光电式纱线质量检测系统

论文摘要

利用光电检测技术对纱线质量进行检测,具有原理简单,设备易于维护,不受空间电场干扰等优点,并且能够较好地分辨出纱疵、毛羽及颜色异纤等纱线的不良信息。根据光电式纱线质量检测系统的要求,设计并实现了一种能够同时检测两个角度纱线粗节纱疵及颜色异纤信息的传感器。针对纱线信号在时域上信噪比低,疵点信息难以提取的特点,对K阶矩滤波器和最小熵滤波器两种信号处理方法进行了分析。结果表明,两种滤波算法均能有效地用于对仿真和实测纱线信号的处理中。在此基础上,提出了一种对最小熵滤波器参数进行调整的方法,该方法在信号消噪的基础上,对不同级别的纱疵具有更好的提取能力。以YG381型摇黑板机作为纱线质量检测的硬件平台,对运行中的纱线进行检测。为了将检测到的纱线信号连续不断地采集到计算机上保存以便进一步处理,采用Cypress公司的CY7C68013作为微控制器,配合TI公司的模数转换芯片ADS7852,实现了基于USB2.0的数据采集系统,其采样频率为116KHz,输入范围为0~5V,数据分辨率为1.22mV。该采集系统具有使用简单,固件程序维护方便,通用性强的特点,尤其适用于要求便携式数据采集的场合。结合实际应用需求,开发了纱线质量成像系统软件,作为光电式纱线质量检测系统的后期处理平台。该软件可实现对原始数据的最小熵滤波预处理,并根据用户自行输入的参数进行仿真电子黑板的成像和结果输出,改变了以往将纱线缠绕到标准黑板上依靠工人肉眼观察的运作方式,提高了纱线质量分析评定的自动化程度。对实测纱线信号的处理结果表明,该程序能够为工作人员提供一个虚拟电子黑板系统,具有仿真度高,配置灵活,使用方便快捷的特点。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 课题背景
• 1.2 纱线缺陷的成因及其表现
• 1.3 纱线质量的检测方法
• 1.3.1 电容法
• 1.3.2 光电法
• 1.3.3 纱线质量检测方法的比较
• 1.4 纱线信号的统计量分析
• 1.4.1 平均偏差系数（U）
• 1.4.2 条干均匀度（CV）
• 1.4.3 变化系数（DR、IDR）
• 1.4.4 快速傅里叶变换（FFT）
• 1.5 国内外纱线质量检测工业的现状
• 1.6 论文主要内容
• 第2章 传感器与检测电路介绍
• 2.1 传感器结构
• 2.2 检测电路方案
• 2.2.1 激励电路
• 2.2.2 光电池接收放大电路
• 2.2.3 元器件的选择
• 2.3 实验结果
• 2.3.1 颜色实验
• 2.3.2 综合实验
• 2.4 本章小结
• 第3章 纱线信号的时域分析方法
• 3.1 纱线信号的特点
• 3.2 纱线信号的时域分析
• 3.2.1 纱线信号时域分析的意义
• 3.2.2 K 阶矩滤波器法
• 3.2.3 最小熵滤波器法
• 3.2.4 时域分析方法的仿真比较
• 3.2.5 对实测纱线信号的处理比较
• 3.2.6 对最小熵滤波器法的改进
• 3.3 本章小结
• 第4章 USB 数据采集系统的设计与实现
• 4.1 数据采集模块的性能要求
• 4.2 USB 技术简介
• 4.2.1 USB 的体系结构
• 4.2.2 USB 总线协议
• 4.2.3 USB 传输模式
• 4.3 USB 数据采集系统的整体方案介绍
• 4.3.1 USB 主控芯片的选择
• 4.3.2 模数转换器的选择
• 4.3.3 系统整体框架
• 4.4 USB 数据采集系统硬件电路设计
• 4.4.1 电源电路
• 4.4.2 主控芯片外围电路
• 4.4.3 EEPROM 启动单元电路
• 4.4.4 SRAM 扩展电路
• 4.4.5 模数转换器外围电路
• 4.4.6 主控芯片对模数转换器的控制接口
• 4.4.7 PCB 设计注意事项
• 4.5 USB 数据采集系统软件部分设计
• 4.5.1 主控芯片的固件设计
• 4.5.2 固件下载驱动的设计
• 4.5.3 主机应用程序的设计
• 4.6 性能测试与结果
• 4.7 本章小结
• 第5章 系统测试结果
• 5.1 系统方案介绍
• 5.2 系统平台介绍
• 5.3 各组成模块介绍
• 5.3.1 信号检测模块
• 5.3.2 数据采集模块
• 5.3.3 软件分析模块
• 5.4 测试结果曲线
• 5.5 测试结果处理
• 5.5.1 利用K 阶矩滤波器法进行处理
• 5.5.2 利用最小熵滤波器法进行处理
• 5.6 本章小结
• 第6章 电子黑板仿真软件介绍
• 6.1 电子黑板仿真软件的实现目标
• 6.2 软件界面介绍
• 6.3 主要功能介绍
• 6.3.1 系统运行流程
• 6.3.2 数据预处理
• 6.3.3 参数设置
• 6.3.4 电子黑板成像
• 6.3.5 结果输出
• 6.4 本章小结
• 第7章 结论
• 7.1 本文主要工作总结
• 7.2 研究工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A USB 数据采集系统硬件电路图
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果