摘 要:本发明公开有基于张力动态反馈的亚麻纱智能导纱集束装置，属于纺织工程技术领域，具体包括用于对多个线筒进行环形悬吊安装的悬吊架，悬吊架下方设有渐进集束架；本发明是通过设置空间锥形结构的渐进集束架，通过“空间分层”实现“渐进集束”，基于临近集束点张力检测反馈以及基于临近上方对对应纱线施加一个可控的摩擦阻力进行张力调节，实现以“集束点张力均衡”为目标的闭环控制逻辑，其动态调节原理不是改变路径长度，而是规避传统的通过改变纱线路径方向，以及长度路径而导致的不同纱线件间存在固有张力差的问题，总结为从“位移路径控制”到“力控制”的转变，有效的解决在现有技术中无法克服的动态张力不匀问题。
权利要求书
1.基于张力动态反馈的亚麻纱智能导纱集束装置，包括用于对多个线筒（2）进行环形悬吊安装的悬吊架（1），其特征在于：所述悬吊架（1）下方设有渐进集束架，其包括沿竖直方向同轴心分层设置的第一环形架（3）、第二环形架（4）、第三环形架（5）、集束套（6），第一环形架（3）、第二环形架（4）、第三环形架（5）、集束套（6）由上至下外直径逐渐缩小，所述第一环形架（3）、第二环形架（4）以及第三环形架（5）的周壁上分别环形安装有多个第一导线辊（301）、第二导线辊（401）以及第三导向辊（501），每个第三导向辊（501）处均安装有张力传感器（502）；
所述第二环形架（4）内部设有与其同轴心设置且与悬吊架（1）底部固定安装的摩擦驱动集成模块（7），所述摩擦驱动集成模块（7）包括集成控制箱（71）、环形分布于集成控制箱（71）四周壁的执行器（72）以及固定安装于执行器（72）驱动端的摩擦压片（73），多个摩擦压片（73）与多个第三导向辊（501）内外一一对应设置。
2.根据权利要求1所述的基于张力动态反馈的亚麻纱智能导纱集束装置，其特征在于：所述第一环形架（3）、第二环形架（4）以及第三环形架（5）上均环形开设有多个导纱槽，上下设置的导纱槽内外开口交错设置。
3.根据权利要求2所述的基于张力动态反馈的亚麻纱智能导纱集束装置，其特征在于：所述第一导线辊（301）、第二导线辊（401）以及第三导向辊（501）均是由安装于导纱槽内的固定辊以及转动安装于固定辊中部的转动辊组成，张力传感器（502）嵌设安装于固定辊上并与转动辊相适配安装。
4.根据权利要求1所述的基于张力动态反馈的亚麻纱智能导纱集束装置，其特征在于：所述集束套（6）内部开设有由上至下内径逐渐缩小的锥形集束孔（601），且锥形集束孔（601）上下端开口均设有圆形倒角。
5.根据权利要求1所述的基于张力动态反馈的亚麻纱智能导纱集束装置，其特征在于：位于所述第二环形架（4）处的导纱槽开口朝内设置，所述摩擦压片（73）贯穿导纱槽并延伸至第二导线辊（401）处。
6.根据权利要求1所述的基于张力动态反馈的亚麻纱智能导纱集束装置，其特征在于：所述摩擦压片（73）面向第二导线辊（401）一侧开设有与转动辊外圆周面相适配的弧形压面，且弧形压面的上下部均设有倒圆角。
7.根据权利要求1所述的基于张力动态反馈的亚麻纱智能导纱集束装置，其特征在于：所述集成控制箱（71）内部安装有控制面板，控制面板内设有单纱张力采集模块、张力反馈模块以及动态张力调节模块；
单纱张力采集模块通讯连接张力传感器（502），用于实时采集即将集束前的单缕纱线的牵引张力，标记为实时张力，发送至张力反馈模块；
张力反馈模块用于接收实时张力，调取设定标准张力，计算出单根纱线的张力偏差，根据张力偏差获得所需的张力校正值，并生成对应的控制指令发送至动态张力调节模块；
动态张力调节模块用于将控制指令发送至对应于该纱线的执行器（72），执行器（72）调整摩擦压片（73）对第二导线辊（401）施加摩擦阻力的压力控制量。
8.根据权利要求1 7任一项所述的基于张力动态反馈的亚麻纱智能导纱集束装置的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、多根纱线分别由线筒（2）导入渐进集束架结构，引导纱线从环形各个方向由上至下朝中心轴线收拢，通过集束套（6）穿出后完成集束；
步骤二、在集束过程中，第三导线辊（501）处的张力传感器（502）实时检测单根纱线的牵引张力，比较检测张力与设定标准张力，获得张力校正值，生成调节指令发送给对应纱线的执行器（72）；
