本发明专利技术公开了一种光缆扎纱张力无线检测装置及扎纱张力监测与控制方法，其中光缆扎纱张力无线检测装置采用非接触式位移检测，并通过胡克定律转换成张力，提供了有效的缓冲，避免常规用压力传感器检测过程中纱线上下跳动造成的张力突变，同时光缆扎纱张力无线检测装置自带发电装置，保证无线检测装置能够持续不断工作，不需要额外连接电源与信号引线。扎纱张力监测与控制方法基于数据的驱动，同产品结构、纱团状态、机械阻尼等外部条件深度绑定，并根据构建的产品结构张力机理模型来驱动张力控制，使生产时扎纱张力更加稳定。本发明专利技术适用于多条成缆生产线同时工作时监测与张力调控，更适合于智能制造和无人工厂，减少了人工干预，提高了控制效率。提高了控制效率。提高了控制效率。
【技术实现步骤摘要】
光缆扎纱张力无线检测装置及扎纱张力监测与控制方法
[0001]本专利技术属于光缆成缆工序监测控制
，具体涉及一种光缆扎纱张力无线检测装置及扎纱张力监测与控制方法的设计。
技术介绍
[0002]在光缆行业的成缆工序中，将多根不同的套管绞合在一起后需要经过扎纱处理，以保证套管绞合结构紧密，扎纱张力大小直接影响绞合过后的产品质量，扎纱张力过小，缆芯容易变形，张力过大，扎纱容易断裂或把套管扎变形引起断纤或衰减超标，因此针对光缆扎纱张力的检测和控制十分重要。
[0003]由于普通的张力传感器有电源与信号引线，不能同光缆扎纱机的飞梭一起旋转，因此目前行业内无法在扎纱机运行时直接准确检测扎纱张力，一般采用算法间接实现扎纱张力控制，比如通过纱团大小、线速度、升降速率等由PLC间接计算控制伺服电机的张力输出。由于采用开环控制，没有有效的监测与控制方法，基本靠操作人员在后台做大量非线性补偿，操作人员凭经验手动调节，调好的参数会随着光缆的结构不同、纱团的大小不同以及升降速的起始点不同而变化，升降速中极易出现在很短的距离内，一段扎纱很松，一段扎纱很紧，进而把套管扎变形等情况。同时，现有的扎纱张力监测与控制方法对外部环境的适应性不强，扎纱机机械磨损后，机械阻尼发生变化，经常发生张力不稳定造成断纱或者生产出衰减较大的产品。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是为了解决现有的张力传感器无法在扎纱机运行时直接准确检测扎纱张力，同时现有的扎纱张力监测与控制方法容易发生张力不稳定造成断纱或者生产出衰减较大的产品的问题，提出了一种光缆扎纱张力无线检测装置及扎纱张力监测与控制方法。
[0005]本专利技术的技术方案为：第一方面，本专利技术提供了一种光缆扎纱张力无线检测装置，包括扎纱张力轮、发电装置、位移板、壳体、锂电池、弹簧、激光位移传感器和无线收发装置，发电装置穿设于扎纱张力轮的轴向中心，并与位移板的上端固定连接，壳体与锂电池均为圆筒形，且壳体的内壁与锂电池的外壁贴合并固定连接，位移板的下端与锂电池的内壁贴合，弹簧设置于位移板的底部与锂电池的底部之间，激光位移传感器设置于锂电池的底部，无线收发装置设置于锂电池底部与壳体底部之间形成的空腔内，并与激光位移传感器通信连接。
[0006]进一步地，发电装置包括发电装置外壳以及设置于发电装置外壳内部的转子和线圈，转子与扎纱张力轮固定连接，发电装置外壳与位移板的上端固定连接，线圈与发电装置外壳固定连接，线圈通过穿设于位移板的导线与锂电池电连接。
[0007]进一步地，无线收发装置包括依次通信连接的模数转换模块、数据编码模块和蓝牙传输模块，模数转换模块与激光位移传感器通信连接，蓝牙传输模块与服务器端通信连
接。
[0008]本专利技术的有益效果是：
[0009](1)本专利技术在扎纱机工作时，纱线在扎纱张力轮上过线，带动扎纱张力轮旋转，扎纱张力轮再带动发电装置的转子旋转，转子切割线圈之间的磁感线产生电流，不断给锂电池充电，可以在工作时持续不断给光缆扎纱张力无线检测装置充电，保证光缆扎纱张力无线检测装置持续不断工作，不需要额外连接电源与信号引线。
[0010](2)本专利技术通过激光位移传感器对位移板进行非接触式位移检测，并通过胡克定律转换成张力，提供了有效的缓冲，避免常规用压力传感器检测过程中纱线上下跳动造成的张力突变。
[0011]第二方面，本专利技术提供了一种扎纱张力监测与控制方法，包括以下步骤：
[0012]S1、通过光缆扎纱张力无线检测装置检测得到扎纱机运行时的张力，并将张力数据传输至服务器端。
[0013]S2、在服务器端对张力数据进行异常数据清洗和过滤，得到稳定张力数据。
[0014]S3、根据稳定张力数据进行趋势预测和张力修正，得到张力控制因子。
[0015]S4、根据张力控制因子构建产品结构张力机理模型，对扎纱机运行时的张力进行控制。
[0016]进一步地，步骤S1包括以下分步骤：
[0017]S11、通过激光位移传感器检测得到扎纱机运行时位移板相对于初始状态时的位移变化值。
[0018]S12、根据胡克定律将位移变化值转换为张力值。
[0019]S13、通过模数转换模块将张力值转换成数字信号。
[0020]S14、通过数据编码模块对数字信号进行编码，得到张力数据。
[0021]S15、通过蓝牙传输模块将张力数据传输至服务器端。
[0022]进一步地，步骤S2包括以下分步骤：
[0023]S21、在服务器端设置张力阈值。
[0024]S22、将超过张力阈值的张力数据过滤掉。
[0025]S23、根据近期采集的数据，采用最小二乘法对过滤掉的张力数据进行修正填充，得到稳定张力数据。
