一种线缆计米器制造技术

本发明专利技术涉及一种线缆计米器，包括计米轮、线缆牵引机、二维力传感器和传感系统信号处理器，二维力传感器设置在计米轮的曲面采集线缆与计米轮之间的正压力和静摩擦力并发送给传感系统信号处理器，再反馈给线缆牵引机，传感器包括X方向差动电容单元组合和Y方向差动电容单元组合，X方向差动电容单元组合和Y方向差动电容单元组合均包括两个以上相互形成差动的电容单元模块，电容单元模块采用由两个以上的条状电容单元组成的梳齿状结构。监测装置对计米轮与线缆之间的正压和静摩擦力实时监测，避免正压过小提供的最大静摩擦力不足，也避免牵引力过大导致滑动摩擦，造成计米误差。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于线缆制造业
，涉及到一种线缆计米器，具体涉及到一种线缆 计米器。
技术介绍
计米器是线缆制造必备的设备之一，随着设备和产品的不断改进和提高，计米装 置的合理、精准也越来越为制造商和研究单位所关注和重视。有关计米器减小计米误差方 面的工作是线缆行业制造商十分关注的一项工作，尤其是对价值（附加值）高的产品，如截 面积大的电力电缆、控缆、矿用电缆、交联电缆和通信电缆等更是如此。线缆在不同的张力 状态下（即在绷紧和松弛状态下）计米测量值是不同的，故在这种情况下测量会产生一定 的误差（偏差）。因此，在生产过程中需要线缆自身尽可能保持一定的张力。计米器的张紧 轮、机械压轮的张力和色带计米器导轮在生产制造中是否打滑，也是影响计米精度的一个 重要因素。在实际的生产使用过程中，线缆牵引机的卷取速度，直接影响到计米轮或者计米 履带与线缆的摩擦力大小，在线缆计米的过程中，牵引机带动线缆向前运动，两个计米轮紧 压着线缆，通过计米轮与线缆之间的静摩擦力带动计米轮转动，实现计米功能。 如果计米轮与线缆的压力过小，会导致提供的最大静摩擦力不能平衡牵引机的牵 引力，计米轮与线缆之间由原来的静摩擦变成滑动摩擦，导致计米误差。如果压力过大，则 牵引机必须提供足够大的牵引力才能带动线缆运动，增加牵引机的能源损耗。因此，必须对 计米器与线缆之间的正压和静摩擦力进行监测，确保牵引力也即静摩擦力不超过计米轮与 线缆之间的最大静摩擦力，防止线缆与计米轮之间出现滑动摩擦，造成计米误差。
技术实现思路
为了克服以上现有技术的不足，本专利技术提供一种线缆计米器，通过在计米轮上设 置二维力传感器，监测计米轮与线缆之间的正压和切向的牵引力，防止线缆与计米轮之间 出现滑动摩擦，造成计米误差。 本专利技术的技术方案是：一种线缆计米器，包括计米轮和线缆牵引机，还包括二维力 传感器和传感系统信号处理器，二维力传感器设置在计米轮的曲面采集线缆与计米轮之间 的正压力和静摩擦力并发送给传感系统信号处理器，传感系统信号处理器将正压力和静摩 擦力反馈给线缆牵引机，二维力传感器包括X方向差动电容单元组合和Y方向差动电容单 元组合，所述X方向差动电容单元组合和Y方向差动电容单元组合均包括两个以上相互形 成差动的电容单元模块，所述电容单元模块采用由两个以上的条状电容单元组成的梳齿结 构，每个条状电容单元包括上极板的驱动电极和下极板的感应电极，所述X方向差动电容 单元组合和Y方向差动电容单元组合的电容值求和计算电容传感器的法向力且消除切向 力影响。 本专利技术线缆计米器的传感器的每个条状电容单元的驱动电极和感应电极宽度相 同，驱动电极的长度大于感应电极长度，驱动电极长度两端分别预留左差位S^和右差位 S右，b0驱=b0感+S右+S左，其中，b0驱为条状电容单元的驱动电极长度，b0感为条状电容单元性介质的抗剪模量，为最大应力值。所述两组相互形成差动的电容单元模块的条状电 容单元的驱动电极和感应电极沿宽度方向设有初始错位偏移，错位偏移大小相同、方向相 反。所述梳齿状结构包括20个以上条状电容单元、与条状电容单元一一对应连接的引线， 相邻两条状电容单元之间设有电极间距a5。所述平行板面积S=M(afa5)b。，其中，M为条 状电容单元数量，b。为条状电容单元的长度，a。条状电容单元的宽度。所述电容单元模块 的每个条状电容单元的引线通过并联或者独立连接到传感系统信号处理器。所述条状电容抗剪模量。所述传感系统信号处理器和电容单元模块之间设有中间变换器，中间变换器用 于设置电压对电容或频率对电容的传输系数。 本专利技术的有益效果是：本专利技术在通过电容测量三维力的基础上，有效使用平板有 效面积，并且通过驱动极板两端预留长度等方法有效解决三维力间耦合，从而使法向与切 向转换都达到较高的线性、精度与灵敏度。