步骤三、执行器（72）根据调节指令调整摩擦压片（73）对第二导线辊（401）施加摩擦阻力的压力控制量，将纱线张力调整到设定标准张力，促使多根纱线在集束套（6）处的张力达到均衡。
技术领域
本发明涉及纺织工程技术领域，更具体地说，涉及基于张力动态反馈的亚麻纱智能导纱集束装置。
背景技术
在亚麻纱的后续加工如整经、织造过程中，经常需要将多根单纱合并成一股，即集束。
传统的导纱集束工艺通常是采用固定的导纱器、张力片或陶瓷眼等被动元件对纱线进行引导和集束，而亚麻纤维本身具有刚性大、弹性差、条干不均匀、毛羽多等特点，这就导致其在运行过程中张力极易产生波动，这种波动主要来源于：纱线本身的不匀、设备机械振动、卷装成形变化等情况。
目前，大多是通过导纱器、张力片等被动元件对纱线施加一个基础且大致均匀的张力，如专利号为CN217418886U公开的一篇专利，该专利是采用多级固定板进行逐级集束，通过调节固定板的间距来预设一个静态的张力环境，本质是一种“开环”控制属于被动机械调节，没有实时监测和自动控制，“静态粗调”无法应对“动态波动”；此外，当固定板水平移动后，会导致通往同一个下游集束孔的两股纱线的路径长度发生不对称变化，进而造成纱线本身发生随机、不同步的张力波动，存在张力调节弊端。
为此，针对在现有技术中的实际问题，现提出基于张力动态反馈的亚麻纱智能导纱集束装置。
发明内容
本发明目的在于解决实际问题，现提供基于张力动态反馈的亚麻纱智能导纱集束装置，基于临近集束点张力检测反馈以及基于临近上方对对应纱线施加一个可控的摩擦阻力进行张力调节，实现以“集束点张力均衡”为目标的闭环控制逻辑，规避传统的通过改变纱线路径方向，以及长度路径而导致的不同纱线件间存在固有张力差的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：基于张力动态反馈的亚麻纱智能导纱集束装置，包括用于对多个线筒进行环形悬吊安装的悬吊架，所述悬吊架下方设有渐进集束架，其包括沿竖直方向分层设置且同轴心固定分布的第一环形架、第二环形架、第三环形架、集束套，第一环形架、第二环形架、第三环形架、集束套由上至下外直径逐渐缩小，所述第一环形架、第二环形架以及第三环形架的周壁上分别环形安装有多个第一导线辊、第二导线辊以及第三导向辊，其中每个第三导向辊处均适配安装有张力传感器；
所述第二环形架内部设有与其同轴心设置且与悬吊架底部固定安装的摩擦驱动集成模块，所述摩擦驱动集成模块包括集成控制箱、环形分布于集成控制箱四周壁的执行器以及固定安装于执行器驱动端的摩擦压片，多个摩擦压片与多个第三导向辊内外一一对应设置。
进一步的，所述第一环形架、第二环形架以及第三环形架的周壁上均环形开设有多个导纱槽，上下交错设置的导纱槽内外开口交错设置，导纱槽用于安装第一导线辊、第二导线辊以及第三导线辊。
进一步的，所述第一导线辊、第二导线辊以及第三导向辊均是由安装于导纱槽内的固定辊以及转动安装于固定辊中部的转动辊组成，张力传感器嵌设安装于固定辊上并与转动辊相适配安装。
进一步的，所述集束套内部开设有由上至下内径逐渐缩小的圆锥形结构的锥形集束孔，且锥形集束孔上下端开口均设有圆形倒角。
进一步的，多个所述执行器环形集成安装于集成控制箱内，位于所述第二环形架处的导纱槽开口朝内设置，所述摩擦压片贯穿导纱槽并延伸至第二导线辊处。
进一步的，所述摩擦压片面向第二导线辊一侧开设有与转动辊外圆周面相适配的弧形压面，且弧形压面的上下部均设有倒圆角，形成一种“抱合”或“对辊”的结构。
进一步的，集成控制箱内部安装有控制面板，控制面板内设有单纱张力采集模块、张力反馈模块以及动态张力调节模块；
所述单纱张力采集模块通讯连接张力传感器，用于实时采集即将集束前的单缕纱线的牵引张力，标记为实时张力，发送至张力反馈模块；
张力反馈模块用于接收实时张力，调取设定标准张力，计算出单根纱线的张力偏差，根据张力偏差获得所需的张力校正值，并生成对应的控制指令发送至动态张力调节模块；
动态张力调节模块用于将控制指令发送至位于上方调节层所对应该纱线的执行器，执行器调整摩擦压片对第二导线辊施加摩擦阻力的压力控制量，从而改变该纱线的运行张力。
其中，本发明还提出基于张力动态反馈的亚麻纱智能导纱集束装置的使用方法，包括以下步骤：
