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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- “高精度雙頭無梭芯紗線底線繞線機(jī)”的研制
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- “高精度雙頭無梭芯紗線底線繞線機(jī)” 具有工作穩(wěn)定、可靠，檢測(cè)、控制準(zhǔn)確、快捷，使用簡(jiǎn)潔、方便的特點(diǎn)，并采用了機(jī)械智能化。它為企業(yè)的生產(chǎn)提供完善的、全面的技術(shù)手段，使之成為企業(yè)理想的生產(chǎn)設(shè)備。其主要功能有：1）過程工藝參數(shù)、狀態(tài)檢測(cè)功能；2）過程數(shù)據(jù)處理功能；3）過程參數(shù)實(shí)時(shí)控制功能；4）順序控制功能；5）過程工藝參數(shù)設(shè)置及人-機(jī)交互功能；6）智能故障診斷和容錯(cuò)功能；7）掉電保護(hù)功能；8）增進(jìn)功能的功能
- 詳細(xì)介紹：
- A．作品發(fā)明的背景和目的： 目前國(guó)際、國(guó)內(nèi)紡織機(jī)械行業(yè)都生產(chǎn)有大量紗線底線繞線機(jī)面市，但多數(shù)紗線底線繞線機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量一般。要么張力控制不準(zhǔn)確、不穩(wěn)定，要么紗線長(zhǎng)度控制不準(zhǔn)確、不穩(wěn)定，致使線團(tuán)成型不平整、不規(guī)范，或花紋密度疏密不規(guī)范，嚴(yán)重的甚至影響到線團(tuán)成型后不符合直徑、寬度等要求而不能夠使用，有的產(chǎn)品則在紗線繞制過程中隨時(shí)發(fā)生斷線情況，嚴(yán)重影響設(shè)備的產(chǎn)出量，另一方面，目前行業(yè)中的紗線底線繞線機(jī)在很大的程度上仍然依賴于人工操作，自動(dòng)化程度較低，生產(chǎn)效率不容樂觀，鑒于上述情況，為了提高產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中的準(zhǔn)確性、可靠性、穩(wěn)定性，降低故障率，減輕企業(yè)在設(shè)備售后維護(hù)、維修的壓力，我項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)科研攻關(guān)，在本產(chǎn)品中融入智能故障診斷與容錯(cuò)的功能，改進(jìn)手工操作環(huán)節(jié)，大幅提升產(chǎn)品的自動(dòng)化水平，力爭(zhēng)使其具有工作穩(wěn)定、可靠，檢測(cè)、控制準(zhǔn)確、快捷，使用簡(jiǎn)潔、方便的特點(diǎn)，此項(xiàng)技術(shù)勢(shì)必為業(yè)界之先河，國(guó)內(nèi)之首創(chuàng)。 B．作品發(fā)明的基本思路： 1．系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 1）機(jī)械部分 繞線機(jī)整機(jī)由旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)、裝芯機(jī)構(gòu)、引線/繞線/排線機(jī)構(gòu)和切線/卸芯機(jī)構(gòu)四大部分組成，各個(gè)部分即是相互獨(dú)立又是相互聯(lián)系的，他們通過電腦控制。 2）電子部分 紗線繞線機(jī)電子部分由卷繞紗線張力檢測(cè)系統(tǒng)、卷繞紗線速度檢測(cè)系統(tǒng)和單片機(jī)檢測(cè)控制系統(tǒng)、卷繞紗線張力控制接口、電機(jī)驅(qū)動(dòng)接口、鍵盤/顯示接口組成。 2. 設(shè)計(jì)說明 加密技術(shù) 為了防止外界竊取本項(xiàng)目國(guó)內(nèi)首創(chuàng)的技術(shù)成果和核心技術(shù)機(jī)密，以保證本產(chǎn)品在銷售過程中始終獲得高附加值，本項(xiàng)目對(duì)硬件電路采用以SOPC技術(shù)、用CPLD對(duì)硬件實(shí)施加密處理為核心的多重硬件加密處理；同時(shí)所有軟件也采用多重軟件加密技術(shù)的方式實(shí)施加密處理。 抗干擾 為了防止干擾，有必要用光電耦合器對(duì)輸入、輸出進(jìn)行隔離處理。 實(shí)時(shí)性 繞線機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性很強(qiáng)，而且主程序與中斷程序、中斷程序與中斷程序之間的嵌套比較復(fù)雜，因此，整個(gè)程序都用匯編語言編寫和調(diào)試。在單片機(jī)中斷資源的利用方面應(yīng)作詳盡、合理的安排。