本发明专利技术公开了一种线缆收放长度精确测量方法及同步控制器，控制器实时采样外部跟随速度设定,并根据控制按键和选择开关来实现系统的自动、手动等逻辑控制,在显示单元显示收放的速度及控制状态等信息；然后通过所设计的卷绕半径测量装置实时获得线缆形成的卷绕半径信号；卷绕盘预设计的计数齿和接近开关形成卷绕圈数信号；上述两个信号由嵌入式控制器形成对应的数字量信号，应用三角形余弦定理和附加运算计算出线缆卷绕速度；计算出的线缆卷绕速度与外部设定的跟随速度进行PID运算,然后控制器通过的数字量信号和模拟量信号接口控制驱动器的输出,由驱动器控制电动机的运行速度,电动机再拖动线缆卷盘实现卷绕速度和外部给定速度的一致。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种线缆收放长度精确测量方法及同步控制器。
技术介绍
在线缆生产过程中或某些应急照明场合对线缆进行卷绕。有时需要对所卷绕的线 缆进行长度的精确计量和卷绕速度控制。由于在线缆卷绕过程中，线缆卷盘上线缆所形成 的半径是不断变化的，就使得卷绕长度难以准确测量。在应急照明场合使用移动装置对线 缆进行卷绕，要求卷绕速度与移动装置的速度一致。上述的长度测量和与移动装置的同步 卷绕仅靠人工很难得到较高的精度，因此需要一种自动化的装置。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提出了一种线缆收放长度精确测量方法及同步控制 器，本专利技术能够实现线缆收放线长度的准确测量，保证线缆卷绕速度和所要求的速度一致。 为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案： 一种线缆收放长度精确测量同步控制器，包括电动机、驱动器、线缆卷盘、控制器 和卷绕半径测量装置，其中，控制器连接卷绕半径测量装置，卷绕半径测量装置连接线缆卷 盘，线缆卷盘的外沿设有均匀分布的多个计数齿，接近开关设置在线缆卷盘边缘，计量线缆 卷盘旋转所经过的齿数，并将测得的信号传输给控制器，控制器连接驱动器，驱动器驱动电 动机旋转，电动机带动线缆卷盘转动。 所述控制器设有显示模块，用于显示外部跟随设定速度、线缆卷盘速度和卷盘运 行速度信号。 所述控制器设有输入模块。 优选的，所述输入模块为选择开关或控制按键。 所述控制器根据接收的卷绕半径测量装置实时测得的卷绕半径和旋转圈数来计 算线缆的长度。 所述线缆卷盘设置于固定支架上，固定支架上设有以A、B、R为三条边的一个三角 形，其中A边的下顶点线缆卷盘的圆心，且垂直于水平面，A边的长度a随卷绕线缆的情况 来设定；B边的上顶点与A边的上顶点重合，B边的下顶点随线缆卷绕半径变化，B边长度为 b，B边的长度b根据不同线缆卷绕情况进行调整，R就是线缆卷绕过程中随卷绕而实时变化 的卷绕半径。 所述固定支架在A、B两条边所形成的顶点处设有角度测量装置，并将采集的角度 信号传输给控制器。 优选的，所述角度测量装置为光电编码器或旋转变压器。 基于上述测量装置的测量方法，包括以下步骤： (1)控制器实时采样外部跟随速度设定，并根据输入模块来实现系统的自动、手动 逻辑控制，在显示单元显示收放的速度及控制状态信息； (2)通过卷绕半径测量装置实时获得线缆形成的卷绕半径信号，根据线缆卷盘预 设的计数齿和接近开关形成卷绕圈数信号，两个信号由控制器形成对应的数字量信号，应 用三角形余弦定理计算出线缆卷绕速度和总长度； (3)计算出的线缆卷绕速度与外部设定的跟随速度进行PID运算，然后控制器通 过的数字量信号和模拟量信号接口控制驱动器的输出，由驱动器控制电动机的运行速度， 电动机再拖动线缆卷盘实现卷绕速度和外部给定速度的一致。 所述步骤（2)中，根据固定支架上以A、B、R为三条边的三角形，其中A边的下顶 点线缆卷盘7的圆心，且垂直于水平面，长度a随卷绕线缆的情况来设定，B边的上顶点与A 边的上顶点重合，B边的下顶点设计成能够随线缆卷绕半径变化，B边长度为b，B边的长度 b根据不同线缆卷绕情况进行调整，R等于线缆卷绕过程中随卷绕而实时变化的卷绕半径； 在A、B两条边所形成的顶点处安装角度测量装置实时测量A、B两条边夹角角度信号α，并 将信号传递到控制器。 所述步骤⑵中，A、B、R为三条边构成的三角形，A、B边的边长a、b是已知的，R 是随卷绕实时变化的，A、B的夹角α通过该装置来形成实时测量信号，并由控制器通过三 角形余弦公式（1)和（2)计算出，公式（1)为三角形余弦定理，公式（2)为求半径R的公式 (1)变形：【主权项】1. 