步骤一、多根纱线分别由线筒导入渐进集束架结构，引导纱线从环形各个方向由上至下朝中心轴线收拢，通过集束套穿出后完成集束；
步骤二、在集束过程中，第三导线辊处的张力传感器实时检测单根纱线的牵引张力，比较检测张力与设定标准张力，获得张力校正值，生成调节指令发送给对应纱线的执行器；
步骤三、执行器根据调节指令调整摩擦压片对第二导线辊施加摩擦阻力的压力控制量，将纱线张力调整到设定标准张力，促使多根纱线在集束套处的张力达到均衡。
相比于现有技术，本发明的优点在于：
1、本方案是通过设置空间锥形结构的渐进集束架，通过“空间分层”实现“渐进集束”，基于临近集束点张力检测反馈以及基于临近上方对对应纱线施加一个可控的摩擦阻力进行张力调节，实现以“集束点张力均衡”为目标的闭环控制逻辑，其动态调节原理不是改变路径长度，而是规避传统的通过改变纱线路径方向，以及长度路径而导致的不同纱线件间存在固有张力差的问题，总结为从“位移路径控制”到“力控制”的转变，有效的解决在现有技术中无法克服的动态张力不匀问题。
2、以上述内容为基础，本方案中的摩擦驱动集成模块由集成控制箱、执行器以及摩擦压片构成，其中的摩擦压片为与转动辊相适配的“抱合”或“对辊”结构，扩大并均匀化摩擦接触面，更大的接触面积意味着在相同的总压力下，单位面积上的压强更小，这减少纱线表面纤维的磨损和损伤风险，同时，均匀的压力分布使得摩擦力更加稳定和可预测，极大地提升张力控制的精度和线性度。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图1
图2为本发明的悬吊架与渐进集束架、摩擦驱动集成模块结合处的结构示意图；
图2
图3为本发明的渐进集束架的拆分图；
图3
图4为本发明的第二环形架与摩擦驱动集成模块结合处的结构示意图；
图4
图5为本发明的第二环形架与摩擦驱动集成模块结合处的剖视图；
图5
图6为本发明的纱线由渐进集束架向下导纱集束时的截面图；
图6
图7为本发明的纱线由渐进集束架向下导纱集束时的剖视图。
图7
图中标号说明：
1、悬吊架；2、线筒；3、第一环形架；301、第一导线辊；4、第二环形架；401、第二导线辊；5、第三环形架；501、第三导向辊；502、张力传感器；6、集束套；601、锥形集束孔；7、摩擦驱动集成模块；71、集成控制箱；72、执行器；73、摩擦压片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。
实施例一：本发明公开有基于张力动态反馈的亚麻纱智能导纱集束装置，请参阅图1 图3，包括用于对多个线筒2进行环形悬吊安装的悬吊架1，悬吊架1下方设有渐进集束架，其包括沿竖直方向分层设置且同轴心固定分布的第一环形架3、第二环形架4、第三环形架5、集束套6，第一环形架3、第二环形架4、第三环形架5以及集束套6上下两两之间通过V型支撑架固定安装，第一环形架3、第二环形架4、第三环形架5、集束套6由上至下外直径逐渐缩小，第一环形架3、第二环形架4以及第三环形架5的周壁上分别环形安装有多个第一导线辊301、第二导线辊401以及第三导向辊501，其中每个第三导向辊501处均适配安装有张力传感器502。
针对渐进集束架更为详细的，第一环形架3、第二环形架4以及第三环形架5的周壁上均环形开设有多个导纱槽，上下交错设置的导纱槽内外开口交错设置，导纱槽用于安装第一导线辊301、第二导线辊401以及第三导向辊501，第一导线辊301、第二导线辊401以及第三导向辊501均是由安装于导纱槽内的固定辊以及转动安装于固定辊中部的转动辊组成，张力传感器502嵌设安装于固定辊上并与转动辊相适配安装，用于实时检测临近集束点的纱线张力；
集束套6内部开设有由上至下内径逐渐缩小的圆锥形结构的锥形集束孔601，且锥形集束孔601上下端开口均设有圆形倒角，多根纱线分别由线筒2朝渐进集束架导入，导纱线从环形各个方向平稳地由上至下朝中心轴线收拢，由集束套6穿出后完成集束，将来自多个独立筒子的亚麻单纱，以可控的方式引导、合并成一股结构均匀、张力一致的集束纱，这种空间锥形结构自然地引导纱线从环形各个方向平稳地由上至下朝中心轴线收拢，通过“空间分层”实现“渐进集束”，直径逐层缩小的环形架使纱线以平滑的曲线自然收拢，避免了急转弯和剧烈摩擦，有效减少了毛羽和损伤。