當(dāng)開發(fā)高檔機(jī)時(shí)，建議改用32位嵌入式系統(tǒng)或由增強(qiáng)型單片機(jī)構(gòu)成的分布式控制系統(tǒng)以完成更復(fù)雜但協(xié)調(diào)性更高的完美功能。 先進(jìn)的控制算法 卷徑的遞歸運(yùn)算、空心卷激活時(shí)張力的線性遞加、張力錐度計(jì)算公式的運(yùn)用、轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償?shù)膭?dòng)態(tài)調(diào)整等。 在實(shí)時(shí)控制中，須提高卷徑的實(shí)時(shí)計(jì)算精度，以保證收卷電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩具有較好的平滑性。為保證在操作失誤時(shí)能夠自動(dòng)糾正卷徑到較精確的數(shù)據(jù)，在計(jì)算卷徑時(shí)將加入卷徑的遞歸運(yùn)算。 C．作品的創(chuàng)新點(diǎn)： 目前，只有日本和韓國(guó)有這種全自動(dòng)化繞線機(jī)，但是它們不銷往中國(guó)，所以本產(chǎn)品彌補(bǔ)了國(guó)內(nèi)這一空缺，使中國(guó)的紗線底線繞線機(jī)走向了全自動(dòng)化。而且本機(jī)器具有以下一些特點(diǎn)： 1）高度的可靠性和穩(wěn)定性 2）功能的完備性和性能的優(yōu)良性 3）先進(jìn)性、標(biāo)準(zhǔn)化、通用性、開放兼容性和可擴(kuò)展性 4）良好的可維護(hù)性 5）完善的機(jī)械性能 6）經(jīng)濟(jì)性和較高的效益性的完美結(jié)合 7）核心技術(shù)的高度保密性 D．技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)： 1．主要功能 繞線機(jī)產(chǎn)品的主要功能中主要包括：1）過程工藝參數(shù)、狀態(tài)檢測(cè)功能；2）過程數(shù)據(jù)處理功能；3）過程參數(shù)實(shí)時(shí)控制功能；4）順序控制功能；5）過程工藝參數(shù)設(shè)置及人-機(jī)交互功能；6）智能故障診斷和容錯(cuò)功能；7）掉電保護(hù)功能；8）增進(jìn)功能的功能。 2．主要性能和技術(shù)指標(biāo) 主要技術(shù)指標(biāo) 參考、示例值 ? 繞線機(jī)型號(hào)、規(guī)格 ? 線團(tuán)成型規(guī)格 ? 單位時(shí)間產(chǎn)能 ? 顯示類型 ? 功耗 ≤ W ? 適用溫度、濕度、大氣壓： n ℃ ～ n′℃ ℃ ～ ＋ ℃ n % ～ n′% % ～ % n kPa ～ n′kPa ～ kPa ? 外形尺寸： 長(zhǎng)×寬×高 a×b×c mm ? 重量： n kg 紗線張力檢測(cè)系統(tǒng)的研制，特別是對(duì)動(dòng)態(tài)張力的檢測(cè)，歷來是紡織業(yè)一直探討的問題。隨著器件集成化、信息數(shù)字化、控制智能化技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外的紗線張力檢測(cè)儀器已有較大發(fā)展，功能及自動(dòng)化程度均有提高。但總的來說，無論是國(guó)家或是進(jìn)口的儀器，都不能很好的解決實(shí)際生產(chǎn)中的紗線張力的檢測(cè)問題。我們的產(chǎn)品克服了現(xiàn)有產(chǎn)品的種種缺陷，而且在技術(shù)上有一系列自主開發(fā)的、屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)的先進(jìn)技術(shù)同時(shí)還有一整套加密、保密的措施。另一方面，為了提高產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中的準(zhǔn)確性、可靠性、穩(wěn)定性，減少在生產(chǎn)過程中的故障率，減輕售后維護(hù)、維修的壓力，在本產(chǎn)品中融入智能故障診斷與容錯(cuò)的功能，目前國(guó)內(nèi)產(chǎn)品還處于半自動(dòng)化，我們的產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化，并且保證產(chǎn)品在投入市場(chǎng)后至少十年內(nèi)仍不失為國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。 此繞線機(jī)產(chǎn)品所包含的實(shí)質(zhì)性技術(shù)主要有： 1）過程工藝參數(shù)、狀態(tài)檢測(cè)功能技術(shù)； 主要含卷繞紗線實(shí)時(shí)張力檢測(cè)、卷繞紗線總長(zhǎng)度累計(jì)檢測(cè)兩大項(xiàng)。卷繞紗線實(shí)時(shí)張力檢測(cè)采用CCD非接觸光電型動(dòng)態(tài)紗線張力傳感器作前端，以智能化儀表設(shè)計(jì)理念開發(fā)該部分 ；卷繞紗線總長(zhǎng)度累計(jì)檢測(cè)采用動(dòng)態(tài)紗線速度傳感器作前端，以智能化儀表設(shè)計(jì)理念開發(fā)該部分，以積分方式累計(jì)已卷繞紗線總長(zhǎng)度。 