一種線纜收放長度精確測量方法及同步控制器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種線纜收放長度精確測量方法及同步控制器。
【背景技術】
[0002] 在線纜生產過程中或某些應急照明場合對線纜進行卷繞。有時需要對所卷繞的線 纜進行長度的精確計量和卷繞速度控制。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，就使得卷繞長度難以準確測量。在應急照明場合使用移動裝置對線 纜進行卷繞，要求卷繞速度與移動裝置的速度一致。上述的長度測量和與移動裝置的同步 卷繞僅靠人工很難得到較高的精度，因此需要一種自動化的裝置。
【發明內容】
[0003] 本發明為了解決上述問題，提出了一種線纜收放長度精確測量方法及同步控制 器，本發明能夠實現線纜收放線長度的準確測量，保證線纜卷繞速度和所要求的速度一致。
[0004] 為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：
[0005] 一種線纜收放長度精確測量同步控制器，包括電動機、驅動器、線纜卷盤、控制器 和卷繞半徑測量裝置，其中，控制器連接卷繞半徑測量裝置，卷繞半徑測量裝置連接線纜卷 盤，線纜卷盤的外沿設有均勻分布的多個計數齒，接近開關設置在線纜卷盤邊緣，計量線纜 卷盤旋轉所經過的齒數，并將測得的信號傳輸給控制器，控制器連接驅動器，驅動器驅動電 動機旋轉，電動機帶動線纜卷盤轉動。
[0006] 所述控制器設有顯示模塊，用于顯示外部跟隨設定速度、線纜卷盤速度和卷盤運 行速度信號。
[0007] 所述控制器設有輸入模塊。
[0008] 優選的，所述輸入模塊為選擇開關或控制按鍵。
[0009] 所述控制器根據接收的卷繞半徑測量裝置實時測得的卷繞半徑和旋轉圈數來計 算線纜的長度。
[0010] 所述線纜卷盤設置于固定支架上，固定支架上設有以A、B、R為三條邊的一個三角 形，其中A邊的下頂點線纜卷盤的圓心，且垂直于水平面，A邊的長度a隨卷繞線纜的情況 來設定；B邊的上頂點與A邊的上頂點重合，B邊的下頂點隨線纜卷繞半徑變化，B邊長度為 b，B邊的長度b根據不同線纜卷繞情況進行調整，R就是線纜卷繞過程中隨卷繞而實時變化 的卷繞半徑。
[0011] 所述固定支架在A、B兩條邊所形成的頂點處設有角度測量裝置，并將采集的角度 信號傳輸給控制器。
[0012] 優選的，所述角度測量裝置為光電編碼器或旋轉變壓器。
[0013] 基于上述測量裝置的測量方法，包括以下步驟：
[0014] (1)控制器實時采樣外部跟隨速度設定，并根據輸入模塊來實現系統的自動、手動 邏輯控制，在顯示單元顯示收放的速度及控制狀態信息；
[0015] (2)通過卷繞半徑測量裝置實時獲得線纜形成的卷繞半徑信號，根據線纜卷盤預 設的計數齒和接近開關形成卷繞圈數信號，兩個信號由控制器形成對應的數字量信號，應 用三角形余弦定理計算出線纜卷繞速度和總長度；
[0016] (3)計算出的線纜卷繞速度與外部設定的跟隨速度進行PID運算，然后控制器通 過的數字量信號和模擬量信號接口控制驅動器的輸出，由驅動器控制電動機的運行速度， 電動機再拖動線纜卷盤實現卷繞速度和外部給定速度的一致。
[0017] 所述步驟（2)中，根據固定支架上以A、B、R為三條邊的三角形，其中A邊的下頂 點線纜卷盤7的圓心，且垂直于水平面，長度a隨卷繞線纜的情況來設定，B邊的上頂點與A 邊的上頂點重合，B邊的下頂點設計成能夠隨線纜卷繞半徑變化，B邊長度為b，B邊的長度 b根據不同線纜卷繞情況進行調整，R等于線纜卷繞過程中隨卷繞而實時變化的卷繞半徑； 在A、B兩條邊所形成的頂點處安裝角度測量裝置實時測量A、B兩條邊夾角角度信號α，并 將信號傳遞到控制器。
[0018] 所述步驟⑵中，A、B、R為三條邊構成的三角形，A、B邊的邊長a、b是已知的，R 是隨卷繞實時變化的，A、B的夾角α通過該裝置來形成實時測量信號，并由控制器通過三 角形余弦公式（1)和（2)計算出，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：
【主權項】
1. 一種線纜收放長度精確測量同步控制器，其特征是：包括電動機、驅動器、線纜卷 盤、控制器和卷繞半徑測量裝置，其中，控制器連接卷繞半徑測量裝置，卷繞半徑測量裝置 連接線纜卷盤，線纜卷盤的外沿設有均勻分布的多個計數齒，接近開關設置在線纜卷盤邊 緣，計量線纜卷盤旋轉所經過的齒數，并將測得的信號傳輸給控制器，控制器連接驅動器， 驅動器驅動電動機旋轉，電動機帶動線纜卷盤轉動。
