向排列。
6.根据权利要求4所述的设置有用于精确测定纱线直径的光学传感器的条干仪，其特征在于所述接收器(22、2；3)包括排列成一行的多个单个传感器(3a、;3b、3C、3d、3e、3f)，S 置于两端的单个传感器(3e、3f)输出模拟信号，设置于中间的单个传感器(3a、3b、3c、3d) 输出数字信号，多个单个传感器沿待测物(1 的直径方向排列。
7.根据权利要求4所述的设置有用于精确测定纱线直径的光学传感器的条干仪，其特征在于所述接收器(22、2；3)包括输出模拟信号的单个传感器( 和输出数字信号的单个传感器组，两种单个传感器平行设置，两种单个传感器的测量区高度相同；所述输出数字信号的单个传感器组的多个单个传感器沿待测物(1 的直径方向排列。
8.根据权利要求4所述的设置有用于精确测定纱线直径的光学传感器的条干仪，其特征在于所述接收器(22、2；3)包括输出模拟信号的单个传感器组(8a、8b)和输出数字信号的单个传感器组(9a、9b、9C、9d、9e)，两组单个传感器平行设置，两组单个传感器的测量区高度相同；所述输出数字信号的单个传感器组的各单个传感器(9a、9b、9C、9d、9e)沿待测物(1 的直径方向排列；所述输出模拟信号的单个传感器组包括两个截面为三角形的单个传感器(8a、8b)，两个三角形单个传感器(8a、8b)成矩形排列。
专利摘要本实用新型公开了一种设置有用于精确测定纱线直径的光学传感器的条干仪，包括基座，基座的顶部设置导纱轮，基座的下部设置吸纱嘴，基座内设置有吸纱器，吸纱器与基座表面的吸纱嘴连接；基座上设置有用于测定纱线直径的光学传感器，光学传感器的下方设置有一对传送罗拉；所述光学传感器包括两个相互成一夹角的导光筒，导光筒的尾端设置接收器和光源，接收器垂直于导光筒的轴向设置，光源设置于接收器的一侧；导光筒的头端设置玻璃盖子和反射镜，玻璃盖子与反射镜相互垂直，玻璃盖子与导光筒的轴向成一夹角。本实用新型不仅能够测量相对平滑物体的直径，而且能够测量具有松散表面结构的物体的直径。本实用新型结构简单，成本低廉。
文档编号G01B11/08GK202323224SQ20112036700
公开日2012年7月11日 申请日期2011年9月20日 优先权日2011年9月20日
发明者拉斐尔·斯托兹 申请人:乌斯特技术股份公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
