基于PXI的噴氣織機緯紗張力測試系統

吳志敏

摘要：介紹一種基于PXI總線結構噴氣織機緯紗張力測試系統，并根據需求對多臺噴氣織機的該項指標進行測試。測試結果表明，與其他系統相比，該系統具有測量準確、通用性強等優點，同時其編程簡單、抗干擾能力強、系統運行穩定可靠。因此該測試系統的構建方法可以可以推廣應用與其他性能測試系統中。

關鍵詞：PXI；緯紗張力；測試系統；噴氣織機

對于噴氣織機性能評價中，緯紗張力測試是測定織機主軸轉角的變化對緯紗張力影響的變化測試，是關系著織機穩定工作的重要測試指標，緯紗張力的大小及其變化會影響緯紗斷頭率。斷頭率過高，就會造成織機停臺而影響織機的正常工作，而且會降低織機的工作性能和工作質量。有規律的測定緯紗張力的變換規律，可以通過掌握其變化規律，而進一步優化織機的使用性能，進一步提高生產效率，因此織機緯紗張力的變化需要進行精確的測試，才能夠進一步保證織機運行的穩定。

在沒有計算機以及一些智能化測試系統之前，傳統的測試方法是將光電編碼器安裝在主軸上，編碼器所發出的脈沖信號會自動對主軸的轉接就行記錄，而緯紗張力傳感器的信號經動態應變儀調整后，光線示波器或磁帶記錄儀會對主軸和張力信號進行記錄，工作過程不僅復雜，而且精度也不夠準確，。當前，人們普遍采用計算機技術對數據進行記錄、顯示、分析。例如，采用應變電橋以及放大電路輸出張力信號對紡紗張力進行測試，采集信號采用數據采集卡，在采用計算機編程技術實現數據記錄、顯示、分析，這種方式運行簡單，不需要人為的復雜操作，數據記錄精準，。這種方法也適用于緯紗張力測試，但是硬件電路需要自己設計，而且電路參數調整也不方便，不夠靈活，計算機VB編程界面也不好。針對以上各測試系統的問題本文將會研究一種測試新方法，基于PXI總線設計，該方法建立系統快，編程簡單，抗干擾能力也較強。

1 系統組成

圖1為系統組成框圖，主要由PXI主機，傳感器、數據采集器、調理適配器及虛擬儀器軟件組成。

1.1 傳感器

在對緯紗張力曲線測試中，主要對三路信號進行了采集，包括主軸轉角信號、主軸零位信號、緯紗張力信號，本系統選用增量式編碼器的A相信號和Z相信號，分別代表主軸轉角i型你好和零位信號（如圖2）。此編碼器的分辨率為720線，即一轉A相可產生720個脈沖，Z相一轉可產生一個脈沖信號，其作為零位信號，編碼器主軸和織機主軸頭周，聯軸連接可測試主軸信號。緯紗張力傳感器采用懸臂梁結構的半橋應變式傳感器，輸出應變信號，經調理、標定后即可得出張力值。

1.2 PXI主機和PXI采集器、調理適配器

嚴格意義上說，緯紗張力的變化和主軸轉角要求具有嚴格的對應關系，即要求編碼器和張力傳感器這兩個信號需同步，否則測試結果就不準確，對兩個信號進行同時捕捉，一般系統很難做到，為滿足同步性精確測量，就需要研究出同步采集多種累心信號的數據采集系統。PXI總線的優點在于具有龐大數據吞吐率以及多種觸發總線、背板時鐘等優點，這使得多信號數據采集系統成為可能，信號類型不同，所采取的采集模塊也不同，采集模塊的前端可以對各種信號進行去噪、隔離放大等措施的處理，進而保證信號質量。

本系統開發平臺以NI PXI8187主機為主，張力傳感器輸出的應變信號經調理適配器SCXI-1521，將信號轉換成0～5V的標準信號和主軸信號一起送入PXI6133采集器，PXI6133實現將傳感器輸出的電壓信號轉變為數字量，此數字量輸送給計算機，編程實現數據讀取與保存。PXI6133與PXI8187通過PXI總線進行數據通信，保證信號的同步性。PXI6133采集器最高采樣頻率3MS/s，14位A/D轉換，PXI6133是一塊8路動態信號采集板卡，具有8路A/D，能夠真正實現同時采集信號，帶有外觸發功能（模擬觸發和數字觸發）。SCXI-1521具有24通道，350歐姆、1/4橋應變片輸入模塊，可編程激勵輸出0～5V，使用方便。以上系統建立不需要二次儀表，系統建立快，動態性能好，測量精度高。

1.3虛擬儀器軟件

虛擬儀器軟件可以實現對系統測量結果的計算、存儲、現實以及采集模式的設置等，該軟件的編制采用的是NI公司的圖形化編程語言Labview7.1實現的，其開發程序簡單，比較適用于編制儀器界面，且編制過程中不需要書寫復雜的代碼，內部包含豐富的數學工具，可操作性強，功能強大。

2 測試原理及方法

2.1測試原理

首先需要啟動設計好的緯紗張力測試儀，開啟織機?？棛C主軸零位信號可作為觸發采集信號，采集到觸發信號之后，開始并行采集編碼器A相與張力傳感器的輸出。按預定的采樣點數采集結束后，用軟件方法判斷每個脈沖（即主軸每轉動0·5°）的上升沿，將每個脈沖上升沿所對應的張力測試值取出，然后畫圖。

2.1 測試方法

利用Labview7.1編制好虛擬儀器界面，在儀器面板上配置好三個信號的接入端口，本系統采用硬件觸發采集，編制的緯紗張力測試儀的運行流程圖如圖3所示。具體的測試方法是：（1）事先標定好張力傳感器，計算出k系數（單位g/v），將緯紗張力傳感器安裝在儲緯器和主噴嘴之間的緯紗上，使傳感器與緯紗接觸良好，其輸出線接入SCXI1521上，SCXI1521輸出接采集器的模擬輸入端子；（2）將編碼器安裝在主軸上，A相信號接入采集器的模擬輸入端；（3）對主軸零位。在編碼器Z相信號上接發光二極管，轉動編碼器，當二極管亮時保證織機停在零位，將Z相信號接在采集器的觸發通道上；（4）打開儀器面板（如圖4所示），開啟儀器，準備采集；（5）開啟織機；（6）保存測試曲線。以上過程依據需要，可以多次進行。

3 應用

本系統已經成功在青島天翼集團紅旗紡織機械有限公司對多臺噴氣織機性能的測試。測試時，在相應的位置處裝編碼器和緯紗張力傳感器，將織機零位對好，各個信號輸出接入對應模擬輸入通道。啟動織機，如圖4所示，先打開一起開關，使其處于工作狀態，然后開始對測試參數進行設定，在單機“采集”，系統就會進行測試。下圖4所示為JA11A-280型噴氣織機一次測試的結果。

由于該系統具有數據儲存功能，可以通過數據恢復按鈕調取之前的測試記錄，以對比分心織機的運行性能，另外保存數據的格式為*.txt和*.XLS格式，便于其它語言對數據分析使用，保存的數據具有通用性。

圖4 緯紗張力測試儀前面板及測試結果

4 結語

本系統主要以PXI總線為基礎，是一種比較流行的高性能測試平臺，其可以通過用戶自編程序，定制自己所需的測試任務，且不需要書寫復雜的計算機代碼，

就可快速建立測試系統，實現織機緯紗張力的測試，建立系統快、編程簡單、可靠、系統抗干擾強、測量精確、通用性強等特點。通過改變程序還可實現織機其它性能的測試。因此，該方法具有一定的實用和推廣價值。

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