[0026]进一步地，步骤S3包括以下分步骤：
[0027]S31、根据当前时刻的稳定张力数据，结合纱团旋转惯量和机械阻尼，预测得到下一时刻扎纱机伺服电机的升降速值。
[0028]S32、将升降速值存放如缓存中，作为下一时刻的张力控制因子。
[0029]进一步地，扎纱机伺服电机的升、降速采用双通道独立控制。
[0030]进一步地，步骤S4包括以下分步骤：
[0031]S41、将张力控制因子与产品结构信息绑定。
[0032]S42、在服务器端构建扎纱张力数据库。
[0033]S43、通过扎纱张力数据库中的数据积累修正不同产品结构的扎纱机的张力控制参数方案，实现对扎纱机运行时的张力进行控制。
[0034]本专利技术的有益效果是：
[0035](1)本专利技术采集到实时张力数据后，通过无线收发装置发送到服务器端，由服务器端程序经过实时计算，对张力超过设定条件的生产线进行动态调节，并发送报警信号，能够有效实现扎纱张力远程监控与预警。
[0036](2)本专利技术基于数据的驱动，张力的控制并非采用简单的PID控制，而是同产品结构、纱团状态、机械阻尼等外部条件深度绑定，并根据构建的产品结构张力机理模型来驱动张力控制，使生产时扎纱张力更加稳定。
[0037](3)本专利技术适用于多条成缆生产线同时工作时监测与张力调控，更适合于智能制造和无人工厂，减少了人工干预，提高了控制效率。
附图说明
[0038]图1所示为本专利技术实施例一提供的光缆扎纱张力无线检测装置正面结构示意图。
[0039]图2所示为本专利技术实施例一提供的光缆扎纱张力无线检测装置侧面结构示意图。
[0040]图3所示为本专利技术实施例一提供的光缆扎纱张力无线检测装置工作原理示意图。
[0041]图4所示为本专利技术实施例二提供的扎纱张力监测与控制方法流程图。
[0042]附图标记说明：1
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扎纱张力轮、2
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发电装置、3
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位移板、4
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壳体、5
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锂电池、6
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弹簧、7
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激光位移传感器、8<本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种光缆扎纱张力无线检测装置，其特征在于，包括扎纱张力轮(1)、发电装置(2)、位移板(3)、壳体(4)、锂电池(5)、弹簧(6)、激光位移传感器(7)和无线收发装置(8)，所述发电装置(2)穿设于扎纱张力轮(1)的轴向中心，并与位移板(3)的上端固定连接，所述壳体(4)与锂电池(5)均为圆筒形，且所述壳体(4)的内壁与锂电池(5)的外壁贴合并固定连接，所述位移板(3)的下端与锂电池(5)的内壁贴合，所述弹簧(6)设置于位移板(3)的底部与锂电池(5)的底部之间，所述激光位移传感器(7)设置于锂电池(5)的底部，所述无线收发装置(8)设置于锂电池(5)底部与壳体(4)底部之间形成的空腔内，并与激光位移传感器(7)通信连接。2.根据权利要求1所述的光缆扎纱张力无线检测装置，其特征在于，所述发电装置(2)包括发电装置外壳(10)以及设置于发电装置外壳(10)内部的转子(11)和线圈(12)，所述转子(11)与扎纱张力轮(1)固定连接，所述发电装置外壳(10)与位移板(3)的上端固定连接，所述线圈(12)与发电装置外壳(10)固定连接，所述线圈(12)通过穿设于位移板(3)的导线与锂电池(5)电连接。3.根据权利要求1所述的光缆扎纱张力无线检测装置，其特征在于，所述无线收发装置(8)包括依次通信连接的模数转换模块、数据编码模块和蓝牙传输模块，所述模数转换模块与激光位移传感器(7)通信连接，所述蓝牙传输模块与服务器端通信连接。4.一种基于权利要求1
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3任一所述的光缆扎纱张力无线检测装置的扎纱张力监测与控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、通过光缆扎纱张力无线检测装置检测得到扎纱机运行时的张力，并将张力数据传输至服务器端；S2、在服务器端对...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘又维，刘培，
申请(专利权)人：长飞光纤光缆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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