一種線纜收放長(zhǎng)度精確測(cè)量方法及同步控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種線纜收放長(zhǎng)度精確測(cè)量方法及同步控制器。
【背景技術(shù)】
[0002] 在線纜生產(chǎn)過(guò)程中或某些應(yīng)急照明場(chǎng)合對(duì)線纜進(jìn)行卷繞。有時(shí)需要對(duì)所卷繞的線 纜進(jìn)行長(zhǎng)度的精確計(jì)量和卷繞速度控制。由于在線纜卷繞過(guò)程中，線纜卷盤上線纜所形成 的半徑是不斷變化的，就使得卷繞長(zhǎng)度難以準(zhǔn)確測(cè)量。在應(yīng)急照明場(chǎng)合使用移動(dòng)裝置對(duì)線 纜進(jìn)行卷繞，要求卷繞速度與移動(dòng)裝置的速度一致。上述的長(zhǎng)度測(cè)量和與移動(dòng)裝置的同步 卷繞僅靠人工很難得到較高的精度，因此需要一種自動(dòng)化的裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題，提出了一種線纜收放長(zhǎng)度精確測(cè)量方法及同步控制 器，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)線纜收放線長(zhǎng)度的準(zhǔn)確測(cè)量，保證線纜卷繞速度和所要求的速度一致。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0005] 一種線纜收放長(zhǎng)度精確測(cè)量同步控制器，包括電動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)器、線纜卷盤、控制器 和卷繞半徑測(cè)量裝置，其中，控制器連接卷繞半徑測(cè)量裝置，卷繞半徑測(cè)量裝置連接線纜卷 盤，線纜卷盤的外沿設(shè)有均勻分布的多個(gè)計(jì)數(shù)齒，接近開(kāi)關(guān)設(shè)置在線纜卷盤邊緣，計(jì)量線纜 卷盤旋轉(zhuǎn)所經(jīng)過(guò)的齒數(shù)，并將測(cè)得的信號(hào)傳輸給控制器，控制器連接驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電 動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)線纜卷盤轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0006] 所述控制器設(shè)有顯示模塊，用于顯示外部跟隨設(shè)定速度、線纜卷盤速度和卷盤運(yùn) 行速度信號(hào)。
[0007] 所述控制器設(shè)有輸入模塊。
[0008] 優(yōu)選的，所述輸入模塊為選擇開(kāi)關(guān)或控制按鍵。
[0009] 所述控制器根據(jù)接收的卷繞半徑測(cè)量裝置實(shí)時(shí)測(cè)得的卷繞半徑和旋轉(zhuǎn)圈數(shù)來(lái)計(jì) 算線纜的長(zhǎng)度。
[0010] 所述線纜卷盤設(shè)置于固定支架上，固定支架上設(shè)有以A、B、R為三條邊的一個(gè)三角 形，其中A邊的下頂點(diǎn)線纜卷盤的圓心，且垂直于水平面，A邊的長(zhǎng)度a隨卷繞線纜的情況 來(lái)設(shè)定；B邊的上頂點(diǎn)與A邊的上頂點(diǎn)重合，B邊的下頂點(diǎn)隨線纜卷繞半徑變化，B邊長(zhǎng)度為 b，B邊的長(zhǎng)度b根據(jù)不同線纜卷繞情況進(jìn)行調(diào)整，R就是線纜卷繞過(guò)程中隨卷繞而實(shí)時(shí)變化 的卷繞半徑。
[0011] 所述固定支架在A、B兩條邊所形成的頂點(diǎn)處設(shè)有角度測(cè)量裝置，并將采集的角度 信號(hào)傳輸給控制器。
[0012] 優(yōu)選的，所述角度測(cè)量裝置為光電編碼器或旋轉(zhuǎn)變壓器。
[0013] 基于上述測(cè)量裝置的測(cè)量方法，包括以下步驟：
[0014] (1)控制器實(shí)時(shí)采樣外部跟隨速度設(shè)定，并根據(jù)輸入模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)、手動(dòng) 邏輯控制，在顯示單元顯示收放的速度及控制狀態(tài)信息；
[0015] (2)通過(guò)卷繞半徑測(cè)量裝置實(shí)時(shí)獲得線纜形成的卷繞半徑信號(hào)，根據(jù)線纜卷盤預(yù) 設(shè)的計(jì)數(shù)齒和接近開(kāi)關(guān)形成卷繞圈數(shù)信號(hào)，兩個(gè)信號(hào)由控制器形成對(duì)應(yīng)的數(shù)字量信號(hào)，應(yīng) 用三角形余弦定理計(jì)算出線纜卷繞速度和總長(zhǎng)度；
