一种射频读写器及使用该射频读写器的细纱机

1.一种射频读写器，其特征在于该射频读写器主要包括外壳、读写器天线、提手、指示灯、按钮、旋钮、电池、电路板、充电插座、连接件、通信天线和移动机构；所述外壳为矩形盒体，包括前面板和后面板；所述电路板包括主电路板和充电电路板；所述读写器天线利用连接件与外壳连接，提手安装在外壳的上部；指示灯、按钮及旋钮分别安装在外壳的前面板上；主电路板和充电电路板均安装在外壳的内壁上，并用导线分别与所述读写器天线、指示灯、按钮及旋钮相连接；外壳的内壁下部有电池槽，电池槽与安装在外壳上的充电插座电连接；所述移动机构主要包括执行元件和运动部件，执行元件安装在外壳形成的内腔中，并固定在外壳后面板的内壁上，运动部件安装在外壳后面板的外壁上；所述的运动部件为在射频读写器装有两组滚轮，分别为两个上滚轮与两个下滚轮，上滚轮两端的轴分别插入带轴承的轴承座内的轴承内，其中一端的轴承座固定在射频读写器外壳上，另一端的轴承座固定在支撑架上，支撑架固定于射频读写器外壳上；下部滚轮采用弹簧加压，下部滚轮利用轴承安装在下滚轮轴上，下滚轮轴两端固定在两块固定板上，两块固定板通过连接轴与活动导杆相连，活动导杆穿过下滚轮固定座上的方孔并可以沿活动导杆的轴向移动，下滚轮固定座固定于射频读写器外壳上，弹簧一端顶在下滚轮固定座上，另一端顶在挡板上，挡板靠销钉在活动导杆上定位，并将弹簧的弹力传递给下滚轮；所述执行元件采用步进电机，步进电机安装在固定在射频读写器外壳上的带轴承的轴承座上，其输出轴通过联轴器与蜗杆轴联接，蜗杆通过两端的蜗杆轴安装在两个固定在射频读写器外壳上的带轴承的轴承座内的轴承孔内，蜗杆与涡轮构成涡轮蜗杆传动副带动上滚轮转动，从而拖动射频读写器在细纱机轨道上移动。
2.根据权利要求1所述的射频读写器，其特征在于所述的读写器天线采用线圈型近场天线。
3.根据权利要求1所述的射频读写器，其特征在于在射频读写器上加装结束运行传感器和锭位判断传感器。
4.一种细纱机，其特征在于该细纱机安装有权利要求1所述的射频读写器，且该射频读写器能够沿细纱机的车身长度方向移动。
5.根据权利要求4所述的细纱机，其特征在于所述的移动机构直接安装在细纱机车身的轨道上，并能沿轨道移动。
6.根据权利要求4所述的细纱机，其特征在于在射频读写器上加装结束运行传感器和锭位判断传感器。

一种射频读写器及使用该射频读写器的细纱机\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种射频读写器及其应用技术，具体为一种射频读写器及使用该射频读写器的细纱机.该细纱机能够对细纱纱管中集成的射频应答器信息进行读写。\n背景技术\n[0002] 目前，纺织企业还不能做到对细纱机进行单锭检测。如果与细纱机某个锭子或与其相关的某个机构出现故障，导致该锭细纱纺纱质量出现问题，很难在细纱的生产过程中被发现，即使在纺纱结束后通过抽查发现某管细纱出现质量问题，也无法追查该出现质量问题的纱管是由细纱机的哪一个锭子纺制的，因此也就无法尽快地消除这种单锭或多锭引起的纺纱质量问题。现有自动络筒机可以完成对每管细纱质量的检验与统计，但这种质量检验同样无法确定有质量问题的纱管是由细纱机的哪一个锭子纺出的。如果能够对纱管进行唯一的编码及识别，并且检测纺纱过程中纱管在细纱机上的位置，则可以充分利用自动络筒机的细纱质量检测功能，进行细纱机每个锭子运行情况的诊断及每管细纱的质量监控。\n[0003] 马崇启等人提出了利用RFID技术对细纱纱管进行标识的方法(参见\n200910229064.8号申请)，即在纱管中集成了射频应答器(主要由微型天线线圈和射频信号收发器芯片构成)。