嵌入式條干均勻度測試裝置及其工作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及紡織品檢測技術領域，具體涉及一種嵌入式條干均勻度測試裝置及其 工作方法。
【背景技術】
[0002] 隨著社會的不斷發展，人們對紡織服裝面料的要求越來越高。既要穿著舒適、風格 獨特、顏色純凈，也要外形美觀、布面勻凈、紋路清晰。紗條（包括細紗、粗紗和條子）的條干 不勻直接影響紡織品外觀質量，條干不勻主要是指沿紗條長度方向線密度不勻的程度。目 前國際上用于測量紗條的條干不勻的方法有很多種，主要以《烏斯特公報》發表的最新指標 作為標準，我國采用《紡織品紗線條干不勻實驗方法》（GB/T3292. 1-2008)。主要采用的測 量方法有三種，分別為測量稱重法、目光檢測法、儀器測量法。測量稱重法操作簡單，但其計 算工作量太大，不適用于一般性的常規測試。目光檢測法使用簡單，具有直觀性，容易為生 產人員所了解，但該方法測得的是短片紗線的直徑不勻，受人的主觀因素影響，重復性差， 而且不易保存。儀器測量法目前采用的主要方法是電容式條干均勻度儀，可信度高且人為 誤差小。通過檢測測量區內一段紗條的直徑變化來獲取紗條線密度條干不均勻度的相關數 據信息，主要用于測量紗條截面不勻。
[0003] 電容式條干均勻度儀是目前技術含量較高，使用最多的紗條條干均勻度測試儀； 目前市場上的電容式條干均勻度測試儀器通常采用計算機或工控計算機來進行整個測試 裝置的機電控制和對數據進行采集處理，如公開號為CN1412547A的中國專利文獻公開的 "虛擬條干均勻度測試儀"、公開號CN101328633A的中國專利文獻公開的"一種氣流傳動式 條干均勻度測量儀"即采用計算機控制和數據處理；又如公開號為CN203360907U的中國專 利文獻公開的"便攜式紗線條干均勻度測試儀"即采用工控機進行控制和數據處理。采用 計算機或工控計算機進行測試裝置的機電控制和對數據進行采集處理，會使得整個測試裝 置體積龐大且價格昂貴，且與測試裝置配套的計算機或工控機長期工作在濕度大、粉塵多 的環境下，故障發生率較高。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的是：提供一種利用低成本、低功耗的嵌入式芯片組成的數控系統替 代傳統測試裝置中的計算機或工控計算機、采用旋轉編碼開關替代傳統測試裝置中計算機 輸入裝置、結構簡單、智能化和性價比更高的嵌入式條干均勻度測試裝置及其工作方法。
[0005] 本發明的技術方案是：本發明的嵌入式條干均勻度測試裝置，包括傳感器電路、 信號調理電路、二相四線步進電機和試樣牽引裝置，上述的信號調理電路與傳感器電路信 號電連接；二相四線步進電機與試樣牽引裝置傳動連接；傳感器電路設置在試樣牽引裝置 處，用于對試樣牽引裝置帶動的被測試樣進行檢測；傳感器電路包括檢測電容極板和與檢 測電容極板相連的電容橋檢測電路；其結構特點是： 還包括第一從單片機、第二從單片機、主控單片機、EEPROM模塊、旋轉編碼開關、存儲 SRAM、傳感器電路、信號調理電路、步進電機驅動芯片、CPLD模塊、緩存SRAM、顯存SRAM和LCD; 上述的第一從單片機和第二從單片機分別與主控單片機信號電連接；主控單片機分別 與旋轉編碼開關和信號調理電路信號電連接；主控單片機與存儲SRAM雙向信號電連接；第 一從單片機與步進電機驅動芯片控制信號電連接；步進電機驅動芯片與二相四線步進電機 的電源端電連接； 上述的第二從單片機還與EEPROM模塊信號電連接；CPLD模塊和緩存SRAM分別與第 二從單片機信號電連接；緩存SRAM和顯存SRAM分別與CPLD模塊雙向信號電連接；IXD與 CPLD模塊信號電連接。
[0006] 進一步的方案是：還包括外存儲模塊；上述的外存儲模塊與主控單片機信號電連 接。
[0007] 進一步的方案是：上述的第一從單片機和第二從單片機分別通過數據信號線、應 答信號線以及片選信號線共三根總線與主控單片機信號電連接；主控單片機與第一從單片 機和第二從單片機米用SPI通{目。
[0008] 進一步的方案是：上述的主控單片機和第二從單片機為STC12LE5A60S2的8051型 號單片機；第一從單片機為內置PWM波發生器和AD轉換的STC12LE5612AD的8051型號單 片機。
[0009] 進一步的方案是：上述的EEPROM模塊為SST29LE020型號的電可擦可編程只讀存 儲器；存儲SRAM、緩存SRAM、顯存SRAM為IS61LV5128AL型號的隨機存取存儲器；CPLD模塊 為XILINXXC95144XL型號的復雜可編程邏輯芯片；IXD為1024*768分辨率的液晶顯示屏。
