一种绕纤机系统及自动控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种绕纤机系统，包括机械结构单元与慢速交互单元，所述机械结构单元由放纤单元、第一导向装置、缓冲装置、计长装置、压力传感器、第二导向装置、收纤单元组成，所述慢速交互单元由人机交互单元、嵌入式系统单元、实时控制单元构成，所述实时控制单元由放纤驱动单元、收纤驱动单元、半径控制驱动单元、编码计长单元、张力探测反馈单元、实时控制核心构成。本发明专利技术还涉及一种绕纤机的自动控制方法，包括张力闭环控制和计长自动停止控制方法。本发明专利技术制结构简单、成本低廉、绕纤效率高，能够保证系统在较高速运行时，使光纤张力控制稳定、系统运行平稳，同时可以很方便绕制不同半径大小的光纤环。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及绕纤机自动控制领域，特别涉及一种绕纤机系统及自动控制方法。
技术介绍
目前用于线缆复绕领域的绕线机种类很多，但用于光模块制作领域的光纤绕制设备并不多。现有的技术主要有利用模具手工复绕、单片机自动控制两种。手工复绕存在诸多不足，如效率低、计长不精确等。单片机控制方式虽然能实现自动控制，但由于单片机的串行工作方式使控制的实时性大大降低、同时光纤张力控制也不稳定，可能会对绕制的光纤环质量造成不良影响。当前市面上销售的光纤复绕机，其优点是功能强大，计长、排线精度很高，但大多体积庞大，多适用于光纤光缆的绕制，无法满足光模块制作过程中对不同小尺寸、不同纤长的光纤环需求。
技术实现思路
有鉴于此，为克服现有技术的不足，本专利技术提供一种绕纤机系统及自动控制方法，能够保证系统在较高速运行时，使光纤张力控制稳定、系统运行平稳，同时可以很方便绕制不同半径大小的光纤环，适用于不同功能的产品。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种绕纤机系统，包括机械结构单元与慢速交互单元，所述机械结构单元由放纤单元、第一导向装置、缓冲装置、计长装置、压力传感器、第二导向装置、收纤单元通过光纤依次衔接组成，将需要绕制的光纤盘固定于放纤单元，将光纤从所述放纤单元引出并依次穿过所述第一导向装置—缓冲装置—计长装置—压力传感器—第二导向装置到达收纤单元，并将其固定在所述收纤单元上；所述慢速交互单元由人机交互单元、嵌入式系统单元与实时控制单元构成，所述嵌入式系统单元与所述人机交互单元实现软件交互工作，所述嵌入式系统单元与所述实时控制单元衔接，可实时通信。进一步，所述实时控制单元由放纤驱动单元、收纤驱动单元、半径控制驱动单元、编码计长单元、张力探测反馈单元与实时控制核心构成，所述实时控制核心分别衔接各个功能单元，所述放纤驱动单元控制放纤电机的速度，所述收纤驱动单元控制收纤电机的速度，所述半径控制驱动单元控制绕纤臂装置，所述编码计长单元记录系统启动后已绕制的光纤长度，并反馈给所述实时控制核心。所述实时控制核心包括FPGA单元与信号处理单元，并采用自动控制算法实现整个系统的闭环控制。进一步，所述机械结构单元中，供纤盘固定于所述放纤单元，所述导向装置根据光线绕制需要改变光纤推进的方向，所述计长装置记录所需的纤长，所述压力传感器实时反馈线路中的张力大小，所需的光纤环从所述收纤单元取出。所述放纤单元由放纤电机、传动装置与电机驱动组成；所述收纤单元由收纤电机、传动装置、半径电机、绕纤臂装置、电机驱动组成。所述人机交互单元具有触摸屏设置功能、网口远程登陆功能、键盘鼠标输入功能，主要实现绕纤参数输入、启停控制以及已绕纤长反馈显示，所述嵌入式系统单元完成同上位机软件交互以及同所述实时控制单元通信任务，所述实时控制单元实现对整个绕纤系统的平稳控制。本专利技术还涉及一种绕纤机的自动控制方法，包括以下步骤：首先：嵌入式系统单元下发系统启动信号至实时控制核心，所述实时控制核心获取启动信号后缓慢启动收纤驱动单元电机，电机速度缓慢加速至系统设定最大转速。然后，由于系统速度不匹配，张力探测反馈单元反馈给实时控制核心的光纤张力会变大，实时控制核心监测到张力变化后会启动放纤驱动单元电机，并根据探测的张力大小实时调节放纤驱动单元电机速度，达到控制光纤张力在合理范围目的，同时使系统运转速度最终保持在恒定速率。编码计长单元每转动一周会产生固定数量的脉冲，实时控制核心会记录总的脉冲数并将其转化为对应的已绕纤长，嵌入式系统单元通过不断轮询已绕纤长，同时在上位机界面上刷新绕纤进度，当实时控制核心监测到未绕纤长还剩一定长度时，将收纤驱动单元电机速度缓慢减小，此时由于张力变化放纤驱动单元电机速度也会降低。进一步，本专利技术一种绕纤机的自动控制方法包括张力闭环控制方法，具体过程如下所述：(1)所述实时控制核心的FPGA单元收到系统启动信号，给收纤驱动发送启动脉冲，收纤驱动单元的电机缓慢加速至系统设定最大转速；(2)张力探测模块检测的张力信号会逐渐变大，该信号变化幅度很微弱，需要经过信号处理模块将其放大并转化为数字信号传输至所述FPGA单元；(3)所述FPGA单元收到放大后的信号，会将其同设定的阀值进行比较，当有偏差时，PID算法的输出值反馈给所述FPGA单元；(4)由于误差的存在，FPGA单元同步启动对放纤驱动的控制，放纤速度会加快，相反光纤张力会随之变小，当张力降到设定的低阀值以下后，PID算法调节控制所述FPGA单元降低放纤驱动单元电机速度，数次振荡调节，系统速度达到平衡；(5)当未绕制光纤还剩一定长度时，FPGA单元控制收纤驱动缓慢降低收纤电机速度，同时由于PID实时调节，放纤电机速度也降低，达到系统平稳停机。