2. 如權利要求1所述的一種線纜收放長度精確測量同步控制器，其特征是：所述控制 器根據接收的卷繞半徑測量裝置實時測得的卷繞半徑和旋轉圈數來計算線纜的長度。
3. 如權利要求1所述的一種線纜收放長度精確測量同步控制器，其特征是：所述線纜 卷盤設置于固定支架上，固定支架上設有以、B、R為三條邊的一個三角形，其中A邊的下頂 點線纜卷盤的圓心，且垂直于水平面，A邊的長度a隨卷繞線纜的情況來設定；B邊的上頂點 與A邊的上頂點重合，B邊的下頂點隨線纜卷繞半徑變化，B邊長度為b，B邊的長度b根據 不同線纜卷繞情況進行調整，R就是線纜卷繞過程中隨卷繞而實時變化的卷繞半徑。
4. 如權利要求3所述的一種線纜收放長度精確測量同步控制器，其特征是：所述固定 支架在A、B兩條邊所形成的頂點處設有角度測量裝置，并將采集的角度信號傳輸給控制 器。
5. 如權利要求4所述的一種線纜收放長度精確測量同步控制器，其特征是：所述角度 測量裝置為光電編碼器或旋轉變壓器。
6. 基于權利要求1-5中任一項所述的測量同步控制器的測量方法，其特征是：包括以 下步驟： (1) 控制器實時采樣外部跟隨速度設定，并根據輸入模塊來實現系統的自動、手動邏輯 控制，在顯示單元顯示收放的速度及控制狀態信息； (2) 通過卷繞半徑測量裝置實時獲得線纜形成的卷繞半徑信號，根據線纜卷盤預設的 計數齒和接近開關形成卷繞圈數信號，兩個信號由控制器形成對應的數字量信號，應用三 角形余弦定理計算出線纜卷繞速度和總長度； (3) 計算出的線纜卷繞速度與外部設定的跟隨速度進行PID運算，然后控制器通過的 數字量信號和模擬量信號接口控制驅動器的輸出，由驅動器控制電動機的運行速度，電動 機再拖動線纜卷盤實現卷繞速度和外部給定速度的一致。
7. 如權利要求6所述的測量方法，其特征是：所述步驟（2)中，根據固定支架上以A、B、 R為三條邊的三角形，其中A邊的下頂點線纜卷盤7的圓心，且垂直于水平面，長度a隨卷繞 線纜的情況來設定，B邊的上頂點與A邊的上頂點重合，B邊的下頂點設計成能夠隨線纜卷 繞半徑變化，B邊長度為b，B邊的長度b根據不同線纜卷繞情況進行調整，R等于線纜卷繞 過程中隨卷繞而實時變化的卷繞半徑；在A、B兩條邊所形成的頂點處安裝角度測量裝置實 時測量A、B兩條邊夾角角度信號α，并將信號傳遞到控制器。
8. 如權利要求7所述的測量方法，其特征是：所述步驟（2)中，A、B、R為三條邊構成的 三角形，A、B邊的邊長a、b是已知的，R是隨卷繞實時變化的，A、B的夾角α通過該裝置來 形成實時測量信號，并由控制器通過三角形余弦公式（1)和（2)計算出，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的長度； b--邊A的長度； r一一卷繞半徑R的長度。
9.如權利要求6所述的測量方法，其特征是：所述步驟（2)中，卷繞的圈數通過測量線 纜卷盤的所通過的齒數η來確定，并通過以下公式計算卷繞的總長度： L = 2x^：xrx - z (3) 其中：L 一一線纜卷繞長度計算值； π--圓周率； τ--卷繞半徑R的長度； η一一計算時間間隔內線纜卷盤的所通過的齒數η ; ζ一一線纜卷盤速度計數齒的個數。
【專利摘要】本發明公開了一種線纜收放長度精確測量方法及同步控制器，控制器實時采樣外部跟隨速度設定,并根據控制按鍵和選擇開關來實現系統的自動、手動等邏輯控制,在顯示單元顯示收放的速度及控制狀態等信息；然后通過所設計的卷繞半徑測量裝置實時獲得線纜形成的卷繞半徑信號；卷繞盤預設計的計數齒和接近開關形成卷繞圈數信號；上述兩個信號由嵌入式控制器形成對應的數字量信號，應用三角形余弦定理和附加運算計算出線纜卷繞速度；計算出的線纜卷繞速度與外部設定的跟隨速度進行PID運算,然后控制器通過的數字量信號和模擬量信號接口控制驅動器的輸出,由驅動器控制電動機的運行速度,電動機再拖動線纜卷盤實現卷繞速度和外部給定速度的一致。
【IPC分類】B65H63-00, G01B21-06
【公開號】CN104528463
【申請號】CN201510030977
【發明人】周廣旭, 張曉鵬, 董杰, 王平來
【申請人】山東省科學院自動化研究所
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2015年1月21日