2）過程數(shù)據(jù)處理功能技術(shù)； 采用超限判斷和預(yù)估報(bào)警及快速反應(yīng)，能根據(jù)現(xiàn)有采集數(shù)據(jù)以及預(yù)先設(shè)定的高限、低限并結(jié)合預(yù)估數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)等功能，實(shí)時(shí)判斷或預(yù)估數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)以決策是否發(fā)出高、低限報(bào)警。 3）過程參數(shù)實(shí)時(shí)控制功能技術(shù)； 采取改進(jìn)的PI運(yùn)算或改進(jìn)的PID運(yùn)算，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工藝參數(shù)給予實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、精確的控制，以全面滿足控制系統(tǒng)對(duì)過渡過程時(shí)間、超調(diào)量等指標(biāo)的要求。 4）順序控制功能技術(shù)； 由引線順序控制程序自動(dòng)控制繞線機(jī)引線順序控制機(jī)構(gòu)和機(jī)械手裝置，自動(dòng)地、協(xié)調(diào)地完成在繞線機(jī)上可靠地引線并夾裝的操作；再由紗團(tuán)卸出順序控制程序自動(dòng)控制繞線機(jī)紗團(tuán)卸出順序控制機(jī)構(gòu)和機(jī)械手裝置，自動(dòng)地、協(xié)調(diào)地完成在繞線機(jī)上可靠地卸出紗團(tuán)的操作；并且由機(jī)械聯(lián)動(dòng)完成繞線、排線功能及工作臺(tái)換位功能。 5）過程工藝參數(shù)設(shè)置及人-機(jī)交互功能技術(shù)； 人-機(jī)交互方式以鍵盤/顯示方式實(shí)現(xiàn)，操作人員以鍵盤的輸入實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的干預(yù)以及對(duì)過程工藝參數(shù)的設(shè)置。 6）智能故障診斷和容錯(cuò)功能技術(shù)； 具備大量的智能故障診斷和容錯(cuò)的功能，并有相應(yīng)的出錯(cuò)顯示和報(bào)警提示功能。更為重要的是繞線機(jī)在外界干擾或機(jī)內(nèi)元器件偶然出現(xiàn)故障而出錯(cuò)時(shí)或因操作人員偶然誤操作而出錯(cuò)時(shí)，能夠以智能的方式容錯(cuò)而克服錯(cuò)誤產(chǎn)生的影響，使系統(tǒng)能夠正常工作下去。 7）掉電保護(hù)功能技術(shù)； 本繞線機(jī)在掉電情況下，具有保護(hù)過程中全部有效數(shù)據(jù)和全部有用狀態(tài)的功能。同時(shí)在恢復(fù)上電后，有以程序?qū)崿F(xiàn)無縫的自動(dòng)恢復(fù)控制全過程的能力。 8）增進(jìn)功能的功能技術(shù)。 如計(jì)算器功能、時(shí)鐘功能及帶有管理功能和較強(qiáng)的報(bào)表功能。 繞線機(jī)應(yīng)當(dāng)具有工作穩(wěn)定、可靠，檢測(cè)、控制準(zhǔn)確、快捷，使用簡(jiǎn)潔、方便的特點(diǎn)，它應(yīng)為企業(yè)的生產(chǎn)提供完善的、全面的技術(shù)手段，使之成為企業(yè)理想的生產(chǎn)設(shè)備。
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- A．作品發(fā)明的目的：致力于解決現(xiàn)有紗線底線繞線機(jī)自動(dòng)化程度低、精準(zhǔn)度不高以及生產(chǎn)效率低等問題。 B．作品發(fā)明的基本思路： 1．系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 1）機(jī)械部分2）電子部分 2. 設(shè)計(jì)說明 1）加密技術(shù) 2）抗干擾 3)實(shí)時(shí)性 4)先進(jìn)的控制算法 C．作品的創(chuàng)新點(diǎn)： 1.采用CCD非接觸光電型動(dòng)態(tài)紗線張力控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)檢測(cè)張力。 2.采用動(dòng)態(tài)紗線速度傳感器控制系統(tǒng)，全面實(shí)現(xiàn)機(jī)械控制長(zhǎng)度 3.實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)上芯管，繞線，剪線，切換功能。 D．技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)： 1．