CN102174722B - 并条机喂入棉条厚度数字检测方法及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种能够快速精确测量喂入棉条厚度参数的并条机喂入棉条厚度数字化检测方法及其系统。本发明的并条机喂入棉条厚度数字检测系统，包括全数字化传感器，用于对棉条厚度进行数字化采样；差分接收芯片，用于对所述全数字化传感器采集的数字信号进行差分接收并处理；可编程逻辑芯片，用于将所述差分接收芯片处理后的数字信号进行预处理、解码和位置计数；以及运算控制器，用于即时查询所述可编程逻辑芯片计算出的计数值，依次相连。本发明采用通过对微小位移的光栅计步实现的数字化位移传感器采集方式，从测量到信号传输，都是采用0-1数字式编码方式的信号，这样使并条机喂入棉条厚度检测系统可靠性大大增强。
Description
技术领域
本发明涉及一种并条机检测方法及其系统，尤其是一种并条机喂入棉条厚度数字检测方法及其系统。
背景技术
并条机喂入检测是对并条机喂入棉条厚度进行实时检测，需要利用位移传感器（长度计）对棉条厚度变化进行实时测量，从而给后继的匀整计算及控制提供依据。并条机运行过程中对棉条厚度的测量要求是：至少达到每秒1000次的检测频率，测量分辨率要求达到1um以下，长期运行以及快速震动时不会出现误差，即需要同时满足高精度、高速和高可靠性的测量。
目前使用的并条机喂入棉条厚度检测的模拟量输出的传感器，一般是输出的电流或者电压值，利用ADC芯片转化为数字处理器能够的处理数据，但由于模拟量传输过程中必然受到源端和驱动端阻抗的影响，而且容易受到电磁干扰，必然导致测量结果出现测量非线性、高斯白噪声等误差，并容易受到外界电磁环境的脉冲影响。
发明内容
本发明提供了一种能够快速精确测量喂入棉条厚度参数的并条机喂入棉条厚度数字检测方法及其系统，采用通过对微小位移的光栅计步实现的数字化位移传感器采集方式，从测量到信号传输，都是采用0-1数字式编码方式的信号，这样使并条机喂入棉条厚度检测系统可靠性大大增强。
实现本发明目的的并条机喂入棉条厚度数字检测方法，包括如下步骤：
（1）采用全数字化传感器采集并条机喂入棉条的厚度参数，形成正相、反相、零相和故障信号；
（2）差分接收芯片对步骤（1）全数字化传感器形成的差分信号进行差分接收并处理；
（3）将步骤（2）处理后数字信号传给可编程逻辑芯片，对数字信号进行预处理，解码计数；
（4）运算控制器通过访问外设地址的方式，即时查询可编程逻辑芯片当前的计数值。
所述步骤（3）中的可编程逻辑芯片同时对多个数字信号进行处理，使用两个计数器对正反向移动分别计数，以求差的方式得出现在位置的计数值。
所述步骤（3）中，通过有源晶振电路为可编程逻辑芯片提供同步时序电路需要的时钟信号。
所述步骤（3）中，通过复位电路为可编程逻辑芯片提供全局复位信号，可编程逻辑芯片采集到复位信号的有效边沿时将所有计数值清零。
实现本发明目的的并条机喂入棉条厚度数字检测系统，包括：
全数字化传感器，用于对棉条厚度进行数字化采样；
差分接收芯片，用于对所述全数字化传感器采集的数字信号进行差分接收并处理；
可编程逻辑芯片，用于将所述差分接收芯片处理后的数字信号进行预处理、解码和位置计数；
以及运算控制器，用于即时查询所述可编程逻辑芯片计算出的计数值。
所述差分接收芯片的电路包括实现阻抗匹配的电阻和/或电容。以减少传递线上的干扰。
所述可编程逻辑芯片包括滤波模块、信号处理模块、解码计数模块、中心点处理模块和并行总线接口。