[0016] (3)計(jì)算出的線纜卷繞速度與外部設(shè)定的跟隨速度進(jìn)行PID運(yùn)算，然后控制器通 過(guò)的數(shù)字量信號(hào)和模擬量信號(hào)接口控制驅(qū)動(dòng)器的輸出，由驅(qū)動(dòng)器控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行速度， 電動(dòng)機(jī)再拖動(dòng)線纜卷盤實(shí)現(xiàn)卷繞速度和外部給定速度的一致。
[0017] 所述步驟（2)中，根據(jù)固定支架上以A、B、R為三條邊的三角形，其中A邊的下頂 點(diǎn)線纜卷盤7的圓心，且垂直于水平面，長(zhǎng)度a隨卷繞線纜的情況來(lái)設(shè)定，B邊的上頂點(diǎn)與A 邊的上頂點(diǎn)重合，B邊的下頂點(diǎn)設(shè)計(jì)成能夠隨線纜卷繞半徑變化，B邊長(zhǎng)度為b，B邊的長(zhǎng)度 b根據(jù)不同線纜卷繞情況進(jìn)行調(diào)整，R等于線纜卷繞過(guò)程中隨卷繞而實(shí)時(shí)變化的卷繞半徑； 在A、B兩條邊所形成的頂點(diǎn)處安裝角度測(cè)量裝置實(shí)時(shí)測(cè)量A、B兩條邊夾角角度信號(hào)α，并 將信號(hào)傳遞到控制器。
[0018] 所述步驟⑵中，A、B、R為三條邊構(gòu)成的三角形，A、B邊的邊長(zhǎng)a、b是已知的，R 是隨卷繞實(shí)時(shí)變化的，A、B的夾角α通過(guò)該裝置來(lái)形成實(shí)時(shí)測(cè)量信號(hào)，并由控制器通過(guò)三 角形余弦公式（1)和（2)計(jì)算出，公式（1)為三角形余弦定理，公式（2)為求半徑R的公式 (1)變形：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種線纜收放長(zhǎng)度精確測(cè)量同步控制器，其特征是：包括電動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)器、線纜卷 盤、控制器和卷繞半徑測(cè)量裝置，其中，控制器連接卷繞半徑測(cè)量裝置，卷繞半徑測(cè)量裝置 連接線纜卷盤，線纜卷盤的外沿設(shè)有均勻分布的多個(gè)計(jì)數(shù)齒，接近開(kāi)關(guān)設(shè)置在線纜卷盤邊 緣，計(jì)量線纜卷盤旋轉(zhuǎn)所經(jīng)過(guò)的齒數(shù)，并將測(cè)得的信號(hào)傳輸給控制器，控制器連接驅(qū)動(dòng)器， 驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)線纜卷盤轉(zhuǎn)動(dòng)。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種線纜收放長(zhǎng)度精確測(cè)量同步控制器，其特征是：所述控制 器根據(jù)接收的卷繞半徑測(cè)量裝置實(shí)時(shí)測(cè)得的卷繞半徑和旋轉(zhuǎn)圈數(shù)來(lái)計(jì)算線纜的長(zhǎng)度。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種線纜收放長(zhǎng)度精確測(cè)量同步控制器，其特征是：所述線纜 卷盤設(shè)置于固定支架上，固定支架上設(shè)有以、B、R為三條邊的一個(gè)三角形，其中A邊的下頂 點(diǎn)線纜卷盤的圓心，且垂直于水平面，A邊的長(zhǎng)度a隨卷繞線纜的情況來(lái)設(shè)定；B邊的上頂點(diǎn) 與A邊的上頂點(diǎn)重合，B邊的下頂點(diǎn)隨線纜卷繞半徑變化，B邊長(zhǎng)度為b，B邊的長(zhǎng)度b根據(jù) 不同線纜卷繞情況進(jìn)行調(diào)整，R就是線纜卷繞過(guò)程中隨卷繞而實(shí)時(shí)變化的卷繞半徑。
4. 如權(quán)利要求3所述的一種線纜收放長(zhǎng)度精確測(cè)量同步控制器，其特征是：所述固定 支架在A、B兩條邊所形成的頂點(diǎn)處設(shè)有角度測(cè)量裝置，并將采集的角度信號(hào)傳輸給控制 器。
5. 如權(quán)利要求4所述的一種線纜收放長(zhǎng)度精確測(cè)量同步控制器，其特征是：所述角度 測(cè)量裝置為光電編碼器或旋轉(zhuǎn)變壓器。