请参阅图4 图7，第二环形架4内部设有与其同轴心设置且与悬吊架1底部固定安装的摩擦驱动集成模块7，摩擦驱动集成模块7包括集成控制箱71、环形分布于集成控制箱71四周壁的执行器72以及固定安装于执行器72驱动端的摩擦压片73，执行器72选用微型电动推杆或压电致动器，多个摩擦压片73与多个第三导向辊501内外一一对应设置；
多个执行器72环形集成安装于集成控制箱71内，位于第二环形架4处的导纱槽开口朝内设置，摩擦压片73贯穿导纱槽并延伸至第二导线辊401处，位于集束套6集束点上方的张力传感器实时测量张力值，以摩擦压片73进行可控摩擦力调节，纱线由转动辊与摩擦压片73贴合面导出，通过一个受控的执行器72，输出一个精确的“力”，该力直接转化为对纱线的“摩擦阻力”，从而实现对张力的线性、直接控制，以“所有单纱在集束点张力一致”为唯一目标。
此外，需要补充的是，摩擦压片73面向第二导线辊401一侧开设有与转动辊外圆周面相适配的弧形压面，且弧形压面的上下部均设有倒圆角，形成一种“抱合”或“对辊”的结构，并在弧形压面的上、下边缘即纱线进入和离开的方向加工出大半径的圆角或斜面，形成光滑的喇叭口，极大改善纱线通过性，杜绝干涉牵引，扩大并均匀化摩擦接触面，更大的接触面积意味着在相同的总压力下，单位面积上的压强更小，这减少了纱线表面纤维的磨损和损伤风险，同时，均匀的压力分布使得摩擦力更加稳定和可预测，极大地提升张力控制的精度和线性度。
实施例二：集成控制箱71内部安装有控制面板，控制面板内设有单纱张力采集模块、张力反馈模块以及动态张力调节模块；
单纱张力采集模块通讯连接张力传感器502，用于实时采集即将集束前的单缕纱线的牵引张力，标记为实时张力，发送至张力反馈模块，张力反馈模块用于接收实时张力，调取设定标准张力，计算出单根纱线的张力偏差，根据张力偏差获得所需的张力校正值，并生成对应的控制指令发送至动态张力调节模块；
具体的，张力校正值的获得过程包括：建立执行器控制摩擦压片对纱线的产生摩擦阻力的压力与张力偏差的关系模型，该关系模型为机器学习模块，使用机器学习模型（例如神经网络）来根据历史数据（实时张力、张力偏差、纱线速度、摩擦系数）直接计算出压力控制量，机器学习方法能够适应摩擦系数的变化，故而为了提高压力控制量获得的精准度，将当前张力、张力偏差、纱线速度、摩擦系数等作为特征，训练一个模型来预测最佳压力控制量。
动态张力调节模块用于将控制指令发送至位于上方调节层所对应于该纱线的执行器72，执行器72调整摩擦压片73对第二导线辊401施加摩擦阻力的压力控制量，从而改变该纱线的运行张力，比较各临近集束点的实时张力，并独立驱动各摩擦阻力调节执行器，动态地将所有纱线的张力向目标标准值收敛，其调节原理不是改变路径长度，而是直接对纱线施加一个可控的、可精确测量的摩擦阻力，规避传统的通过改变纱线路径方向，以及长度路径而导致的不同纱线件间存在固有张力差的问题。
结合实施例一、二，本发明还提出基于张力动态反馈的亚麻纱智能导纱集束装置的使用方法，包括以下步骤：
步骤一、多根纱线分别由线筒2导入渐进集束架结构，引导纱线从环形各个方向由上至下朝中心轴线收拢，通过集束套6穿出后完成集束；
步骤二、在集束过程中，第三导线辊501处的张力传感器502实时检测单根纱线的牵引张力，比较检测张力与设定标准张力，获得张力校正值，生成调节指令发送给对应纱线的执行器72；
步骤三、执行器72根据调节指令调整摩擦压片73对第二导线辊401施加摩擦阻力的压力控制量，将纱线张力调整到设定标准张力，促使多根纱线在集束套6处的张力达到均衡。
综上所示：是通过设置空间锥形结构的渐进集束架，通过“空间分层”实现“渐进集束”，基于临近集束点张力检测反馈以及基于临近上方对对应纱线施加一个可控的摩擦阻力进行张力调节，实现以“集束点张力均衡”为目标的闭环控制逻辑，其动态调节原理不是改变路径长度，而是规避传统的通过改变纱线路径方向，以及长度路径而导致的不同纱线件间存在固有张力差的问题，总结为从“位移路径控制”到“力控制”的转变，有效的解决在现有技术中无法克服的动态张力不匀问题。
以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。
文章摘自国家发明专利，基于张力动态反馈的亚麻纱智能导纱集束装置，发明人:余若晖，薛吓峰，申请号:202511618006.X，申请日:2025.11.06。