所述解码计数模块包括两个计数器，用于对正反向移动分别计数，以求差的方式得出现在位置的计数值。
所述的并条机喂入棉条厚度数字检测系统，还包括与所述可编程逻辑芯片相连的有源晶振电路，用于给所述可编程逻辑芯片提供时钟信号和时钟基准。
所述的并条机喂入棉条厚度数字检测系统，还包括与所述可编程逻辑芯片相连的复位电路，用于给所述可编程逻辑芯片提供全局复位信号，对计数值清零。
本发明的并条机喂入棉条厚度数字检测系统，摒弃了传统的模拟量采集方式，采用全数字化的方式完成数据采集和处理接口，可以大幅度提高并条机喂入棉条采样的精确度以及数据可靠性，提高运行效率，提高传感器采集棉条厚度信号的抗干扰性和精度。
附图说明
图1为本发明并条机喂入棉条厚度数字检测系统示意图。
图2为本发明并条机喂入棉条厚度数字检测系统的全数字化传感器的正相、反相的正交编码规律。
具体实施方式
本发明的并条机喂入棉条厚度数字检测方法实施例
如图1所示，本检测方法包括：
（1）采用全数字化传感器采集并条机喂入棉条的厚度参数，形成正相A、反相B、零相R和故障RS信号；
（2）差分接收芯片对步骤（1）全数字化传感器形成的差分信号进行差分接收并处理得到正相Ai、反相Bi、零相Rin和故障RSin信号；
（3）将步骤（2）处理后数字信号传给可编程逻辑芯片，对数字信号进行预处理，解码计数；
（4）运算控制器通过访问外设地址的方式，即时查询可编程逻辑芯片当前的计数值。
如图2所示，所述步骤（1）全数字化传感器输出信号为5V的低压差分信号传输（LVDS）信号，包括正交的两路数字脉冲信号（A相B相），以及零点信号R和故障信号RS，进入可编程逻辑芯片之前先通过一个差分接收芯片处理，并将处理后的数字信号给可编程逻辑芯片进行计数。
所述步骤（2）中对信号进行差分接收的电路，同时实现阻抗匹配，以减少传递线上的干扰。
所述步骤（3）中在可编程逻辑芯片中设计同步时序电路,完成对全数字化传感器的数字信号预处理和解码计数的过程。预处理的过程包括滤波和同步过程，解码计数的过程为通过逻辑综合得到位置计数值。
数字信号处理过程中，正相A和反相B同步处理，将有效跳变沿、同步为一个时钟周期的电平信号，通过组合逻辑电路，将电平信号解码成增减计数的计数值，该方式对每个跳变沿都进行了处理，所以每个编码器周期对应的计数为四个值，即四倍频的方式计数。
解码计数过程中，利用了可编程逻辑芯片的并行处理能力，对步骤（2）中多个信号同时进行处理，在可编程逻辑芯片中生成两个计数器对正反向移动分别计数，以求差的方式得出现在位置的计数值。
全数字化传感器输出的零相信号即中立点参考信号，为计数值提供修正依据，故障信号表明传感器运行有问题，该信号通过可编程逻辑芯片进行分析修正计数值。
所述步骤（4）中，可编程逻辑芯片内有总线编码接口与运算控制器相连，运算控制器通过访问外设总线地址的方式，取得有效的计数值，即为对应的位置信号。
此外，在可编程逻辑芯片上外设的有源晶振电路，为可编程逻辑芯片提供同步时序电路需要的时钟信号；同时，可编程逻辑芯片的同步、滤波采样等都以此时钟为基准。
在可编程逻辑芯片上外设复位电路，为可编程逻辑芯片提供全局复位信号，并在复位信号的有效边沿对所有计数值清零。
本发明的并条机喂入棉条厚度数字检测系统实施例
如图1所示，本系统包括：
全数字化传感器，用于对棉条厚度进行数字化采样；
差分接收芯片，用于对所述全数字化传感器采集的数字信号进行差分接收并处理；
可编程逻辑芯片，用于将所述差分接收芯片处理后的数字信号进行预处理、解码和位置计数；
以及运算控制器，用于即时查询所述可编程逻辑芯片计算出的计数值，
