CN108548514B - 一种钢管生产线用光纤余长动态测量系统 - Google Patents

一种钢管生产线用光纤余长动态测量系统 Download PDF

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Abstract

一种钢管生产线用光纤余长动态测量系统，包括系统主体及设置在系统主体中的STM32主控制芯片、放线测速器和收线测速器，STM32主控制芯片电连接有液晶触摸屏和系统总开关，STM32主控制芯片的外围电路上设置有定时器、计时器和存储器，定时器、计时器和存储器皆与STM32主控制芯片电连接，系统主体依附于钢管生产线，放线测速器依附于光纤放线架上的光纤放线张力轮，且一只光纤放线张力轮对应一只放线测速器，收线测速器安装于钢管收线架的前方工艺位置上。本发明的优点是：可以形成一种智能测距与智能计算系统，不但测量与计算准确率高，而且省时省力，不浪费光纤、油膏等原材料。

Description

一种钢管生产线用光纤余长动态测量系统
技术领域：
本发明涉及工业智能化及光缆制造工艺设备相关技术领域，具体讲是一种不但测量准确率高，而且省时省力，不浪费光纤、油膏等原材料的钢管生产线用光纤余长动态测量系统。
背景技术：
随着大数据时代的来临，信息传输和信息交互需要大容量、快速、准确的光信号作为信息传输媒介，而光纤作为光信号传输的唯一介质，需要对其进行多种铠装保护，才能够适应架空、地埋、深水等环境。在众多铠装保护方式中，光纤不锈钢松套管(简称钢管)是用途最广的一种直接保护方式，钢管按用途主要分为层绞式钢管和管绞式钢管。
若光纤余长超出正常范围，不仅浪费光纤，增加生产成本，且过长的光纤在钢管内会因弯绕程度过大，触碰管壁而导致光纤整体损耗的增加，进而降低光信号传输的准确性和传输距离；若光纤余长低于正常范围，光纤在钢管中的弯绕程度过小，当钢管受较大拉力或弯曲力时，内部光纤也会在一定程度上受力，从而增加了光信号的传输损耗，降低了钢管的柔韧性和弯曲半径；当纤差超出正常范围时，会使得光纤在钢管中受力不均匀，较短的光纤受力较大，从而影响钢管整体的柔韧性和弯曲半径。由上述可知，光纤余长及纤差是光信号传输损耗、钢管柔韧性和弯曲半径的重要影响因子。
传统余长及纤差的测量方式为手工测量，即在钢管正式生产前期，做余长测量实验，实验时从收线盘中截取一段作为测量样品，测量样品长度一般为10米，以人工方式抽出其中的光纤，测量每根光纤的长度，并计算出纤差。这种测量方式，不仅误差较大，偶然因素无法排除，而且费时费力，浪费光纤、油膏等原材料。
发明内容：
本发明要解决的技术问题是，提供一种不但测量与计算准确率高，而且省时省力，不浪费光纤、油膏等原材料的钢管生产线用光纤余长动态测量系统。
本发明的技术解决方案是，提供一种钢管生产线用光纤余长动态测量系统，该测量系统包括系统主体及设置在系统主体中的STM32主控制芯片、放线测速器和收线测速器，STM32主控制芯片电连接有液晶触摸屏和系统总开关，所述STM32主控制芯片的外围电路上设置有定时器、计时器和存储器，定时器、计时器和存储器皆与STM32主控制芯片电连接，系统主体依附于钢管生产线，放线测速器依附于光纤放线架上的光纤放线张力轮，且一只光纤放线张力轮对应一只放线测速器，收线测速器安装于钢管收线架的前方工艺位置上。
优选地，根据本发明所述的一种钢管生产线用光纤余长动态测量系统，其中，放线测速器上设置有放线防摆轮，放线防摆轮上设置有光纤测速孔，放线防摆轮两侧分别安装有放线发射器和放线接收器，放线接收器与STM32主控制芯片的信号接收端口电连接。
