专利名称：一种纱线运动状态的检测方法及其装置的制作方法纺纱机在工作过程中需要检测纱线的运动状态， 一旦检测到纱线停止运动或者断 纱则需要及时控制主机停转，以防止因为断纱而形成织造面料有破洞、断针或跳纱等 缺陷。现有技术中，如专利号为ZL92104754.1 (公告号为CN1052209C)的中国发明专利 《由光传感器前纱线运动来定纺织机中的状态的方法及装置》公开了一种用于确定被 送入纺织机器中的纱线运动或停止状态的方法和装置，该专利采用将被测纱线放置于 光发射器和光电感应器中间的方法，根据纱线的形状和位置的变化产生电信号，并通 过该电信号来操作纺织机的操作部件。但是采用上述专利的检测方法是通过前后纱线 的形状或位置来确定纱线的运动状态，涉及形状或位置检测的算法相对复杂，而且需 要用到较为昂贵的PSD传感器，由于纱线本身投影面积小，在实际检测时只能依靠增 加PSD传感器的感应区长度或增加光发射管的数量来加大纱线的有效感应区，由于该 PSD传感器的高输出阻抗和低信号幅度，对前置信号放大电路有很高的要求，而且对 于细小纱线比较不敏感。又如专利号为ZL200820082364.9的中国实用新型《一种纱线运动状态光电检测装 置》涉及一种纱线运动状态光电检测装置，该装置以非接触的方式检测纱线，在纱线 的同一侧设置光发射单元和光接收单元，光发射单元所射出的光线与被测纱线所构成 的夹角为入，反射光线与被测纱线所构成的夹角为P，光接收单元将反射光线的光强 度转换成电压信号输送至电压信号处理模块。本专利通过将光信号转换为电信号的方 式实现对纱线运动状态的检测，比前一专利的检测方法要简单，但是，在本专利中， 光发射单元和光接收单元位于纱线的同一侧，为了有效检测纱线的运动状态，需要合 理的设置发射光和纱线的角度入、接受光和纱线的角度P以及光发射强度这几个参数，特别是对于角度A和角度e设计要求较高，增加了设计难度，而且检测时调试角度的过程也较为麻烦，因此，还有待于作进一步的改进。
本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种使得电路4结构更为简单且容易检测的纱线运动状态的检测方法。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种实现所述纱线运动状态的检测方法 的装置，该装置结构简单、成本低，可普遍用于对各种纱线的运动状态的检测。
本发明解决第一个技术问题所采用的技术方案为 一种纱线运动状态的检测方 法，所述纱线在一光发射单元和一具有光敏表面的光接收单元之间运动，其特征在 于-
设置一个由所述的光发射单元直接产生的平行光区域，所述光接收单元在该平行 光区域内检测所述纱线的运动状态；
所述纱线通过所述的平行光区域送入纺纱机，并且，该纱线可自由移动地通过所 述的平行光区域；
相对所述光接收单元的光敏表面，确认移动的纱线在固定时间间隔内所引起的所 述平行光区域的光强度变化，基于该平行光区域的光强度变化，产生一可变的电信 号；
在固定时间间隔内，所述电信号相对于参考信号的变化，产生一指明所述纱线运 动状态的输出信号；
所述纺纱机的操作部件接收所述输出信号并执行停机或正常工作的操作指令。 由于纱线表面并非光滑，纱线在运动过程中其表面的光学特性会随之不断地变 化，为了获得该纱线表面的光学特性变化值，所述的参考信号对应于当前状态相对于 所述固定时间间隔之前的纱线状态的信号，所述的固定时间间隔可以尽量小，以提高 检测的精度。
本发明解决第二个技术问题所采用的技术方案为该装置包括有一可产生平行光 的光发射单元和一具有光敏表面的光接收单元，其中，所述的光发射单元包括有一具 有宽幅射角的光发射器以及一设置在该光发射器前方的透镜，所述光发射器发射的光 信号经所述透镜即形成所述的平行光区域，所述纱线在该平行光区域内自由运动，所 述光接收单元的光敏表面直接接收所述平行光区域的光信号，并且，所述光接收单元 通过一检测电路将所述光接收单元接收到的平行光区域的光强度变化转换为指示所述 的纱线运动状态的输出信号。