在此基础上，要实现前面所述的单锭检测，还需要在细纱机上建立细纱机锭子与纺纱纱管之间的对应关系，即需要在细纱机上集成能够对应读写所述纱管中的射频应答器信息的读写装置(即射频读写器)。虽然目前市场上有许多销售的射频读写器，但这些射频读写器难以满足在细纱机上应用的需求。在申请人检索的范围内，尙未发现有能够满足上述要求的射频读写器的文献报道。\n发明内容\n[0004] 针对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是，提供一种射频读写器及使用该射频读写器的细纱机。该射频读写器具有结构简单，便于安装，可以接受旋钮、按钮及传感器信号的特点；安装使用该射频读写器的细纱机可对纱管中及细纱机上的射频应答器信息进行读和/或写，同时将纱管与细纱机锭子间的对应关系传送给上位计算机。\n[0005] 本发明解决所述射频读写器技术问题的技术方案是：设计一种射频读写器，其特征在于该射频读写器主要包括外壳、读写器天线、提手、指示灯、按钮、旋钮、电池、电路板、充电插座、连接件、通信天线和移动机构；所述外壳为矩形盒体，包括前面板和后面板；所述电路板包括主电路板和充电电路板；所述读写器天线利用连接件与外壳连接，提手安装在外壳的上部；指示灯、按钮及旋钮分别安装在外壳的前面板上；主电路板和充电电路板均安装在外壳的内壁上，并用导线分别与所述读写器天线、指示灯、按钮及旋钮相连接；外壳的内壁下部有电池槽，电池槽与安装在外壳上的充电插座电连接；所述移动机构主要包括执行元件和运动部件，执行元件安装在外壳形成的内腔中，并固定在外壳后面板的内壁上，运动部件安装在外壳后面板的外壁上。\n[0006] 本发明解决所述细纱机技术问题的技术方案是：设计一种细纱机，其特征在于该细纱机安装有本发明所述的射频读写器，且该射频读写器能够沿细纱机的车身长度方向移动。\n[0007] 与现有技术相比，本发明的射频读写器因为自带电源，并具有运动及控制机构，因而具有结构简单、方便使用的特点；本发明细纱机因为安装有本发明所述的射频读写器，因而可对纱管中及细纱机上的射频应答器信息进行读和/或写，同时将纱管与细纱机锭子间的对应关系传送给上位计算机，可以建立细纱纱管与纺制该管纱的纱锭间对应关系。\n附图说明\n[0008] 图1为本发明射频读写器一种实施例的主视结构示意图。\n[0009] 图2为图1射频读写器实施例去掉外壳前面板后的主视结构示意图。\n[0010] 图3为图1射频读写器实施例的侧视结构示意图。\n[0011] 图4为本发明射频读写器另一种实施例的侧视结构示意图。\n[0012] 图5为本发明射频读写器另一种实施例的后视结构示意图。\n[0013] 图6为本发明射频读写器一种改进实施例的运动驱动部分结构示意图。\n[0014] 图7为本发明射频读写器另一种实施例的主视结构示意图。\n[0015] 图8为本发明射频读写器另一种实施例的后视结构示意图。\n[0016] 图9为本发明射频读写器一种改进实施例用于细纱机时的正面安装结构示意图。\n[0017] 图10为本发明射频读写器一种安装结构示意图。\n[0018] 图中：1.射频读写器外壳 2.射频读写器天线 3.提手 4.螺钉 5.指示灯 6.按钮 7.旋钮 8.电池 9.螺钉孔 10.主电路板 11.充电电路板12.充电插座 13.连接件 14.无线通信用天线 21.上滚轮支撑架 22.上滚轮 23.带轴承的轴承座 24.上滚轮的轴 25.下部滚轮 26.固定板 27.下滚轮轴 28.