优选地，根据本发明所述的一种钢管生产线用光纤余长动态测量系统，其中，放线发射器、放线接收器与光纤测速孔位于同一水平线上。
优选地，根据本发明所述的一种钢管生产线用光纤余长动态测量系统，其中，放线防摆轮直径为150～200毫米。
优选地，根据本发明所述的一种钢管生产线用光纤余长动态测量系统，其中，收线测速器上设置有收线防摆轮，收线防摆轮上安装有钢管测速孔，收线防摆轮两侧分别安装有收线发射器和收线接收器，收线接收器与STM32主控制芯片的信号接收端口电性相连。
优选地，根据本发明所述的一种钢管生产线用光纤余长动态测量系统，其中，收线发射器、收线接收器与钢管测速孔位于同一水平线上。
优选地，根据本发明所述的一种钢管生产线用光纤余长动态测量系统，其中，收线防摆轮直径为0.5～1米。
本发明的有益效果是：为改善现有技术手工测量方式存在的缺陷，本发明设计了一种钢管生产线用光纤余长动态测量系统，该动态测量系统是以STM32主控制芯片为主控制器，定时器、计时器和存储器为外围电路，再配以传感器检测技术和液晶显示技术，形成了一种智能测距与智能计算系统，然后，将本动态测量系统依附于原有的光纤钢管生产线，从而可以动态测量光纤余长及纤差。在本发明在实际运用中，系统控制稳定，测量与计算精确，省时省力，在不浪费光纤、油膏等原材料的情况下，实现光纤余长及纤差的在线动态测量，适合推广运用。
附图说明：
图1为本发明一种钢管生产线用光纤余长动态测量系统的原理方框图；
图2为本发明中放线测速器的结构示意图；
图3为本发明中收线测速器的结构示意图。
具体实施例：
下面结合附图和具体实施例对本发明一种钢管生产线用光纤余长动态测量系统作进一步说明。
如图1所示，本发明一种钢管生产线用光纤余长动态测量系统包括系统主体1及设置在系统主体1中的STM32主控制芯片6、放线测速器2和收线测速器3。STM32主控制芯片6电连接有液晶触摸屏10和系统总开关11，STM32主控制芯片6的外围电路上设置有定时器7、计时器8和存储器9，定时器7、计时器8和存储器9皆与STM32主控制芯片6电连接。系统主体1依附于钢管生产线，放线测速器2依附于光纤放线架上的光纤放线张力轮，且一只光纤放线张力轮对应一只放线测速器2，收线测速器3安装于钢管收线架的前方工艺位置上。上述所谓“依附”就是指，将放线测速器2安装于钢管生产线光纤放线架的光纤放线张力轮上，每条钢管生产线的光纤放线架上都设置有24个、48个等不同数量的光纤放线张力轮，本发明在原有的光纤放线张力轮的基础上进行改装，把本发明中的放线测速器2合理地加进去；此外，收线测速器3是安装在钢管收线架的最前方工艺位置上，意在测量收线速度，计算计时时间t内的钢管移动位移X0。
在本发明中，放线测速器2负责测量放线架上光纤的放线速度，收线测速器3负责测量钢管进入收线盘前的钢管收线速度，定时器7负责确定测速启动时间，计时器8负责记录放线测速器2和收线测速器3的测速时间，存储器9负责将测量的光纤余长和纤差数据存储起来，系统总开关11负责本系统的开机与关机，液晶触摸屏10负责显示当前测量数据、存储数据的翻阅和启动定时器等。STM32主控制芯片负责收发指令、数据计算和统筹安排，其中，STM32主控制芯片6内设置有手动/自动定时选择程序和余长、纤差计算程序。