依次相连。
所述的全数字化传感器为光栅式编码长度计。
所述差分接收芯片的电路包括实现阻抗匹配的电阻和/或电容。以减少传递线上的干扰。
所述可编程逻辑芯片包括滤波模块、信号处理模块、解码计数模块、中心点处理模块和并行总线接口。
所述解码技术模块包括两个计数器，用于对正反向移动分别计数，以求差的方式得出现在位置的计数值。
所述的并条机喂入棉条厚度数字检测系统，还包括与所述可编程逻辑芯片相连的有源晶振电路，用于给所述可编程逻辑芯片提供时钟信号和时钟基准。
所述的并条机喂入棉条厚度数字检测系统，还包括与所述可编程逻辑芯片相连的复位电路，用于给所述可编程逻辑芯片提供全局复位信号，对计数值清零。
所述的总线接口包括16位地址总线、16位数据总线以及并行总线的控制脚RW、WR、IS等。
所述运算控制器采用DSP技术进行运算。采用DSP技术的运算控制器可以准确实时的查询得到出条的厚度指标。给后继的匀整控制提供可靠依据。
Claims (10)
1.一种并条机喂入棉条厚度数字检测方法，包括如下步骤：
（1）采用全数字化传感器采集并条机喂入棉条的厚度参数，形成正相、反相、零相和故障信号；
（2）差分接收芯片对步骤（1）全数字化传感器形成的差分信号进行差分接收并处理；
（3）将步骤（2）处理后数字信号传给可编程逻辑芯片，对数字信号进行预处理，解码计数；
（4）运算控制器通过访问外设地址的方式，即时查询可编程逻辑芯片当前的计数值。
2.根据权利要求1所述的并条机喂入棉条厚度数字检测方法，其特征在于：所述步骤（3）中的可编程逻辑芯片同时对多个数字信号进行处理，使用两个计数器对正反向移动分别计数，以求差的方式得出现在位置的计数值。
3.根据权利要求1所述的并条机喂入棉条厚度数字检测方法，其特征在于：所述步骤（3）中，通过有源晶振电路为可编程逻辑芯片提供同步时序电路需要的时钟信号。
4.根据权利要求1所述的并条机喂入棉条厚度数字检测方法，其特征在于：所述步骤（3）中，通过复位电路为可编程逻辑芯片提供全局复位信号，可编程逻辑芯片采集到复位信号的有效边沿时将所有计数值清零。
5.一种并条机喂入棉条厚度数字检测系统，包括：
全数字化传感器，用于对棉条厚度进行数字化采样；
差分接收芯片，用于对所述全数字化传感器采集的数字信号进行差分接收并处理；
可编程逻辑芯片，用于将所述差分接收芯片处理后的数字信号进行预处理、解码和位置计数；
以及运算控制器，用于即时查询所述可编程逻辑芯片计算出的计数值。
6.根据权利要求5所述的并条机喂入棉条厚度数字检测系统，其特征在于：所述差分接收芯片的电路包括实现阻抗匹配的电阻和/或电容。
7.根据权利要求5所述的并条机喂入棉条厚度数字检测系统，其特征在于：所述可编程逻辑芯片包括滤波模块、信号处理模块、解码计数模块、中心点处理模块和并行总线接口。
8.根据权利要求7所述的并条机喂入棉条厚度数字检测系统，其特征在于：所述解码计数模块包括两个计数器，用于对正反向移动分别计数，以求差的方式得出现在位置的计数值。
9.根据权利要求5~8任一所述的并条机喂入棉条厚度数字检测系统，其特征在于：还包括与所述可编程逻辑芯片相连的有源晶振电路，用于给所述可编程逻辑芯片提供时钟信号和时钟基准。
10.根据权利要求5~8任一所述的并条机喂入棉条厚度数字检测系统，其特征在于：还包括与所述可编程逻辑芯片相连的复位电路，用于给所述可编程逻辑芯片提供全局复位信号，对计数值清零。
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