專利名稱：雙波長分光光度法的染液濃度在線檢測裝置及方法
技術領域：
本發明屬于紡織印染自動控制檢測領域，具體是一種雙波長分光光度法的染液濃度在線檢測裝置及方法。
背景技術：
目前，我國印染企業在機械自動控制檢測領域還不太成熟，自動化程度較低，大部分的印染企業一半靠的是自動化程度不高的設備加工控制與處理，一半靠的是有經驗的印染工程師進行相應的印染加工處理。這種半自動化半人工的操作方式，使得生產效率降低而且產品所呈現出質量的好壞在很大的程度上取決于人工經驗，穩定性差、準確性低。因此，有必要提高印染的自動化程度，其自動化的關鍵是對染液中各參數進行檢測從而根據檢測的數據結果判斷做出相應動作。在紡織印染中對染液中的各個參數的檢測是十分重要的，對印染的機械化控制參數要求包括有溫度、濃度、PH值、液位等，這些參數的變化都會影響到產品的質量。現在的染整工藝大都對溫度和速度方面的監測，對含濕率、PH值也有監測，但是對精準染色息息相關的染液濃度在線檢測卻是一片空白。因此，有必要發展一種能夠在線實時監測染液濃度的裝置，為印染企業提高生產效率和精準染色提供服務。

發明內容
為了解決上述技術問題，本發明提供了一種雙波長分光光度法的染液濃度在線檢測裝置及方法。一種雙波長分光光度法的染液濃度在線檢測裝置，其特征在于其包括機械部分、光路部分和電路部分，所述機械部分包括步進電機和正弦機構，所述光路部分包括兩個獨立的單色器，單色器中設置光路系統，光路系統包括衍射光柵、平凹球面反射鏡，電路部分包括穩壓電源、步進電機驅動電路、信號調理電路、泵控制單元、選擇閥控制單元，所述步進電機驅動電路與步進電機連接，步進電機與正弦機構連接，正弦機構與衍射光柵連接，上位機PC與下位機ARM7TDMIS連接，下位機ARM7TDMIS分別與步進電機驅動電路和信號調理電路連接，下位機ARM7TDMIS還通過泵控制單元、選擇閥控制單元與SIA系統連接，信號調理電路分別與溫度傳感器和光電傳感器連接，所述單色器分別與流動比色皿連接，流動比色皿分別與SIA系統、溫度傳感器和光電傳感器連接。所述的檢測裝置，其特征在于所述SIA系統包括雙向泵、選擇閥和儲液器，雙向泵與選擇閥連接，選擇閥與儲液器連接。所述的檢測裝置，其特征在于所述上位機PC與CAN現場總線連接。所述檢測裝置的染液濃度在線檢測方法，其特征在于包括如下步驟
1)在上位機PC上依次設定SIA系統中流路清洗的時間、雙向泵轉動速率、方向變換頻率和運作時間、光路系統中波長大小；
2)運行檢測裝置，上位機PC發送給下位機ARM7TDMIS調零命令，下位機ARM7TDMIS控制步進電機帶動正弦機構的轉動從而使與正弦機構連在一起的衍射光柵轉動，當轉動到一定程度光耦器反饋一個信號給下位機ARM7TDMIS說明已調至零點；
3)上位機PC發送波長設置命令至下位機ARM7TDMIS，下位機ARM7TDMIS帶動步進電機轉動相應的步數使光路達到設置的波長從狹縫射出；
4)上位機PC發送清洗SIA系統流路命令，下位機ARM7TDMIS根據命令執行清洗；
5)上位機PC發送命令控制打開SIA系統的選擇閥使其打開通向染浴一端，隨后上位機PC發送命令使選擇閥轉向稀釋液一端，然后上位機PC發送雙向泵的運轉速率和方向變化頻率命令，將稀釋后的染液通過雙向泵推向儲液器，流入流動比色皿；
6)光電傳感器工作，采集并通過信號調理電路處理數據，然后把處理后的數據發送給PC界面顯示染液濃度，如果染液濃度超出設定濃度范圍會進行報警，同時溫度傳感器工作采集溫度信號，通過信號調理電路處理后發送給下位機ARM7TroMIS和上位機PC ；
7)重復上述步驟進行操作，系統記錄數據并進行統計。本發明的一種雙波長分光光度法的染液濃度在線檢測裝置及方法，可實現在大中小規模染缸生產線對不同染液濃度進行實時在線檢測功能并帶有溫度測量功能，并能實現對檢測數據的記錄、顯示以及對超出設定濃度范圍會實現報警信息等功能。本發明整套系統具有結構簡單、操作方便、測量精確、信息反饋及時、工作效率高等特點，填補了印染企業對精準染色息息相關的染液濃度在線檢測的空白。