优选地，如图2所示，本发明中的放线测速器2上设置有放线防摆轮4，放线防摆轮4直径为150～200毫米，放线防摆轮4上设置有光纤测速孔401，放线防摆轮4两侧分别安装有放线发射器402和放线接收器403，放线接收器403与STM32主控制芯片6的信号接收端口电连接。放线防摆轮4、放线发射器402和放线接收器403都是属于放线测速器2的组成部件，都是构成放线测速器2的一部分。其中，放线发射器402、放线接收器403与光纤测速孔401位于同一水平线上。放线发射器402、放线接收器403、光纤测速孔401位于同一水平线上的目的是方便接收激光信号，当放线防摆轮4上的光纤测速孔401旋转至放线发射器402和放线接收器403中间位置时，放线发射器402发出的激光信号就会瞬间被放线接收器403接收到，从而激发放线接收器403向STM32主控制芯片6发送高脉冲信号，两个高脉冲信号之间的时间即为放线防摆轮4旋转一周所用的时间，由于放线防摆轮4周长是恒定的，则依此可计算出放线防摆轮4的线速度，即光纤放线速度Vn。本实施例中放线防摆轮4的直径优选为150毫米，放线防摆轮4上面的凹槽是用来稳定光纤放线的，放线防摆轮4会随着光纤的前进而无打滑地旋转，直径设定为150mm是为了增大光纤的实际弯曲半径，防止光纤放线时弯曲受力而影响光损耗。
优选地，如图3所示，本发明中的收线测速器3上设置有收线防摆轮5，收线防摆轮5的直径为0.5～1米，收线防摆轮5上安装有钢管测速孔501，收线防摆轮5两侧分别安装有收线发射器502和收线接收器503，收线接收器503与STM32主控制芯片6的信号接收端口电连接。收线防摆轮5、收线发射器502和收线接收器503都是属于收线测速器(3)的组成部件，都是构成收线测速器3的一部分。其中，收线发射器502、收线接收器503与钢管测速孔501位于同一水平线上。收线发射器502、收线接收器503与钢管测速孔501位于同一水平线上的目的是方便接收激光信号，当收线防摆轮5上的钢管测速孔501旋转至收线发射器502和收线接收器503中间位置时，收线发射器502发出的激光信号就会瞬间被收线接收器503接收到，从而激发收线接收器503向STM32主控制芯片6发送高脉冲信号，两个高脉冲信号之间的时间即为收线防摆轮5旋转一周所用的时间，由于收线防摆轮5周长是恒定的，则依此可计算出收线防摆轮5的线速度，即光纤放线速度V0。本实施例中收线防摆轮5的直径优选为1米，放线防摆轮4上面的凹槽是用来通过钢管的。
本发明的工作原理是：
(1)光纤钢管生产线进行实验或正常生产过程中，待稳定匀速运行时，开启系统总开关11，此时，放线测速器2和收线测速器3开始正常测速；然后，通过液晶触摸屏10选择手动/自动定时模式，当选择自动定时模式时，触发定时器7自动工作，并自动开始计时，计时时间默认为1min，计时间隔默认为10min，当选择手动定时模式时，可人工选择计时时间和计时启动时间。
设放线测速器2测速值为V1、V2……Vn(其中，1、2……n代表着放线架上不同涂色和色环的光纤)，收线测速器3测速值为V0，计时时间为t，则放线侧的光纤移动位移Xn计算公式为：
X1＝V1*t
X2＝V2*t
Xn＝Vn*t
收线侧的钢管移动位移X0计算公式为：
X0＝V0*t
在STM32主控制芯片6的控制作用下，放线测速器2和收线测速器3的测速启动时间一样，计时时间t也相同，测速和测距计算同步进行。
(2)智能计算
在STM32主控制芯片6中，通过软件编程方式，将上述公式编入程序中，就可以计算出同一时间t内，不同光纤的移动位移Xn和钢管的移动位移X0，从而可以计算出不同光纤移动位移Xn与钢管移动位移X0之间的差值(即光纤余长)。则，光纤余长计算公式为：
η1＝(X1-X0)/X0
η2＝(X2-X0)/X0
ηn＝(Xn-X0)/X0
其中，η1、η2、……ηn为不同涂色和色环光纤的光纤余长。
光纤余长计算出来之后，在STM32主控制芯片6的软件编程中，还设置有数值比较程序，可以将光纤余长的最大值ηmax和最小值ηmin提取出来，并通过作差公式计算出最大纤差，则最大纤差△ηmax计算公式为：