一种线缆收放长度精确测量同步控制器，其特征是：包括电动机、驱动器、线缆卷 盘、控制器和卷绕半径测量装置，其中，控制器连接卷绕半径测量装置，卷绕半径测量装置 连接线缆卷盘，线缆卷盘的外沿设有均匀分布的多个计数齿，接近开关设置在线缆卷盘边 缘，计量线缆卷盘旋转所经过的齿数，并将测得的信号传输给控制器，控制器连接驱动器， 驱动器驱动电动机旋转，电动机带动线缆卷盘转动。2. 如权利要求1所述的一种线缆收放长度精确测量同步控制器，其特征是：所述控制 器根据接收的卷绕半径测量装置实时测得的卷绕半径和旋转圈数来计算线缆的长度。3. 如权利要求1所述的一种线缆收放长度精确测量同步控制器，其特征是：所述线缆 卷盘设置于固定支架上，固定支架上设有以、B、R为三条边的一个三角形，其中A边的下顶 点线缆卷盘的圆心，且垂直于水平面，A边的长度a随卷绕线缆的情况来设定；B边的上顶点 与A边的上顶点重合，B边的下顶点随线缆卷绕半径变化，B边长度为b，B边的长度b根据 不同线缆卷绕情况进行调整，R就是线缆卷绕过程中随卷绕而实时变化的卷绕半径。4. 如权利要求3所述的一种线缆收放长度精确测量同步控制器，其特征是：所述固定 支架在A、B两条边所形成的顶点处设有角度测量装置，并将采集的角度信号传输给控制 器。5. 如权利要求4所述的一种线缆收放长度精确测量同步控制器，其特征是：所述角度 测量装置为光电编码器或旋转变压器。6. 基于权利要求1-5中任一项所述的测量同步控制器的测量方法，其特征是：包括以 下步骤： (1) 控制器实时采样外部跟随速度设定，并根据输入模块来实现系统的自动、手动逻辑 控制，在显示单元显示收放的速度及控制状态信息； (2) 通过卷绕半径测量装置实时获得线缆形成的卷绕半径信号，根据线缆卷盘预设的 计数齿和接近开关形成卷绕圈数信号，两个信号由控制器形成对应的数字量信号，应用三 角形余弦定理计算出线缆卷绕速度和总长度； (3) 计算出的线缆卷绕速度与外部设定的跟随速度进行PID运算，然后控制器通过的 数字量信号和模拟量信号接口控制驱动器的输出，由驱动器控制电动机的运行速度，电动 机再拖动线缆卷盘实现卷绕速度和外部给定速度的一致。7. 如权利要求6所述的测量方法，其特征是：所述步骤（2)中，根据固定支架上以A、B、 R为三条边的三角形，其中A边的下顶点线缆卷盘7的圆心，且垂直于水平面，长度a随卷绕 线缆的情况来设定，B边的上顶点与A边的上顶点重合，B边的下顶点设计成能够随线缆卷 绕半径变化，B边长度为b，B边的长度b根据不同线缆卷绕情况进行调整，R等于线缆卷绕 过程中随卷绕而实时变化的卷绕半径；在A、B两条边所形成的顶点处安装角度测量装置实 时测量A、B两条边夹角角度信号α，并将信号传递到控制器。8. 如权利要求7所述的测量方法，其特征是：所述步骤（2)中，A、B、R为三条边构成的 三角形，A、B边的边长a、b是已知的，R是随卷绕实时变化的，A、B的夹角α通过该装置来 形成实时测量信号，并由控制器通过三角形余弦公式（1)和（2)计算出，公式（1)为三角形 余弦定理，公式（2)为求半径R的公式（1)变形：其中：α--A，B的夹角； a--边A的长度； b--边A的长度； r一一卷绕半径R的长度。9.如权利要求6所述的测量方法，其特征是：所述步骤（2)中，卷绕的圈数通过测量线 缆卷盘的所通过的齿数η来确定，并通过以下公式计算卷绕的总长度： L = 2x^：xrx - z (3) 其中：L 一一线缆卷绕长度计算值； π本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种线缆收放长度精确测量同步控制器，其特征是：包括电动机、驱动器、线缆卷盘、控制器和卷绕半径测量装置，其中，控制器连接卷绕半径测量装置，卷绕半径测量装置连接线缆卷盘，线缆卷盘的外沿设有均匀分布的多个计数齿，接近开关设置在线缆卷盘边缘，计量线缆卷盘旋转所经过的齿数，并将测得的信号传输给控制器，控制器连接驱动器，驱动器驱动电动机旋转，电动机带动线缆卷盘转动。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周广旭，张晓鹏，董杰，王平来，
申请(专利权)人：山东省科学院自动化研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37
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