圖1是本發明的雙波長分光光度法的染液濃度在線檢測裝置及方法的結構和原理示意圖中，1一上位機PC ；2—下位機ARM7TDMIS ；3—步進電機驅動電路；4一單色器；5—穩壓電源；6 — SIA系統；7—流動比色皿；8—光電傳感器；9一信號調理電路；10—正弦機構；11一光路系統；12—步進電機；13—雙向泵；14一選擇閥；15—儲液器；16—溫度傳感器。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明進行詳細說明。如圖1所示，雙波長分光光度法的染液濃度在線檢測裝置具有機械系統、電路單元、光路系統。本發明的裝置采用兩個獨立的單色器來產生兩束不同波長的光，即使用雙波長分光光度法，結合朗伯比爾定律及ARM7處理器數據處理，從而可以在很大程度上消除混合染液相互干擾或背景干擾大，實現混濁或多組份染液濃度的測量。本系統采用PC控制操作方式，操作人員不需要很強的專業知識而只需要在電腦界面上進行一些簡單的參數設置便可方便的啟動本裝置完成染液濃度測量工作。在啟動本裝置之前，首先需要保證電路單元中的傳感器信號線與信號調理電路正確連接、上位機PC與下位機ARM7TDMIS (即ARM7處理器)通過串口正確連接，光路系統中衍射光柵、平凹球面反射鏡等部件沒有損壞、各位置之間沒有發生變化，SIA系統(即順序注射系統)中選擇閥與雙向泵、儲液器、稀釋液口等正確連接。檢查工作完成后，操作員首先將驅動電路、下位機ARM7TDMIS、SIA系統中泵控制電路和信號調理電路通電，之后下位機ARM7TDMIS處于運行狀態，整個裝置處于待機狀態。準備運行之前，操作員需要在PC界面上設定合適的系統參數，首先需要設置SIA系統中流路清洗的時間，然后設置雙向泵轉動速率、方向變換頻率和運作時間，接著設置光路系統中波長大小。設置好以上參數以后整套系統的前序準備已經完成，系統便可進行濃度測量。操作員點擊“運行”按鈕，上位機PC會將命令發送至下位機ARM7TDMIS中，下位機ARM7TDMIS按照事先設置好的程序根據PC機傳送來的命令執行相對應的動作，系統的工作過程如下
首先該裝置接受到由上位機PC發送給下位機ARM7TDMIS的調零命令，下位機ARM7TDMIS控制步進電機帶動正弦機構的轉動從而使與正弦機構連在一起的光柵轉動，當轉動到一定程度光耦器反饋一個信號給下位機ARM7TDMIS說明已調至零點。緊接著上位機PC發送波長設置命令至下位機ARM7TDMIS，下位機ARM7TDMIS根據程序設計計算帶動步進電機轉動一定步數便可使光路達到設置的波長從狹縫射出。然后，上位機PC發送清洗SIA系統流路命令，下位機ARM7TDMIS根據命令執行清洗的時間。之后上位機PC發送的命令是泵的運轉速率、方向變化頻率命令，下位機ARM7TDNMIS不斷的反復執行命令動作，直到出現停止命令或者是復位命令。首先由上位機PC發送命令控制打開SIA系統的選擇閥使其打開通向染浴一端，隨后上位機PC發送命令使選擇閥轉向稀釋液一端，緊接著將其稀釋后的染液通過雙向泵推向儲液器，流入流動比色皿。在染液稀釋后流入流動比色皿的同時，光電傳感器就開始工作，通過信號調理電路不斷的采集處理數據，然后把處理后的數據發送給PC界面顯示其染液濃度，如果染液濃度超出設定濃度范圍會進行報警。同時溫度傳感器工作采集溫度信號，通過信號調理電路處理后發送給下位機ARM7TroMIS和上位機PC，由于SIA系統稀釋流速等帶來時間、溫度的滯后，該檢測裝置可通過建立溫度、濃度與時間、流速的模型，做到了實時檢測濃度的變化。當系統未出現以上步驟執行可按復位鍵進行重新操作，每次濃度測試完成后，系統自動記錄并進行統計，統計數據可以為日后染色工藝方案提供參照使用。本發明上位機PC可與CAN現場總線連接，實現一臺PC即可測量不同染坊不同染浴染液的濃度。 