作为优选，所述的光发射器可为普通的发光二级管或者红外发光二极管，所述的 光接收单元为孪生PIN型光敏二极管，采用孪生PIN型光敏二极管可以有效避免环境光 变化的干扰，提高检测精度。
作为优选，所述检测电路可以以单片机为核心，还包括有运放、第一电容和第二 电容，其中，所述的发光二极管的阳极和直流电源正极相连，该发光二极管的阴极经 第四电阻和所述单片机的P1.7引脚相连，所述PIN型光敏二极管的第一光敏二极管的阴 极和所述直接电源正极相连，该第一光敏二极管的阳极一路经第一电阻接地，另一路经所述的第一电容和所述运放的负极输入端相连，所^PIN型光敏二极管的第二光敏二 极管的阴极和所述直流电源正极相连，该第二光敏二极管的阳极一路经第二电阻接 地，另一路经第二电容和所述运放的正极输入端相连，所述运放的输出端经第五电阻 和所述单片机的1>3.2脚相连，所述运放的负极输入端经第三电阻和该运放的输出端相 连，所述单片机的？1.2引脚产生所述的输出信号和纺纱机的控制信号端相连。考虑到 运放只有在正负输入端有压差时才会产生触发信号，采用孪生PIN型光敏二极管作为光 接收单元可以避免环境光强弱的变化引起的干扰，提高检测的可靠性。
所述的光接收单元可以为现有的各种光敏元器件，作为优选，还可以采用硅光电 池，硅光电池具有和孪生PIN型光敏二极管相同的特性，可以避免环境光变化的干扰， 提高检测精度。
与现有技术相比，本发明的优点在于采用将光信号强度转换为电信号的方法实 现对纱线运动状态的检测，光信号强度的检测可以采用现有各种光敏元器件，光敏元 器件相比较于位置和图像传感器更为容易获得且成本较低，实用性更强；并且，本发 明的检测方法是通过纱线表面光学特性的变化，即纱线运动而引起的光强度变化作为 检测信号，检测电路只需分析在固定时间间隔内是否有光强度变化的信号输入，若 有，则纱线为正常运动状态，若无，则纱线为停止或断纱状态，这种检测方法使得电 路结构更为简单，检测过程更加容易，不仅降低了设计成本，也提高了检测效率。


图l为本发明实施例的纱线检测装置的结构示意图。 图2为本发明实施例的纱线检测电路原理图。

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，为本发明实施例的纱线检测装置的结构示意图，该装置包括有分别位 于纱线4两侧的一可产生平行光的光发射单元1和一具有光敏表面211的光接收单元2组 成，其中，光发射单元l包括有一具有宽幅射角的光发射器ll以及一设置在该光发射器 11前方的透镜12，为能保证经光发射器11发射的光源能形成一平行光区域3，所述的透 镜12为一凸透镜，光信号经该凸透镜后即形成平行光区域3，纱线4在该平行光区域3内 自由运动，光接收单元1的光敏表面直接接收平行光区域3的光信号，并且，光接收单 元1通过一检测电路将光接收单元2接收到的平行光区域3的光强度变化转换为指示纱线 运动状态的输出信号。
本实施例的纱线运动检测方法如下
设置一个由光发射单元1直接产生的平行光区域3，光接收单元2在该平行光区域3内检测纱线4的运动状态；
纱线4通过平行光区3域送入纺纱机，并且，该纱线4可自由移动地通过平行光区域
3;
相对光接收单元2的光敏表面211，确认移动的纱线4在固定时间间隔内所引起的平 行光区域3的光强度变化，基于该平行光区域3的光强度变化，产生一可变的电信号；
在固定时间间隔内，电信号相对于参考信号的变化，产生一指明纱线运动状态的 输出信号；
纺纱机的操作部件接收所述输出信号并执行停机或正常工作的操作指令。 为了获得较好的检测效果，防止环境光变化对光强度变化检测的干扰，本实施例
