专利名称：电子提花机选针器智能在线检测装置及其检测方法电子提花机是机电一体化设备，对于提花织造发挥重要作用。近年来更是向 髙速、宽幅、大针数发展，由此也带来新的问题。对于针数比较多的电子提花 机，例如2688针、5120针及更多针数的电子提花机，使用的选针器及驱动板也 就多，选针器中对应于每一针都有一个电磁线圈，而每一个线圈都有一个开关 元件控制， 一旦有一个元件发生故障，就会在布面上造成织疵。在低速的时候, 档车工巡回目视检査，及时停车排除织疵。当车速比较高时，例如450rpm, 2 秒钟织15炜，档车工很难及时发现故障并停车，造成疵布。另一方面，即使在 布面上发现织疵，要从布面上准确找到提花机上故障选针器位置，也非易事。国外比较先进的电子提花机，在驱动板上安装了专用集成电路，除了有驱动 功能，还有在线检测功能，可以在线检测选针器和驱动板相关元件的故障，并 通知织机停车。因为是专用集成电路，因此这一在线检测装置的技术方案并未 公开。另外，这一产品的专用集成电路不是智能元件，因而存在以下缺陷检 测判断故障种类方面不够充分，也不够智能化，在指示故障位置方面不够准确。
本发明就是为了解决现有技术的不足，提出的一种结构简单、容易实现且控 制精确的电子提花机选针器智能在线检测装置。为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为 一种电子提花机选针 器智能在线检测装置，所述的电子提花机包括选针器及驱动选针器的驱动板， 每个选针器包括一个或多个电磁线圈，驱动板上安装有电可控的开关元件，每 个所述的开关元件控制一个电磁线圈的得电与失电，该智能在线检测装置包括 设置在驱动板上用于控制所述的开关元件的导通与截止的智能元件、串联在所 述的开关元件与公共电源之间的电流采样电阻，所述的智能元件具有至少两个 瑜入检测端口、与外部通信的串行通信端口，相应地每个开关元件与线圈的连 接端定义为电压检测端，其对地的电压值为电压检测值；每个电流釆样电阻与开关元件的连接端定义为电流检测端，其对地的电压值为电流检测值，所述的 智能元件的检测端口分别与电压检测端和电流检测端相电连接，所述的智能元 件对电压检测值与电流检测值进行在线实时检测，并通过逻辑运算以得出选针 器及驱动板上相关电路及开关元件工作状态正常与否，并将检测结果通过串行 通信端口及时通知外部控制系统。所述的电压检测值采用高、低电平进行逻辑判断，所述的电压检测端连接 有电阻分压器，通过所述的电阻分压器将电压检测端的电压值调整为与所述的 智能元件检测端口的逻辑电平相适配的电压。所述的电流采样电阻为多个所述的开关元件所公用，智能元件通过内部集 成的模数转换器读取电流检测值，以判断电流检测值是否在正常的范围内。所述的电流采样电阻的阻值为不足l欧姆的毫欧级电阻，在电流采样端连接 有用于放大电流采样值的直流电压放大器。
所述的智能元件还设置有用于向外发出故障报警信号的输出端口，所述的 检测结果有选择地通过故障报警输出端口或串行通信端口输出至外部控制系 统。
所述的串行通信端口为RS485、 SPI、 I2C、 CAN中的一种，所述的故障报 警端口为集电极开路型电路或三态输出电路。
所述的智能元件为CPU、 MPU、 DSP、 FPGA、 CPLD中的一种。 本发明还涉及电子提花机的选针器智能在线检测装置的检测方法，它包括 上电自检和织造过程的实时检测步骤，通过分别控制开关元件的截止与导通、 线圈的得电与失电分别测量对应电压检测值与电流检测值的高低电平状态，以 判断选针器及相关电路工作状态正常与否，判断过程包括如下情况 控制开关元件截止，线圈断电，若
j)电压检测值为高电平，电流检测值为低电平，则判断为正常； k)电压检测值为低电平，电流检测值为低电平，则判断线圈回路开路 故障；
1)电压检测值为低电平，电流检测值有一定电压，则判断开关元件短 路故障；
m)电压检测值为高电平，电流检测值有一定电压，则判断开关元件软 击穿故障； 控制开关元件导通，线圈得电，若n)电压检测值为低电平，电流检测值为正常的线圈导通电流值，则判 断为正常；
o)电压检测值为低电平，电流检测值表示为无电流，则判断线圈回路 开路故障；
p)电压检测值为低电平，电流检测值表示为过髙的电流，则判断线圈 局部短路故障；
q)电压检测值为髙电平，电流检测值表示为过低的电流，则判断开关 元件失效故障；
r)电压检测值为高电平，电流检测值表示为过髙的电流，则判断线圈 短路故障；
上述的检测结果及时通知与智能元件相连接的外部控制系统。
所述的将检测结果及时通知外部控制系统的含义是指在不超过一纬的织造 周期内，凡发生驱动板和选针器的前述故障，均能通知外部控制系统，使得织 机能够及时停车，避免出现织疵。