另外，对计米轮与线缆之间的正压和静摩擦力实 时监测，避免正压过小提供的最大静摩擦力不足，也避免牵引力过大导致滑动摩擦，造成计 米误差。【附图说明】 图1是本专利技术的【具体实施方式】的条状电容单元及其坐标系。 图2是本专利技术的【具体实施方式】的条状电容单元示意图。 图3是本专利技术的【具体实施方式】的条状电容单元右向偏移示意图。 图4是本专利技术的【具体实施方式】的条状电容单元左向偏移示意图。 图5是本专利技术的【具体实施方式】的条状电容单元对的初始错位图。 图6是本专利技术的【具体实施方式】的条状电容单元对受力后偏移图。 图7是本专利技术的【具体实施方式】的平行板三维力压力传感器结构图。 图8是本专利技术的【具体实施方式】的平行板三维力压力传感器驱动电极结构图。 图9是本专利技术的【具体实施方式】的平行板三维力压力传感器感应电极结构图。 图10是本专利技术的【具体实施方式】的通过相同传递系数K实现输出响应求和。 图11是本专利技术的【具体实施方式】的单元电容对的信号差动示意图。 图12是本专利技术的【具体实施方式】的平行板电容器剖面结构。 其中，1、上PCB基板，2、下PCB基板，3、驱动电极，4、感应电极，5、弹性介质。【具体实施方式】 下面对照附图，通过对实施例的描述，本专利技术的【具体实施方式】如所涉及的各构件 的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及 操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本专利技术的专利技术构思、技术 方案有更完整、准确和深入的理解。本专利技术的主要思路是：线缆在计米的过程中，由牵引机牵引，线缆从两个计米轮或 者履带中间穿过，计米轮给线缆施加压力，线缆与计米轮之间的静摩擦力带动计米轮转动， 实现长度计量。如果计米轮和线缆之间的压力过小，则最大静摩擦力较小，线缆与计米轮 之间容易出现滑动摩擦，造成计米误差，如果压力过大，会增大线缆与计米轮之间的静摩擦 力，计米轮给线缆的静摩擦力方向与牵引力方向相反，影响牵引机的工作效率，也会使整个 生产线的效率降低。因此，本专利技术在计米轮与线缆接触的曲面上设置二维力传感器，监测计 米轮与线缆的正压和切向静摩擦力，合理设置计米轮与线缆的正压大小，以及线缆牵引机 的牵引速度。在二维力传感器的外表面设置一层柔性薄膜，起到保护传感器的作用，二维力 传感器连接传感系统信号处理器，传感系统信号处理器对数据进行分析处理，给出计米轮 与线缆之间的切向力和法向力，本专利技术的二维力传感器为圆环型的电容式压力传感器。线 缆牵引机根据传感系统信号处理器反馈的静摩擦力和正压力数值，调节牵引力。 以下说明本专利技术三维力传感器的测量原理：本专利技术传感器包括X方向差动电容单 元组合和Y方向差动电容单元组合，所述X方向差动电容单元组合通过电容值相减计算X 方向的切向力且消除Y方向切向力影响，所述Y方向差动电容单元组合通过电容值相减计 算Y方向的切向力且消除X方向切向力影响，所述X方向差动电容单元组合和Y方向差动 电容单元组合的电容值求和计算电容传感器的法向力且消除切向力影响。所述X方向差动 电容单元组合和Y方向差动电容单元组合均包括两个以上相互形成差动的电容单元模块， 所述电容单元模块采用由两个以上的条状电容单元组成的梳齿状结构，每个条状电容单元 包括上极板的驱动电极和下极板的感应电极。所述每个条状电容单元的驱动电极和感应电 极宽度相同，驱动电极的长度大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种线缆计米器，包括计米轮和线缆牵引机，其特征在于，还包括二维力传感器和传感系统信号处理器，二维力传感器设置在计米轮的曲面采集线缆与计米轮之间的正压力和静摩擦力并发送给传感系统信号处理器，传感系统信号处理器将正压力和静摩擦力反馈给线缆牵引机，二维力传感器包括X方向差动电容单元组合和Y方向差动电容单元组合，所述X方向差动电容单元组合和Y方向差动电容单元组合均包括两个以上相互形成差动的电容单元模块，所述电容单元模块采用由两个以上的条状电容单元组成的梳齿结构，每个条状电容单元包括上极板的驱动电极和下极板的感应电极，所述X方向差动电容单元组合和Y方向差动电容单元组合的电容值求和计算传感器的法向力且消除切向力影响。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王军，李小牛，端黎明，
申请(专利权)人：芜湖科创生产力促进中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34