本专利技术一种绕纤机的自动控制方法还包括计长自动停止控制方法，具体过程如下所述：(1)所述实时控制核心的FPGA单元收到系统启动信号，给收纤驱动发送启动脉冲；(2)系统启动后，整个系统会运转起来，由于光纤的牵引作用，会带动计长装置转动，编码计长模块每转动一周会产生固定数量的脉冲并发至所述FPGA单元；(3)所述FPGA单元记录获取的脉冲数并将其转换为已绕制纤长；(4)嵌入式系统单元通过不断轮询所述FPGA单元，获取所述FPGA单元上报的已绕制纤长，同时将其同已设定的纤长参数比较，当已绕制纤长大于等于设定的纤长时，嵌入式系统单元会向FPGA单元发送系统停止信号，系统自动停止运转。本专利技术的有益效果是，控制结构简单、成本低廉、绕纤效率高；系统实现缓启动、缓停止功能，绕纤过程运行稳定；系统实现收纤电机匀速运行，而根据反馈的张力大小实时调节放纤电机的运转速度，保证光纤张力在合理区间可控；针对不同的产品需求，可以很方便改变绕纤半径，同时实现一键取纤，生产效率大大提高。【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术绕纤机系统的机械结构单元的组成示意图。图2为本专利技术绕纤机系统的慢速交互单元的组成示意图。图3为实时控制单元的组成示意图。图4为本专利技术绕纤机实现张力闭环控制方法的示意图。图5为本专利技术绕纤机实现计长自动停止控制方法的流程示意图。【具体实施方式】下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参照图1，一种绕纤机系统，包括机械结构单元101与慢速交互单元201，所述机械结构单元101由放纤单元102、第一导向装置103、缓冲装置105、计长装置106、压力传感器107、第二导向装置108、收纤单元109通过光纤104依次衔接组成，将需要绕制的光纤盘固定于放纤单元102，将光纤104从所述放纤单元102引出并依次穿过所述第一导向装置103—缓冲装置105—计长装置106—压力传感器107—第二导向装置108到达收纤单元109，并将其固定在所述收纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种绕纤机系统，其特征在于，包括机械结构单元与慢速交互单元，所述机械结构单元由放纤单元、第一导向装置、缓冲装置、计长装置、压力传感器、第二导向装置、收纤单元通过光纤依次衔接组成，将需要绕制的光纤盘固定于放纤单元，将光纤从所述放纤单元引出并依次穿过所述第一导向装置—缓冲装置—计长装置—压力传感器—第二导向装置到达收纤单元，并将其固定在所述收纤单元上；所述慢速交互单元由人机交互单元、嵌入式系统单元与实时控制单元构成，所述嵌入式系统单元与所述人机交互单元实现软件交互工作，所述嵌入式系统单元与所述实时控制单元衔接，可实时通信。

【技术特征摘要】
1.一种绕纤机系统，其特征在于，包括机械结构单元与慢速交互单元，所述机械结构单元由放纤单元、第一导向装置、缓冲装置、计长装置、压力传感器、第二导向装置、收纤单元通过光纤依次衔接组成，将需要绕制的光纤盘固定于放纤单元，将光纤从所述放纤单元引出并依次穿过所述第一导向装置—缓冲装置—计长装置—压力传感器—第二导向装置到达收纤单元，并将其固定在所述收纤单元上；所述慢速交互单元由人机交互单元、嵌入式系统单元与实时控制单元构成，所述嵌入式系统单元与所述人机交互单元实现软件交互工作，所述嵌入式系统单元与所述实时控制单元衔接，可实时通信。2.根据权利要求1所述的一种绕纤机系统，其特征在于，所述实时控制单元由放纤驱动单元、收纤驱动单元、半径控制驱动单元、编码计长单元、张力探测反馈单元与实时控制核心构成，所述实时控制核心分别衔接各个功能单元，所述放纤驱动单元控制放纤电机的速度，所述收纤驱动单元控制收纤电机的速度，所述半径控制驱动单元控制绕纤臂装置，所述编码计长单元记录系统启动后已绕制的光纤长度，并反馈给所述实时控制核心。3.根据权利要求2所述的一种绕纤机系统，其特征在于，所述实时控制核心包括FPGA单元与信号处理单元，并采用自动控制算法实现整个系统的闭环控制。4.一种绕纤机的自动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：首先：嵌入式系统单元下发系统启动信号至实时控制核心，所述实时控制核心获取启动信号后缓慢启动收纤驱动单元电机，电机速度缓慢加速至系统设定最大转速；然后，由于系统速度不匹配，张力探测反馈单元反馈给实时控制核心的光纤张力会变大，实时控制核心监测到张力变化后会启动放纤驱动单元电机，并根据探测的张力大小实时调节放纤驱动单元电机速度，达到控制光纤张力在合理范围目的，同时使系统运转速度最终保持在恒定速率；编码计长单元每转动一周会产生固定数量的脉冲，实时核心单元会记录总的脉冲数并将其转化为对应的已绕纤长，嵌入式系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：辜勇，陈志，曾炼，杨宇翔，
申请(专利权)人：武汉光迅科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42