技術(shù)關(guān)鍵 1)開創(chuàng)性的解決了卷繞紗線張力檢測(cè)、控制問題。 2）融入智能容錯(cuò)，故障診斷功能。 3)大幅提升了繞線機(jī)的自動(dòng)化程度，從而提高了生產(chǎn)率。 2．主要性能和技術(shù)指標(biāo) 主要技術(shù)指標(biāo) 參考、示例值 ? 繞線機(jī)型號(hào)、規(guī)格 ? 線團(tuán)成型規(guī)格 ? 單位時(shí)間產(chǎn)能 ? 顯示類型 ? 功耗 ≤ W ? 適用溫度、濕度、大氣壓： n ℃ ～ n′℃ ℃ ～ ＋ ℃ n % ～ n′% % ～ % n kPa ～ n′kPa ～ kPa ? 外形尺寸： 長(zhǎng)×寬×高 a×b×c mm ? 重量： n kg
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 我們的產(chǎn)品克服了現(xiàn)有產(chǎn)品的種種缺陷，且在技術(shù)上有一系列自主開發(fā)的、屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)的先進(jìn)技術(shù)，同時(shí)還有一整套加密、保密的措施。另一方面，我們?cè)诒井a(chǎn)品中融入智能故障診斷與容錯(cuò)的功能，目前國(guó)內(nèi)產(chǎn)品還處于半自動(dòng)化，我們的產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化，并且保證產(chǎn)品在投入市場(chǎng)后至少十年內(nèi)仍不失為國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。 此繞線機(jī)產(chǎn)品所包含的實(shí)質(zhì)性技術(shù)主要有： 1）過程工藝參數(shù)、狀態(tài)檢測(cè)功能技術(shù)； 2）過程數(shù)據(jù)處理功能技術(shù)； 3）過程參數(shù)實(shí)時(shí)控制功能技術(shù)； 4）順序控制功能技術(shù)； 5）過程工藝參數(shù)設(shè)置及人-機(jī)交互功能技術(shù)； 6）智能故障診斷和容錯(cuò)功能技術(shù)； 7）掉電保護(hù)功能技術(shù)； 8）增進(jìn)功能的功能技術(shù)。 繞線機(jī)應(yīng)當(dāng)具有工作穩(wěn)定、可靠，檢測(cè)、控制準(zhǔn)確、快捷，使用簡(jiǎn)潔、方便的特點(diǎn)，它應(yīng)為企業(yè)的生產(chǎn)提供完善的、全面的技術(shù)手段，使之成為企業(yè)理想的生產(chǎn)設(shè)備。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2009年6月13日在西南科技大學(xué)獲得第十屆“挑戰(zhàn)杯”四川省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽省一等獎(jiǎng)
作品所處階段
- 研發(fā)階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)出讓
作品可展示的形式
- 圖紙、錄像、圖片
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 繞線機(jī)運(yùn)行以鍵盤/顯示方式實(shí)現(xiàn)。操作人員以鍵盤的輸入實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的干預(yù)以及對(duì)過程工藝參數(shù)的設(shè)置。操作人員設(shè)定卷繞紗線張力、累計(jì)長(zhǎng)度、線型、電機(jī)轉(zhuǎn)速參數(shù)、PID參數(shù)，完成后機(jī)器自動(dòng)運(yùn)行并產(chǎn)出相應(yīng)產(chǎn)品。如果需要修改參數(shù)或暫停，可以按復(fù)位、停止操作等鍵。并且繞線機(jī)所有操作都可以通過操作面板上的鍵盤和顯示器配合進(jìn)行。 此繞線機(jī)采用全自動(dòng)化，并且操作簡(jiǎn)單、易懂，并且此機(jī)器比目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)有產(chǎn)品增加了過程工藝參數(shù)、狀態(tài)檢測(cè)功能，智能故障診斷和容錯(cuò)功能及掉電保護(hù)功能。由于此產(chǎn)品在技術(shù)上有一系列自主開發(fā)的、屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)的先進(jìn)技術(shù)。而且此繞線機(jī)成品價(jià)格定位在一個(gè)較低標(biāo)準(zhǔn)上，我們預(yù)計(jì)在將來的市場(chǎng)上，將會(huì)全部實(shí)現(xiàn)繞線機(jī)的自動(dòng)化。并且在推廣前景上此產(chǎn)品不僅可以在國(guó)內(nèi)銷售，還可以出口東南亞國(guó)家。此產(chǎn)品不僅可以為生產(chǎn)廠家打開國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，占據(jù)主導(dǎo)地位，而且能夠?yàn)榭蛻艄?jié)省大部分勞動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)一人多機(jī)的控制。