轴承 29.销钉 30.挡板 31.弹簧 32.活动导杆 33.下滚轮固定座 34.连接轴 40.结束运行传感器 41.锭位传感器 51.步进电机52.带轴承的轴承座 53.联轴器 54.蜗杆轴 \n55.涡轮 56.蜗杆 61.车头62.车尾 63.射频应答器 64.磁钢 65.导轨 66.磁钢。\n具体实施方式\n[0019] 下面结合实施例及其附图进一步叙述本发明：\n[0020] 本发明设计的射频读写器(简称读写器，参见图1-10)，其特征在于该射频读写器主要包括射频读写器的外壳1、读写器天线2、提手3、指示灯5、按钮6、旋钮7、电池8、电路板、充电插座12、连接件13、通信天线14和移动机构；所述外壳1为矩形盒体，包括前面板和后面板；所述电路板包括主电路板10和充电电路板11；所述读写器天线2利用连接件13与射频读写器的外壳连接，提手3安装在外壳1的上部；指示灯5、按钮6及旋钮7分别安装在外壳1的前面板上；主电路板10和充电电路板11均安装在外壳1的内壁上，并用导线分别与所述读写器天线2、指示灯5、按钮6及旋钮7相连接；外壳1的内壁下部有电池槽，电池槽与安装在外壳1上的充电插座12电连接；所述的移动机构主要包括执行元件和运动部件，执行元件安装在外壳1形成的内腔中，并固定在外壳1后面板的内壁上，运动部件安装在外壳后面板的外壁上。\n[0021] 本发明射频读写器主要用于细纱机，其特征在于在该细纱机安装有本发明所述的射频读写器，且该射频读写器能够沿细纱机的车身长度方向移动。由于射频读写器天线距离纱管中的射频应答器距离较近，因此读写器天线2优选采用线圈型近场天线，但不因此排除使用偶极子型或微带贴片型远场天线。通信天线14亦安装在外壳1上，用于射频读写器与上位计算机的通信。采用无线通讯方式可以简化现场安装时的布线，但并不因此排除采用有线的232、485、422或CAN总线方式实现通讯。操作人员利用提手3搬运该射频读写器，螺钉4是外壳紧固件，与螺钉孔9配合，指示灯5为电源指示灯，指示电池8是否需要充电，电池插入射频读写器外壳1内的电池槽内。按钮6包括开始运行按钮及开始发送数据按钮，其中开始运行按钮控制射频读写器开始工作，即可以开始读取射频应答器的信息，开始发送数据按钮控制发送读入的射频应答器信息。旋钮7包括电源开关旋钮、发送数据模式选择旋钮，其中电源开关旋钮用于控制电池是否给射频读写器供电，发送数据模式选择旋钮选择数据发送模式。\n[0022] 所述射频读写器可以每读入一只纱管中射频应答器的信息便将该信息发送给上位机，也可以在读完一台细纱机一侧工作面的所有或部分纱管中射频应答器信息后一次将所有读入多条信息发送给上位计算机。发送数据模式选择旋钮控制以何种方式发送信息，当发送数据模式选择旋钮选择为一次发送多条信息时，射频读写器会自动保存每次读到的射频应答器信息，等待用户按开始发送数据按钮一次将多条数据发送出去；当发送数据模式选择旋钮选择为每读入一条信息即发送一条信息时，射频读写器会自动在读入射频应答器信息后将其发出。\n[0023] 所述主电路板10(去掉图1中射频读写器外壳1的前面板后可以看到主电路板\n10、充电电路板11及充电插座12，参见图2)按功能可以划分为3个功能区域，分别为射频读写器控制区域、射频读写区域及通讯区域。其中射频读写区域电路接受单片机的控制，负责读入射频应答器信息，该区域与市售的射频读写器中实现该功能的部分无异；通讯区域电路负责将采集到的射频应答器信息发送到上位计算机上去，该部分与市售的无线通讯模块中的电路部分无异；射频读写器控制区域由单片机及其外围器件组成，该部分电路除接收外部开关及按钮的输入信号并根据输入信号控制射频应答器信息的读入、存储及发送外，还控制射频应答器所带运动机构的运动。