以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種雙波長分光光度法的染液濃度在線檢測裝置，其特征在于其包括機械部分、光路部分和電路部分，所述機械部分包括步進電機(12)和正弦機構(10)，所述光路部分包括兩個獨立的單色器(4)，單色器(4)中設置光路系統(11)，光路系統(11)包括衍射光柵、平凹球面反射鏡，電路部分包括穩壓電源(5)、步進電機驅動電路(3)、信號調理電路(9)、泵控制單元、選擇閥控制單元，所述步進電機驅動電路(3)與步進電機(12)連接，步進電機(12)與正弦機構(10)連接，正弦機構(10)與衍射光柵連接，上位機PC (1)與下位機ARM7TDMIS (2 )連接，下位機ARM7TDMIS (2 )分別與步進電機驅動電路(3 )和信號調理電路(9 )連接，下位機ARM7TDMIS (2 )還通過泵控制單元、選擇閥控制單元與SIA系統(6 )連接，信號調理電路(9)分別與溫度傳感器(16)和光電傳感器(8)連接，所述單色器(4)分別與流動比色皿(7)連接，流動比色皿(7)分別與SIA系統(6)、溫度傳感器(16)和光電傳感器連接(8)。
2.如權利要求1所述的檢測裝置，其特征在于所述SIA系統(6)包括雙向泵(13)、選擇閥(14)和儲液器(15)，雙向泵(13)與選擇閥(14)連接，選擇閥(14)與儲液器(15)連接。
3.如權利要求1所述的檢測裝置，其特征在于所述上位機PC(1)與CAN現場總線連接。
4.一種使用權利要求1所述檢測裝置的染液濃度在線檢測方法，其特征在于包括如下步驟1)在上位機PC(1)上依次設定SIA系統(6)中流路清洗的時間、雙向泵(13)轉動速率、方向變換頻率和運作時間、光路系統(11)中波長大小；2)運行檢測裝置，上位機PC(1)發送給下位機ARM7TDMIS (2)調零命令，下位機ARM7TDMIS (2)控制步進電機(12)帶動正弦機構(10)的轉動從而使與正弦機構(10)連在一起的衍射光柵轉動，當轉動到一定程度光耦器反饋一個信號給下位機ARM7TDMIS (2)說明已調至零點；3)上位機PC(1)發送波長設置命令至下位機ARM7TDMIS (2)，下位機ARM7TDMIS (2)帶動步進電機(12)轉動相應的步數使光路達到設置的波長從狹縫射出；4)上位機PC(1)發送清洗SIA系統(6)流路命令，下位機ARM7TDMIS (2)根據命令執行清洗；.5)上位機PC(1)發送命令控制打開SIA系統(6)的選擇閥(14)使其打開通向染浴一端，隨后上位機PC (1)發送命令使選擇閥(14)轉向稀釋液一端，然后上位機PC (1)發送雙向泵(13)的運轉速率和方向變化頻率命令，將稀釋后的染液通過雙向泵(13)推向儲液器(15)，流入流動比色皿(7)；.6 )光電傳感器(8 )工作，采集并通過信號調理電路(9 )處理數據，然后把處理后的數據發送給PC界面顯示染液濃度，如果染液濃度超出設定濃度范圍會進行報警，同時溫度傳感器(16 )工作采集溫度信號，通過信號調理電路(9 )處理后發送給下位機ARM7TD匪IS (2 )和上位機PC (1)；.7)重復上述步驟進行操作，系統記錄數據并進行統計。
全文摘要
本發明公開了一種基于雙波長分光光度法的染液濃度在線檢測裝置及方法，包括基于ARM7的控制系統、雙單色器、SIA系統和電路系統。本發明能夠實現在大中小規模染缸中對染液濃度的在線實時監測功能并帶有溫度測量功能，并能實現對檢測數據的記錄、顯示以及超出設定濃度范圍會實現報警信息等功能。本發明整套系統具有結構簡單、操作方便、測量精確、信息反饋及時、工作效率高等特點。
文檔編號D06B23/28GK102560940SQ20121000722
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月11日 優先權日2012年1月11日
發明者張建新, 徐文杰, 田彥杰, 許珺 申請人:浙江理工大學