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纱线瑕疵在线检测控制系统的设计与实现

作　者: 徐英杰
导　师: 高明煜
学　校: 杭州电子科技大学
专　业: 电路与系统
关键词: 纱线瑕疵检测 分布式系统 光电检测 STM8 RS485
分类号: TS106.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要


人们对纱线质量要求的提高和气流纺纱技术的普及共同促进了气流纺纱线瑕疵在线检测控制系统的发展。目前基于现场总线技术的分布式架构已成为纱线质量检测系统的发展方向。本文以气流纺纱车间作为使用环境，设计了一种分布式纱线瑕疵在线检测控制系统。本文首先分析了几种常用工控现场总线的特点，结合中小型纺织企业的实际情况，提出了系统的总体结构和通信方案；然后比较了光电式感应和电容式感应两种传感器方案的特点，确立了本纱线瑕疵检测探头所用的一种光电式传感器方案；接着根据使用环境和检测要求设计实现了纱线瑕疵检测探头的硬件和软件；接着设计了基于C#语言的调试用上位机软件和IAP在应用可编程软件；然后分别在实验室环境和气流纺纱机工作现场进行探头检测效果测试；最后对本文设计过程中完成的工作进行了总结和展望，指出了设计上的一些不足之处和后续进一步研究的内容。设计的纱线瑕疵在线检测控制系统具有以下特点（：1）为了满足中小型纺织企业群控2000锭纱线瑕疵检测探头的需求，采用以太网——CAN总线——RS485总线系统架构，既实现了对纺纱车间生产情况的远程访问和监控，也节省了每个检测探头的硬件成本。（2）纱线瑕疵检测探头采用光电式检测原理，检测效果不易受环境湿度影响。（3）纱线瑕疵在线检测探头的红外发射管采用程控恒流源驱动，红外接收管输出的纱线粗细信号由一个带调零功能的增益可控仪表放大器进行信号调理，结合软件上的自动调零模块和纱线支数自适应模块，可以克服环境温湿度变化、车间飞花和积灰、光电传感器个体差异等对检测效果的影响，自动适应对不同支数的纱线进行测量的要求。（4）纱线瑕疵检测探头可实现IAP在应用可编程，系统通过发送端IAP升级程序和接收端User-Bootloader程序间的通信，可以将改进后的APP程序经过RS485总线发送给各个检测探头，完成更新。从而省去了重复插拔探头、拆卸安装壳体、连接下载线缆并下载程序等工作，方便了调试和系统软件升级，降低了后续系统维护成本。本文设计了一种分布式纱线瑕疵在线检测系统的架构，完成了基于光电式检测原理的纱线瑕疵检测探头的设计和制作，实现对气流纺纱机工作过程中产生的棉结、短粗节、长粗节和长细节四种瑕疵的实时检测。经过实验室测试平台和气流纺机应用现场的测试验证后，所设计的检测探头实现了预期要求，能够快速识别设定的纱线瑕疵并上传数据，基本满足了气流纺纱机车间的应用要求。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章 绪论  10-17
  1.1 纱线瑕疵在线检测控制系统概述  10-11
  1.2 纱线瑕疵在线检测技术现状及发展趋势  11-14
  1.3 课题研究意义  14
  1.4 论文结构安排  14-15
  1.5 本文主要完成的任务  15-17
第2章 纱线瑕疵在线检测系统总体设计  17-29
  2.1 检测系统的功能需求  17-18
  2.2 纱线瑕疵在线检测控制系统的各通信总线选型  18-21
  2.3 系统总体结构设计  21-24
  2.4 检测探头方案设计  24-27
    2.4.1 传感器方案选择  25-27
    2.4.2 检测探头整体结构  27
  2.5 本章小结  27-29
第3章 纱线瑕疵检测探头硬件设计  29-38
  3.1 检测探头硬件总体设计  29-30
  3.2 微控制器电路  30-31
  3.3 程控恒流源电路  31-33
  3.4 信号调理电路  33-35
  3.5 RS485 通信接口电路  35-36
  3.6 电源管理电路  36-37
  3.7 本章小结  37-38
第4章 系统软件设计  38-64
  4.1 检测探头软件设计  38-51
    4.1.1 滤波算法的 MATLAB 仿真  38-41
    4.1.2 ADC 控制子程序和数字滤波子程序  41-42
    4.1.3 多通道纱线瑕疵鉴别子程序  42-45
    4.1.4 自动调零子程序  45-47
    4.1.5 纱支自适应子程序  47-48
    4.1.6 通信子程序  48-51
  4.2 IAP 在应用可编程设计  51-58
    4.2.1 IAP 总体设计  51-54
    4.2.2 发送端 IAP 升级程序设计  54-55
    4.2.3 接收端 User-Bootloader 程序设计  55-58
  4.3 C#上位机程序设计  58-63
  4.4 本章小结  63-64
第5章 调试与测试  64-71
  5.1 实验室环境调试  64-68
    5.1.1 检测探头硬件焊接与调试  64-65
    5.1.2 检测探头稳定性测试  65-67
    5.1.3 实验室纱线瑕疵识别测试  67-68
  5.2 气流纺纱车间调试  68-71
第6章 总结与展望  71-73
  6.1 已完成的工作以及需要解决的问题  71-72
  6.2 展望  72-73
致谢  73-74
参考文献  74-77
附录  77

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中图分类: > 工业技术 > 轻工业、手工业 > 纺织工业、染整工业 > 一般性问题 > 混纺织物 > 纱线
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