当检测到所述(g)、 (i)故障时，智能元件立即关断开关元件，以对开关元 件进行过流保护。
本发明具有如下优点
本发明用较低的成本实现了智能在线检测功能，只要该检测装置一上电， 智能元件就可以主动进行检测，如果有线圈短路故障，就可以立即采取措施， 防止故障扩大，从而克服现有用专用集成电路实现的检测装置不能主动检测而 只能由驱动板以外的系统控制来进行检测的缺陷。同时，本发明的检测装置， 其检测对象包括了线圈回路中的各个电气元件线圈、开关元件、电源、连接 线圈的接插件等，从而使得检测的结果更加精确、完善。


附图l为根据本发明所实施的一种电压检测电原理附图2为根据本发明所实施的一种电流检测电原理附图3为根据本发明所实施的带有放大器的电流检测电原理附图4为根据本发明所实施的检测电路部分的电原理附图5为根据本发明所实施的智能元件部分的电原理图。

下面结合附图对本发明的
作进一步详细的说明
图l是根据本发明技术方案所实施的一种电压检测电路原理图，其中，L为 电子提花机上的一个选针器所对应的线圈，T为安装在驱动板上用于控制相应的 线圈得电或失电的开关元件，在本实施例中，该开关元件T为NPN三极管，线圈 L一端通过一接插件与开关元件T的集电极相电连接，线圈L的另一端也通过接 插件与电源正极V16相连接，开关元件T的发射极接地。设定每个开关元件T与 线圈L的连接端为电压检测端，那么其对地的电压值为电压检测值，该值将作为 智能在线检测装置的一个检测输入点。通常线圈驱动电源的电压较髙(本例为 16V)，而智能元件的工作电压较低(3-5V)，为了使得电压检测端的电压值与智 能在线检测装置的检测端口电压相适配，在开关元件T的集电极与发射极之间串 联有分压电阻R1、 R2,这样，图中B处所示的将为实际检测点。
图中电路可知，当三极管T截止时，A点电压应为V16的电压，当T导通时， A点电压应为T的饱和压降，仅0.3V左右。而当线圈短路时，A点相当于直接与 电源短路，不论T是导通还是截止，都不能影响A点的电压。当线圈开路(包括 接插件连接不良)时，A点电压为地电平。因此从分析判断A点的电压可以分析 出线圈回路的上述情况。
A点电压的变化，只有髙或低，因此可以通过B点的分压值与智能元件的输 入口线直接连接，智能元件只做高低电平的逻辑检测。对应于一个选针器中的8 个线圈，会有8个电压检测点，分别驱动8个三极管，可以准确判断出这8个线圈 回路中的上述各种情况。
附图2为根据本发明所实施的一种电流检测电原理图。在线圈回路中串联了
电阻R，此为电流采样电阻，其中I点为电流检测点，实际是检测电阻R上的电压
降。如果三极管T截止，线圈回路中没有电流流过，则电阻上的压降很小。当三
极管T导通时，这一串联回路有电流i，于是在电阻R上产生压降，其电压值Vi
=ir (式中r为电阻R的阻值，i为回路电流值，Vi为电流检测点的电压值)。通常
电流采样电阻R的阻值不能太大，应该远小于线圈的阻值，否则会减小线圈工作
电流，这是不利的。另外，当线圈局部短路时，电流会比正常值增加；三极管
有软击穿现象时，在截止时也会有电流流过，这些都能够从精确检测Vi得到。
因此Vi检测不能只是简单的髙低电平检测，需要是精确的数值检测。
附图3为根据本发明所实施的带有放大器的电流检测电原理图。图中是ii个线圈共用一个电流采样电阻的例子，同时，在电流检测端接有同相直流放大器， 可以把微小的电压信号放大，以利于智能元件通过A/D作精确的数据检测。图中 多个开关元件T发射极相电连接后再与一电流采样电阻R相串联，即电流采样电 阻R为多个开关元件所公用，电流采样电阻为毫欧级电阻，在电流采样端还连接 有用于放大电流采样值的直流电压放大器，这样，根据欧姆定律，图中，VI=K
(11 + 12+...十In) XR,其中，K为放大器增益，II、 12.....In为线圈回路电
流，R为电阻的阻值。这样连接的好处是不需要对于n个线圈分别设置ii个电流检 测点，因而需要n个A/D转换电路。事实上智能元件可以控制某一个开关三极管 导通，而其它三极管截止，此时的电流即为导通回路的电流。智能元件对电流 的检测可以做得非常迅速，例如在毫秒级或10毫秒级，在这样的检测速度下， 即使线圈短路，智能元件立即可以发现，并且关断三极管，这样就保护了三极 管不被热击穿。
在每个三极管都截止的时候，回路中的电流实际不为零，应为各个三极管 截止电流之和。在常温下，NPN三极管的截止电流极小，近似为零。当温度上 升时，三极管的截止电流会上升，同时，运算放大器也会产生温度漂移，这些， 可能产生能够使智能元件检测到的数值。因此，这个电路可以用于检测异常温 升。