当给电池充电时，外部电源通过充电插座12接入，利用电池充电电路板11给电池8充电。\n[0024] 图3为图1射频读写器实现方案的侧视图。作为一种改进方案，射频读写器的移动机构设计增加了运动支撑滚轮，利用支撑滚轮可以将射频读写器安装在细纱机的轨道上(参见图4、5)。图4为加入滚轮实现方案的侧视图，图5为其后视图，为便于清楚的表示滚轮部分的结构，图中没有画出读写器天线2、连接件13及提手3。\n[0025] 在图4及图5中，射频读写器装有两组滚轮，分别为两个上滚轮与两个下滚轮，上滚轮22两端的轴24分别插入带轴承的轴承座23内的轴承内，其中一端的轴承座固定在射频读写器外壳1上，另一端的轴承座固定在支撑架21上，支撑架21固定于射频读写器外壳\n1上。为了便于在轨道上安装射频读写器，并且适应导轨厚度的不同，其中下部滚轮25采用弹簧31加压，以便于调节两滚轮轴心间的距离，适应不同的导轨厚度并将射频读写器稳定地夹持在轨道上。下部滚轮25利用轴承28安装在下滚轮轴27上，下滚轮轴两端固定在两块固定板26上，两块固定板26通过连接轴34与活动导杆32(截面为正方形)相连，活动导杆穿过下滚轮固定座33上的方孔并可以沿活动导杆32的轴向移动，下滚轮固定座33固定于射频读写器外壳1上，弹簧一端顶在下滚轮固定座33上，令一端顶在挡板30上，挡板30靠销钉29在活动导杆32上定位，并将弹簧的弹力传递给下滚轮。使用时，使用者将射频读写器安装到细纱机轨道上，然后可以拖动其沿轨道移动。\n[0026] 为了驱动射频读写器在细纱机轨道上沿细纱机车身方向自动行走，并在行走过程中自动完成读入所有细纱管中射频应答器信息的任务，一种改进方案是为图4中的射频读写器增加驱动其自动运动的驱动元件及传动机构。图6为本发明射频读写器的一种实现的驱动部分示意图。其中驱动元件采用步进电机51，步进电机51安装在固定在射频读写器外壳1上的带轴承的轴承座52上，其输出轴通过联轴器53与蜗杆轴54联接，蜗杆56通过两端的蜗杆轴54安装在两个固定在射频读写器外壳1上的带轴承的轴承座52内的轴承孔内，蜗杆56与涡轮55构成涡轮蜗杆传动副带动上滚轮22转动，从而拖动射频读写器在细纱机轨道上移动。\n[0027] 为了能让用户自由选择射频读写器的运行模式，并可以实现射频读写器的自动运行，另一种改进方案为在射频读写器中加装传感器等元件(参见图7、8)。与图1中的实施例方案相比，该改进技术方案增加了一个指示灯、两个旋钮(参见图7)和两个传感器(参见图8)，分别为运行模式指示灯、运行模式选择旋钮、运行方向旋钮、结束运行传感器和锭位判断传感器。运行模式选择旋钮用于选择是自动运行还是人工拖动运行，而运行模式指示灯则用于指示是否处于自动运行状态。选择位自动运行时，当用户按动开始运行按钮时即开始自动运行。运行方向旋钮用于选择射频读写器在轨道上的移动方向，便于从细纱机不同端开始工作。\n[0028] 为了让射频读写器知道是否读完了所有纱管中射频应答器信息，当射频读写器在细纱机轨道上移动到末端时，运行结束传感器40(参见图8)输出信号控制射频读写器停止运行并将数据发送给上位机。当细纱机某(些)锭子上没有插入集成了射频应答器的纱管时，为防止建立纱管与锭位间对应关系时发生错误，射频读写器需要能对运动过程中经过的锭位进行计数，因此，图8中的射频读写器还加入了锭位判断功能，利用锭位判断传感器\n41检测射频读写器是否处于对应于纱管的位置。