[發(fā)明專利]一種線纜收放長(zhǎng)度精確測(cè)量方法及同步控制器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510030977.2
• 申請(qǐng)日: 2015-01-21
• 公開（公告）號(hào): CN104528463B
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周廣旭;張曉鵬;董杰;王平來
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東省科學(xué)院自動(dòng)化研究所
• 主分類號(hào): B65H63/00
• 分類號(hào): B65H63/00;G01B21/06
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司37221
• 代理人: 張勇

技術(shù)領(lǐng)域

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)

在線纜生產(chǎn)過程中或某些應(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

本發(fā)明為了解決上述問題，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。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

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)。

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)。

所述控制器設(shè)有輸入模塊。

優(yōu)選的，所述輸入模塊為選擇開關(guān)或控制按鍵。

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)來計(jì)算線纜的長(zhǎng)度。

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就是線纜卷繞過程中隨卷繞而實(shí)時(shí)變化的卷繞半徑。

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。

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。

基于上述測(cè)量裝置的測(cè)量方法，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。

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。

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通過該裝置來形成實(shí)時(shí)測(cè)量信號(hào)，并由控制器通過三角形余弦公式(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——卷繞半徑R的長(zhǎng)度。

所述步驟(2)中，卷繞的圈數(shù)通過測(cè)量線纜卷盤的所通過的齒數(shù)n來確定，并通過以下公式計(jì)算卷繞的總長(zhǎng)度：

其中：L——線纜卷繞長(zhǎng)度計(jì)算值；

π——圓周率；

r——卷繞半徑R的長(zhǎng)度；

n——計(jì)算時(shí)間間隔內(nèi)線纜卷盤的所通過的齒數(shù)n；

z——線纜卷盤速度計(jì)數(shù)齒的個(gè)數(shù)。

本發(fā)明的有益效果為：

(1)卷繞半徑測(cè)量裝置實(shí)現(xiàn)了線纜收放線長(zhǎng)度的準(zhǔn)確測(cè)量；