附图4为根据本发明所实施的检测电路部分的电原理图。这个电原理图实际 是图3所示的带放大器的电流检测电路与图1所示的电压检测电路的合并，图中 Bl、 B2、 ...B8为电压检测端，Cl、 C2、…C8为开关三极管的控制端，VI为经 过放大的电流检测输出端，可以连接到智能元件的A/D端。具体工作原理不再赘 述。
附图5为根据本发明所实施的智能元件部分的电原理图。
本发明智能在线检测装置，包括一智能元件，如图5所示，该智能元件至少 包括两个检测端口及一个控制端口、 一个用于向外发出故障报警信号的输出端 口、与外部通信的串行通信端口，智能元件可选用CPU、 MPU、 DSP、 FPGA、 CPLD中的一种，串行通信端口为RS485、 SPI、 12C、 CAN中的一种，故障报警 端口采用集电极开路输出型或三态输出电路。图中的智能元件有8个电压检测端 口B1、 B2、 ...B8, 8个控制端口C1、 C2、…C8， 一个A/D输入端口。图5所示的 智能元件的检测端口与控制端口，可以直接与图4所示的相应端口连接，构成完 整的检测装置。同时，该智能元件内部集成有模数转换器A/D，放大器的电压端VI与该模数 转换器的输入口相连接，通过智能元件对电压检测值与电流检测值进行在线实 时检测，并逻辑运算以得出选针器及驱动板上相关电路及开关元件工作状态正 常与否，并将检测结果通过故障报警端口或串行通信端口及时通知外部控制系 统。
需要说明的是，上述技术方案采用了故障报警输出端口及串行通信端口双 重输出的方式完善了这一智能在线检测装置，如果不考虑功能的完善，只采用 故障报警输出端口或只采用串行通信端口输出，也是可行的。在工程上，串行 通信通常组成主从通信网，智能在线检测装置处于从机地位，因此不能主动发 出信号，必须当主机轮询到从机的时候该从机才能发表意见，当故障发生时， 有可能因为主机轮询不及时而耽误时间，或者设计成主机总是非常繁忙地轮询 从机，造成智能元件负担较重。增加了一个故障报警输出端，使智能在线检测 装置有了主动发表意见的权利，可以在不增加智能元件负责的情况下及时把故 障信息发出去，然后再回答系统从串行通信端口发来的査询信息。
具体检测过程包括上电自检和织造过程的实时检测步骤，通过分别控制开 关元件的截止与导通、线圈的得电与失电分别测量对应电压检测值的高低电平 状态与电流检测值的数值，以判断选针器及相关电路工作状态正常与否，判断 过程包括如下情况
控制开关元件截止，线圈断电，若
a) 电压检测值为髙电平，电流检测值为低电平，则判断为正常；
b) 电压检测值为低电平，电流检测值为低电平，则判断线圈回路开路 故障；
c) 电压检测值为低电平，电流检测值为高电平，则判断开关元件短路 故障；
d) 电压检测值为髙电平，电流检测值有一定电压，则判断开关元件软 击穿故障；
控制开关元件导通，线圈得电，若
e) 电压检测值为低电平，电流检测值为正常的线圈导通电流值，则判 断为正常；
f) 电压检测值为低电平，电流检测值表示为无电流，则判断线圈回路 开路故障；g) 电压检测值为低电平，电流检测值表示为过髙的电流，则判断线圈 局部短路故障；
h) 电压检测值为高电平，电流检测值表示为过低的电流，则判断开关 元件失效故障；
i) 电压检测值为髙电平，电流检测值表示为过髙的电流，则判断线圈 短路故障；
上述的检测结果将在不超过一纬的织造周期内通知与智能元件相连接的外 部控制系统，使得织机能够及时停车，避免出现织疵。
在上述检测过程中，当检测到所述(g)、 (i)故障时，智能元件立即关断 开关元件，以对开关元件进行过流保护。
上述结合实施例对本发明的技术构思及特点进行了说明，但上述说明不能 理解为对本发明的技术方案的限定，如本发明的技术方案也可应用于电子多臂 机上，同时，开关元件也不限于NPN型三极管，也可以是PNP型三极管，线 圈回路的连接也并不限定于附图所示的连接，由本发明所提供的实施例可进行 多种等效的变化，但凡根据本发明技术方案的精神实质所做的改变，都应涵盖 在本发明的保护范围之内。


本发明涉及一种电子提花机选针器智能在线检测装置及其检测方法，检测装置包括设置在驱动板上用于控制开关元件的导通与截止的智能元件、串联在开关元件与公共电源之间的电流采样电阻，所述的智能元件具有至少两个检测端口、用于报警的输出端口、与外部通信的串行通信端口，相应地每个开关元件与线圈的连接端定义为电压检测端，其对地的电压值为电压检测值；每个电流采样电阻与开关元件的连接端定义为电流检测端，其对地的电压值为电流检测值，所述的智能元件对电压检测值与电流检测值进行在线实时检测，并通过逻辑运算以得出选针器及驱动板上相关电路及开关元件工作状态正常与否，并将检测结果通过故障报警端口或串行通信端口及时通知外部控制系统。