[0010] 進一步的方案還有：上述的旋轉編碼開關為FORTUNE生產的F-12E系列的旋轉編 碼開關；步進電機驅動芯片為SGS公司生產的高壓、大電流雙全橋式驅動器的L298型號的 芯片。
[0011] 一種上述的嵌入式條干均勻度測試裝置的工作方法，包括以下步驟： ① 參數選擇：裝置上電后自動完成初始化；LCD由主控單片機內置程序驅動自動顯示 測量主界面；根據檢測內容，撥動旋轉編碼開關在LCD顯示的測量主界面上選擇和設定檢 測相關參數； ② 檢測啟動：用旋轉編碼開關選中LCD15顯示的測量主界面上設置的檢測開始按鈕并 按下確認；主控單片機發送啟動命令給第一從單片機；第一從單片機通過步進電機驅動芯 片驅動二相四線步進電機轉動；二相四線步進電機驅動試樣牽引裝置帶動被測條干試樣運 動； ③ 實時檢測：被測條干試樣在試樣牽引裝置帶動下穿過傳感器電路的檢測電容極板， 穿過檢測電容極板之間引起的電容的變化值由傳感器電路的電容橋檢測電路轉化為實時 的電壓信號傳輸給信號調理電路； ④ 檢測信號調理：信號調理電路對傳感器電路發送的實時檢測電壓信號進行放大、整 形及AD轉換后處理后發送給主控單片機； ⑤ 檢測信號實時計算處理：主控單片機接收信號調理電路發送的檢測電壓信號Vs，由 其內置的依據檢測標準編制的軟件程序自動進行計算和處理： 第一步：主控單片機計算被測條干試樣前8秒內的檢測電壓信號數據的平均值Vp，并 將計算結果發送存儲SRAM存儲； 第二步：主控單片機對8秒以后接收的檢測電壓信號Vs首先采用公式Vc= (Vs-Vp) +Vp計算相對誤差Vc;然后再將相對誤差Vc發送存儲SRAM中存儲；同 時主控單片機通過第二從單片機將8秒以后接收的檢測電壓信號Vs數據發送給緩存SRAM 存儲； 第三步：主單片機將相對誤差Vc按照其內置軟件程序預設的疵點標準進行分類計數 并發送存儲SRAM中存儲； ⑥ 實時繪制被測條干不勻曲線圖：緩存SRAM通過第二從單片機接收主控單片機發送 的8秒以后的檢測電壓信號Vs進行存儲；主控單片機通過第二從單片機調用EEPROM模塊 中存儲的字庫文件，驅動CPLD模塊將緩存SRAM中的數據調入顯存SRAM中，同時CPLD模塊 將顯存SRAM中的數據發送給LCD進行實時顯示，并同時在LCD上繪制條干檢測結果不勻曲 線圖； ⑦ 重復步驟③至步驟⑥，直至一管被測條干試樣檢測結束； ⑧ 檢測結果計算與顯示：本次測試結束后，主單片機對相應數據做如下處理： 第一步：主單片機調用存儲SRAM中存儲的相對誤差Vc數據做CV值運算，
，其中，為相對誤差Vc數據序列的第K個數據，N為本次檢測 相對誤差Vc數據的個數，將運算得到的CV值即條干不勻變異系數發送給存儲SRAM(6)存 儲；主控單片機調用存儲SRAM中存儲的CV值通過第二從單片機發送給緩存SRAM存儲，用 于顯示被測條干試樣的CV值； 第二步：主控單片機調用存儲SRAM中存儲的被測條干試樣疵點分類計數的數據通過 第二從單片機發送給緩存SRAM存儲，用于顯示被測條干試樣的各類疵點數； 第三步：主單片機調用存儲SRAM中存儲的相對誤差Vc數據序列，通過離散傅里葉變換 提取不同波長的相對誤差值，并通過第二從單片機將不同波長的相對誤差值數據發送給緩 存SRAM存儲，用于顯示被測條干試樣的波譜圖； 第四步：主控單片機通過第二從單片機調用EEPROM模塊中的字庫文件，驅動CPLD模塊 將緩存SRAM中的數據調入顯存SRAM中；同時CPLD模塊將顯存SRAM中的CV值、各類疵點、 不同波長的相對誤差值數據發送給LCD進行顯示，并同時在LCD上繪制被測條干試樣的波 譜圖。
[0012] 進一步的方案是：上述的步驟⑤中，主控單片機內置的軟件程序所用的檢測標準 根據國標GB/T3292. 1-2008確定。
[0013] 本發明具有積極的效果：（1)本發明的嵌入式條干均勻度測試裝置，其采用低成 本、低功耗的三片采用主從模式結構的嵌入式單片機通過SPI通信方式協同工作，替代傳 統測試裝置中的計算機或工控計算機；采用旋轉編碼開關替代傳統測試裝置中計算機輸入 裝置，從而使得本發明的裝置較之于現有技術而言，實現了整個測試裝置的結構簡單化、小 型化、智能化，大幅度降低了條干測試裝置的硬件成本，使得本發明的裝置較之于現有技術 的裝置，性價比更高，市場競爭能力更強。（2)本發明的嵌入式條干均勻度測試裝置，采用嵌 入式結構