结束运行传感器40及锭位传感器41均采用霍尔开关，但并不排除采用电容式开关、光电开关、电感开关或机械行程开关等其它开关元件。加装运行模式指示灯、运行模式选择旋钮、运行方向旋钮、结束运行传感器和锭位判断传感器等本身为现有技术。\n[0029] 由于加入了传感器，所述射频读写器可以检测其在细纱机上的位置，利于实现射频读写器的自动运行。\n[0030] 本发明读写器用于细纱机时的一种实施例的正面结构可参见图9。其中，细纱机主体部分与普通细纱机无异，由车尾62、车头61及其它各部件组成，射频读写器在导轨65上移动，射频读写器天线位于对应于纱管中射频应答器附近高度位置，并且不妨碍细纱纺纱的正常进行。由于射频读写器锭位传感器为霍尔开关，在细纱机轨道65侧面对应每个锭子位置处安装一个磁钢66，在射频读写器沿轨道运动过程中，锭位传感器每监测到一个磁钢，即对应一个锭子，如果出现锭子已经损坏或挡车工忘记在该锭位插入空纱管的情况，利用该锭位传感器检测到的信号可以防止建立错误的纱管与锭位间的对应关系。由于磁钢价格较高，为了降低成本，射频读写器中的锭位传感器可以采用电感开关或电容开关，这时，可以将磁钢换为金属块或其它适用材料的物体，也可以在轨道上对应磁钢位置打孔(参见图\n9)。为了进一步降低成本，可以采用锭位判断传感器直接监测锭子的方式，将锭位判断传感器(如机械式行程开关、电容开关或电感开关)安装到靠近锭子轴承油槽的位置上，直接监测锭子位置。\n[0031] 本发明所述射频读写器应用于细纱机时，需要细纱机上一个轨道，作为射频读写器移动部件运动的支撑。这一轨道可以独立设计，也可以直接利用细纱机两工作侧固有的导轨，即直接采用该导轨来作为射频读写器的移动部件运动的轨道。细纱机每侧工作面分别在两端第一个纱锭外侧对应射频读写器天线高度位置分别安装一个射频应答器63，用于标识不同细纱机机台的不同工作侧面，由于每个射频应答器芯片中都有一个唯一的编号信息，相当于每台细纱机的不同工作侧面的两端各有一个唯一的标识。由于每台细纱机的每个工作侧面均安装有标识用的射频应答器，因此，射频读写器可以不需要更改设置而随意移动到不同的细纱机上使用，不用为每台细纱机上使用的射频读写器配置不同的站址，不会发生信息发送错误，可以每名甚至多名挡车工配备一台，从而降低成本。\n[0032] 射频读写器在自动运行模式时，当操作人员按下开始工作按钮后，射频读写器首先读入车头(或车尾)射频应答器63中的信息，相当于确定现在开始读取的纱管均属于该细纱机的该工作侧纺制，然后沿轨道向车尾(或车头)运动，逐个读取每个纱锭锭位上的细纱管中射频应答器中的信息，这样就可以将细纱纱管与不同细纱机不同工作侧的不同锭位逐个建立对应关系，当射频应答器运动到车尾(或车头)时，其结束运行传感器40检测到细纱机上安装的磁钢64时，即表示已经读入了该细纱机该工作侧所有纱管中射频应答器的信息，射频读写器自动停止移动并将读入并保存的射频应答器信息发送给上位计算机。\n如果射频读写器的结束运行传感器使用电容式开关、电感开关、光电开关或机械式行程开关时，细纱机上需要安装相应的触发结束运行传感器的元件。\n[0033] 由于安装了射频应答器、磁钢及本发明射频读写器，因此，所述细纱机可以读出纱管中射频应答器的信息并将读入的信息发送至上位计算机。\n[0034] 图10为图9所示实施例中射频读写器的滚轮与轨道安装示意图，结束运行传感器\n40与细纱机上安装的磁钢64处于同一高度，锭位传感器41与磁钢66处于同一高度。上滚轮22与下滚轮25夹持着细纱机轨道65，为了利于稳定夹持，将射频读写器的上、下滚轮进一步改为带凸缘结构。