6. 基于權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的測(cè)量同步控制器的測(cè)量方法，其特征是：包括以 下步驟： (1) 控制器實(shí)時(shí)采樣外部跟隨速度設(shè)定，并根據(jù)輸入模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)、手動(dòng)邏輯 控制，在顯示單元顯示收放的速度及控制狀態(tài)信息； (2) 通過(guò)卷繞半徑測(cè)量裝置實(shí)時(shí)獲得線纜形成的卷繞半徑信號(hào)，根據(jù)線纜卷盤預(yù)設(shè)的 計(jì)數(shù)齒和接近開(kāi)關(guān)形成卷繞圈數(shù)信號(hào)，兩個(gè)信號(hào)由控制器形成對(duì)應(yīng)的數(shù)字量信號(hào)，應(yīng)用三 角形余弦定理計(jì)算出線纜卷繞速度和總長(zhǎng)度； (3) 計(jì)算出的線纜卷繞速度與外部設(shè)定的跟隨速度進(jìn)行PID運(yùn)算，然后控制器通過(guò)的 數(shù)字量信號(hào)和模擬量信號(hào)接口控制驅(qū)動(dòng)器的輸出，由驅(qū)動(dòng)器控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行速度，電動(dòng) 機(jī)再拖動(dòng)線纜卷盤實(shí)現(xiàn)卷繞速度和外部給定速度的一致。
7. 如權(quán)利要求6所述的測(cè)量方法，其特征是：所述步驟（2)中，根據(jù)固定支架上以A、B、 R為三條邊的三角形，其中A邊的下頂點(diǎn)線纜卷盤7的圓心，且垂直于水平面，長(zhǎng)度a隨卷繞 線纜的情況來(lái)設(shè)定，B邊的上頂點(diǎn)與A邊的上頂點(diǎn)重合，B邊的下頂點(diǎn)設(shè)計(jì)成能夠隨線纜卷 繞半徑變化，B邊長(zhǎng)度為b，B邊的長(zhǎng)度b根據(jù)不同線纜卷繞情況進(jìn)行調(diào)整，R等于線纜卷繞 過(guò)程中隨卷繞而實(shí)時(shí)變化的卷繞半徑；在A、B兩條邊所形成的頂點(diǎn)處安裝角度測(cè)量裝置實(shí) 時(shí)測(cè)量A、B兩條邊夾角角度信號(hào)α，并將信號(hào)傳遞到控制器。
8. 如權(quán)利要求7所述的測(cè)量方法，其特征是：所述步驟（2)中，A、B、R為三條邊構(gòu)成的 三角形，A、B邊的邊長(zhǎng)a、b是已知的，R是隨卷繞實(shí)時(shí)變化的，A、B的夾角α通過(guò)該裝置來(lái) 形成實(shí)時(shí)測(cè)量信號(hào)，并由控制器通過(guò)三角形余弦公式（1)和（2)計(jì)算出，公式（1)為三角形 余弦定理，公式（2)為求半徑R的公式（1)變形：
其中：α--A，B的夾角； a--邊A的長(zhǎng)度； b--邊A的長(zhǎng)度； r一一卷繞半徑R的長(zhǎng)度。
9.如權(quán)利要求6所述的測(cè)量方法，其特征是：所述步驟（2)中，卷繞的圈數(shù)通過(guò)測(cè)量線 纜卷盤的所通過(guò)的齒數(shù)η來(lái)確定，并通過(guò)以下公式計(jì)算卷繞的總長(zhǎng)度： L = 2x^：xrx - z (3) 其中：L 一一線纜卷繞長(zhǎng)度計(jì)算值； π--圓周率； τ--卷繞半徑R的長(zhǎng)度； η一一計(jì)算時(shí)間間隔內(nèi)線纜卷盤的所通過(guò)的齒數(shù)η ; ζ一一線纜卷盤速度計(jì)數(shù)齒的個(gè)數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種線纜收放長(zhǎng)度精確測(cè)量方法及同步控制器，控制器實(shí)時(shí)采樣外部跟隨速度設(shè)定,并根據(jù)控制按鍵和選擇開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)、手動(dòng)等邏輯控制,在顯示單元顯示收放的速度及控制狀態(tài)等信息；然后通過(guò)所設(shè)計(jì)的卷繞半徑測(cè)量裝置實(shí)時(shí)獲得線纜形成的卷繞半徑信號(hào)；卷繞盤預(yù)設(shè)計(jì)的計(jì)數(shù)齒和接近開(kāi)關(guān)形成卷繞圈數(shù)信號(hào)；上述兩個(gè)信號(hào)由嵌入式控制器形成對(duì)應(yīng)的數(shù)字量信號(hào)，應(yīng)用三角形余弦定理和附加運(yùn)算計(jì)算出線纜卷繞速度；計(jì)算出的線纜卷繞速度與外部設(shè)定的跟隨速度進(jìn)行PID運(yùn)算,然后控制器通過(guò)的數(shù)字量信號(hào)和模擬量信號(hào)接口控制驅(qū)動(dòng)器的輸出,由驅(qū)動(dòng)器控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行速度,電動(dòng)機(jī)再拖動(dòng)線纜卷盤實(shí)現(xiàn)卷繞速度和外部給定速度的一致。
【IPC分類】B65H63-00, G01B21-06
【公開(kāi)號(hào)】CN104528463
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510030977
【發(fā)明人】周廣旭, 張曉鵬, 董杰, 王平來(lái)
【申請(qǐng)人】山東省科學(xué)院自動(dòng)化研究所
【公開(kāi)日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2015年1月21日