在发射端采用了发光二极管作为光发射器，而在接收端采用了孪生PIN型光敏二极管作
为光接收单元。
图2为本实施例的检测电路原理图，该检测电路以一单片机U2为核心，还包括有 运放U1、第一电容C1和第二电容C2，其中，作为光发射器的发光二极管IDR的阳极和 直流电源正极VCC相连，该发光二极管DDR的阴极经第四电阻R4和单片机U2的P1.7引 脚相连，PIN型光敏二极管D的第一光敏二极管D1的阴极和直接电源正极VCC相连，该 第一光敏二极管D1的阳极一路经第一电阻R1接地GND，另一路经第一电容C1和运放 Ul的负极输入端b相连，PIN型光敏二极管D的第二光敏二极管D2的阴极和直流电源正 极VCC相连，该第二光敏二极管D2的阳极一路经第二电阻R2接地，另一路经第二电容 C2和运放Ul的正极输入端a相连，运放Ul的输出端c经第五电阻R5和单片机U2的P3.2 脚相连，运放Ul的负极输入端b经第三电阻R3和该运放Ul的输出端c相连，单片机U2 的？1.2引脚产生一输出信号011话口纺纱机的控制信号端相连。
该检测电路的工作原理为
经发光二极管IDR发出的光源通过透镜12形成平行光区域3，并照射到PIN型光敏 二极管D的光敏表面211上，纱线4和平行光区域3是垂直的。
当纱线4处于静止或者断纱(无纱线)状态时，P1N型光敏二极管D直接接收发光 二极管IDR的光信号，且PIN型光敏二极管D上的光强度不变，这样一来，设定当运放 Ul的负极输入端b和正极输入端a之间没有压差时，该运放Ul的输出端c无变化的电信 号，于是，当单片机U2的P3,2引脚输入无变化电信号时，该单片机112在？1.2引脚就输 出一低电平或高电平作为输出信号给纺纱机的控制器，告知当前纱线为静止或断纱 (无纱线)状态；
当纱线4处于正常运动状态时，因为纱线表面并非光滑，分布有不均匀布置的毛 刺，并且，纱线在运动过程中会有微弱的摆动，这样一来，光接收端的PIN型光敏二极 管D的光敏表面由于受纱线的遮挡而会产生变化的光强度信号，由于第一光敏二极管
7Dl和第二光敏二极管D2分别和运放Ul的正极输入端a和负极输入端b相连，使得运放 Ul的正极输入端a和负极输入端b之间会产生一定的压差，变化的光强度信号于是通过 运放U1放大后送入单片机U2，设定当运放Ul的正极输入端a和负极输入端b之间有压差 时，该运放m的输出端c会产生变化的电信号，于是，当单片机m的P3,2引脚接收到 变化的电信号时，该单片机U2的P12引脚就输出一低电平或高电平作为输出信号给纺 纱机的控制器，告知当前纱线为正常运动状态。
考虑到运放Ul只有当正极输入端a和负极输入端b有压差时才会在输出端c产生触 发信号，为了避免环境光强弱变化引起的光强度变化的干扰，因此，在本实施例中采 用了孪生PIN型光敏二极管D，该孪生PIN型光敏二极管D包括有第一光敏二极管D1和 第二光敏二极管D2，可以分别和运放Ul的正极输入端a和负极输入端b相连，运放U1只 能将纱线运动而产生的光强度变化信号放大，可以有效避免环境光强弱变化而引起的 光强度变化干扰，提高了检测精度，保证了检测的可靠性。


一种纱线运动状态的检测方法，其特征在于设置一个由光发射单元直接产生的平行光区域，光接收单元在该平行光区域内检测纱线的运动状态；纱线通过平行光区域送入纺纱机；相对光接收单元的光敏表面，确认移动的纱线在固定时间间隔内所引起的平行光区域的光强度变化，基于该平行光区域的光强度变化，产生一可变的电信号；在固定时间间隔内，电信号相对于参考信号的变化，产生一指明纱线运动状态的输出信号；纺纱机的操作部件接收输出信号并执行停机或正常工作的操作指令。与现有技术相比，本发明采用将光信号强度转换为电信号的方法实现对纱线运动状态的检测，这种检测方法使得电路结构更为简单，检测过程更加容易，不仅降低了设计成本，也提高了检测效率。