△ηmax＝ηmax-ηmin
若最大纤差△ηmax在对应工艺要求范围内，则每两根光纤之间的纤差都处于此工艺范围内。
本发明可以正常工作于光纤钢管生产线前期实验或正常生产的整个过程中，通过智能测距与智能计算，检测出光纤余长和最大纤差，检测数据实时存储，并在液晶触摸屏10上动态显示。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施例进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种钢管生产线用光纤余长动态测量系统，其特征在于：该测量系统包括系统主体(1)及设置在系统主体(1)中的STM32主控制芯片(6)、放线测速器(2)和收线测速器(3)，所述STM32主控制芯片(6)电连接有液晶触摸屏(10)和系统总开关(11)，所述STM32主控制芯片(6)的外围电路上设置有定时器(7)、计时器(8)和存储器(9)，所述定时器(7)、计时器(8)和存储器(9)皆与STM32主控制芯片(6)电连接，所述系统主体(1)依附于钢管生产线，所述放线测速器(2)依附于光纤放线架上的光纤放线张力轮，且一只光纤放线张力轮对应一只放线测速器(2)，所述收线测速器(3)安装于钢管收线架的前方工艺位置上，
所述放线测速器(2)上设置有放线防摆轮(4)，所述放线防摆轮(4)上设置有光纤测速孔(401)，所述放线防摆轮(4)两侧分别安装有放线发射器(402)和放线接收器(403)，所述放线接收器(403)与STM32主控制芯片(6)的信号接收端口电连接，当放线防摆轮(4)上的光纤测速孔(401)旋转至放线发射器(402)和放线接收器(403)中间位置时，放线发射器(402)发出的激光信号就会瞬间被放线接收器(403)接收到，从而激发放线接收器(403)向STM32主控制芯片(6)发送高脉冲信号，两个高脉冲信号之间的时间即为放线防摆轮(4)旋转一周所用的时间，由于放线防摆轮4周长是恒定的，则依此可计算出放线防摆轮4的光纤放线速度Vn，
所述收线测速器(3)上设置有收线防摆轮(5)，所述收线防摆轮(5)上安装有钢管测速孔(501)，收线防摆轮(5)两侧分别安装有收线发射器(502)和收线接收器(503)，所述收线接收器(503)与STM32主控制芯片(6)的信号接收端口电连接，当收线防摆轮(5)上的钢管测速孔(501)旋转至收线发射器(502)和收线接收器(503)中间位置时，收线发射器(502)发出的激光信号就会瞬间被收线接收器(503)接收到，从而激发收线接收器(503)向STM32主控制芯片(6)发送高脉冲信号，两个高脉冲信号之间的时间即为收线防摆轮(5)旋转一周所用的时间，由于收线防摆轮(5)周长是恒定的，则依此可计算出收线防摆轮(5)的钢管收线速度V0。
2.根据权利要求1所述的一种钢管生产线用光纤余长动态测量系统，其特征在于：所述放线发射器(402)、放线接收器(403)与光纤测速孔(401)位于同一水平线上。
3.根据权利要求1所述的一种钢管生产线用光纤余长动态测量系统，其特征在于：所述放线防摆轮(4)直径为150～200毫米。
4.根据权利要求1所述的一种钢管生产线用光纤余长动态测量系统，其特征在于：所述收线发射器(502)、收线接收器(503)与钢管测速孔(501)位于同一水平线上。
5.根据权利要求1所述的一种钢管生产线用光纤余长动态测量系统，其特征在于：所述收线防摆轮(5)直径为0.5～1米。
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