同類課題研究水平概述
- 放眼世界，至今只有中國(guó)、德國(guó)、日本、瑞士、韓國(guó)五個(gè)國(guó)家具備生產(chǎn)紗線底線的全自動(dòng)繞線機(jī)的能力。 國(guó)外雖然已經(jīng)生產(chǎn)這類繞線機(jī)產(chǎn)品，不過他們限制對(duì)中國(guó)的出口，并沒有運(yùn)到中國(guó)銷售，只對(duì)東南亞等其它國(guó)家進(jìn)行出口。而國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的這類機(jī)器都是以繞金屬絲為主，還沒有生產(chǎn)出紗線底線的全自動(dòng)繞線機(jī)。在半自動(dòng)繞線機(jī)中，臺(tái)灣泰能機(jī)器工業(yè)有限公司所生產(chǎn)的編號(hào)為：TN-29繞線機(jī)已經(jīng)配備計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)長(zhǎng)裝置、自動(dòng)上油裝置、電磁式張力裝置等，并適合各種角度的紗管，而且占用空間較小、速度快、效率比傳統(tǒng)機(jī)器提升3-4倍。采用高速軸承，免加油、保養(yǎng)容易。其中電磁式張力裝置可設(shè)定起步張力與最終張力持續(xù)遞減，使成型美觀一致。 就目前而言，我國(guó)國(guó)內(nèi)的最先進(jìn)的繞線機(jī)可達(dá)到如下水平：繞線長(zhǎng)度可調(diào)整。具自動(dòng)理線功能，不留余線。高級(jí)語言指令，程式編輯，具細(xì)線多股繞線功能，能實(shí)現(xiàn)多種線圈的平繞,槽繞,間繞,并繞,忖紙繞，梯形繞，能任意定位主軸和排線位置，能設(shè)定主軸運(yùn)動(dòng)方向和排線方向，能自動(dòng)跟蹤和調(diào)整排繞的平整度，具有開機(jī)系統(tǒng)自檢和出錯(cuò)報(bào)警功能，能自動(dòng)過線和自動(dòng)過槽,所有用戶參數(shù)可永久保存在機(jī)器中。 雖然現(xiàn)在的繞線機(jī)有了如此大的發(fā)展，但依然有很大不足，我國(guó)國(guó)內(nèi)的大多數(shù)繞線機(jī)都處在半自動(dòng)化水平，一個(gè)工人最多只能操作2――4臺(tái)機(jī)器，而且在剪線，取成品，上膠圈，上線，上膠都需要人工操作，極費(fèi)時(shí)和勞動(dòng)力。有些機(jī)器體積龐大，而且不易操作，沒有做到占用空間小、傻瓜式操作這些最主要的特點(diǎn)。在對(duì)于張力的調(diào)試上，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的紗線底線繞線機(jī)并不能夠保證產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中張力的衡定，當(dāng)張力出現(xiàn)較大范圍內(nèi)的波動(dòng)時(shí)，就會(huì)發(fā)生斷線，而出來的產(chǎn)品也是廢品。對(duì)于目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)繞線機(jī)高噪音的，主要是由于機(jī)械組件摩擦力比較大，沒有檢測(cè)機(jī)械部件潤(rùn)滑油的量，所以在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中當(dāng)出現(xiàn)潤(rùn)滑油較少時(shí)出現(xiàn)了較高的噪音和振動(dòng)，既不利于機(jī)械對(duì)于張力的控制，也不利于工人的工作。而我們的研制的高精度雙頭無梭芯紗線底線繞線機(jī) 采用全過程自動(dòng)化技術(shù)，克服了目前國(guó)內(nèi)使用的半自動(dòng)化產(chǎn)品的種種缺陷，在產(chǎn)品完成后實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)剪線，自動(dòng)脫落，對(duì)張力控制實(shí)行計(jì)算機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)，當(dāng)潤(rùn)滑油、膠水較少時(shí)提供自動(dòng)報(bào)警功能，提醒工人添加潤(rùn)滑油和膠水。實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品高度的先進(jìn)性、可靠性和穩(wěn)定性。
