CN110174204A - 一种筐篮式合绳机股线张力检测及滤波方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种筐篮式合绳机股线张力检测及滤波方法，筐篮出口的滑轮底座内安装有张力测量传感器，股线经过滑轮并形成包角θ，股线张力通过滑轮底座传递到张力测量传感器；以传感器测量值计算张力测量值T；以固定的角度间隔采集张力测量值序列，根据滤波窗口长度和角度间隔计算张力测量值数组的元素数量，建立张力测量值数组；按照先进先出的顺序将张力测量值存储到数组中，计算数字组的平均值作为张力检测值。优点是：滤波方法可以消除筐篮旋转周期内股线张力测量值扰动，实现钢绳合绳过程股线张力准确检测。同步采样方法可以实现筐篮旋转周期内指定数量的张力测量值采样，避免了等时采样在筐篮变速阶段产生的采样周期误差。

Description

一种筐篮式合绳机股线张力检测及滤波方法

技术领域

本发明属于钢绳捻制领域，尤其涉及一种筐篮式合绳机股线张力检测及滤波方法。

背景技术

钢绳合绳生产过程中，股线张力控制是一项核心技术，钢绳股线张力恒定既可以保证钢绳使用中各股受力均匀，延长使用寿命，又可以改善钢绳表面平直度，避免起浪、起棱等质量缺陷。股线张力检测是股线张力控制的前提，检测精度直接影响股线张力控制性能。

目前筐篮式合绳机股线张力检测有间接测量和直接测量两种方式，间接测量方式是在放线轮上同轴安装阻尼轮，在阻尼轮上安装阻尼带，通过人工、液压、气动等手段检测阻尼带的拉力从而间接测量各股张力。中国专利公开号101469523A，公开了保持钢丝绳捻制时各绳股张力均衡的方法及装置，属于间接测量方式，通过检测阻尼装置的油缸压力来计算股线张力，由于阻尼带摩擦系数不可测量，同时具有时变特性，这种间接测量方式的检测误差较大。

直接测量方式包括非接触式电磁检测和接触式压力检测。《机床与液压》2011，9(39)基于加窗FFT的钢丝绳张力检测股波信号处理，公开了，电磁检测方式是通过测量钢绳股峰间距变化即两个电磁检测传感器相位差计算各股张力变化，实际生产中钢绳各股股峰间距变化是微小的，信号检测和处理的误差将导致很大的检测误差。接触式测量方式，《制造业自动化》2004，4，(26)基于钢丝绳股绳张力在线自动检测技术，公开了，将张力检测传感器安装在预变形器前后，安装空间受限，不利于工程应用。同时检测位置距离执行器较远，存在较大的检测纯滞后，影响张力控制性能。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种筐篮式合绳机股线张力检测及滤波方法，采用力学传感器直接检测钢绳各股张力，并利用滤波方法，消除筐篮转动对股线张力检测的扰动，实现钢绳各股张力准确检测，满足钢绳合绳过程的股线张力控制要求。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种筐篮式合绳机股线张力检测及滤波方法，包括以下步骤：

1)筐篮出口的滑轮底座内安装有张力测量传感器，股线经过滑轮并形成包角θ，θ＜170°，股线张力通过滑轮底座传递到张力测量传感器；

2)张力测量值T为：

T＝F×cosα，α＝180°-θ； 式(1)

式(1)中，F是张力测量传感器的测量值；

3)同步采样和滑动平均滤波抑制筐篮旋转周期内的干扰；

以固定的角度间隔采集张力测量值序列，根据滤波窗口长度和角度间隔计算张力测量值数组的元素数量，建立张力测量值数组；按照先进先出的顺序将张力测量值存储到数组中，计算数字组的平均值作为张力检测值；

同步采样频率f_s：

f_s＝2m×f_max 式(2)

式(2)中，f_max是筐篮转动额定频率；m是采样点数，m取值范围1～10；

角度间隔Φ：

滤波窗口长度L：

L＝k×360° 式(4)

式(4)中，k是筐篮旋转的圈数，k取值范围1～5；

张力测量值数组的元素数量a：

张力检测值T_f：

系统采样频率f：

f＝r×f_s＝2m×r×f_max 式(7)

采样时间t：为保证角度间隔计算精度，取r≥10。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

滤波方法可以消除筐篮旋转周期内股线张力测量值扰动，实现钢绳合绳过程股线张力准确检测。同步采样方法可以实现筐篮旋转周期内指定数量的张力测量值采样，避免了等时采样(异步采样)在筐篮变速阶段产生的采样周期误差。

附图说明

图1是筐篮式合绳机股线张力检测示意图。

图中：1-股线2-滑轮底座3-张力测量传感器。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。

一种筐篮式合绳机股线张力检测及滤波方法，包括以下步骤：

1)见图1，筐篮出口的滑轮底座2内安装有张力测量传感器3，股线1经过滑轮并形成包角θ，θ＜170°，股线张力通过滑轮底座传递到张力测量传感器；

2)张力测量值T为：

T＝F×cosα，α＝180°-θ； 式(1)

式(1)中，F是张力测量传感器的测量值；

3)同步采样和滑动平均滤波抑制筐篮旋转周期内的干扰；

以固定的角度间隔采集张力测量值序列，根据滤波窗口长度和角度间隔计算张力测量值数组的元素数量，建立张力测量值数组；按照先进先出的顺序将张力测量值存储到数组中，计算数字组的平均值作为张力检测值；

同步采样频率f_s：

f_s＝2m×f_max 式(2)

式(2)中，f_max是筐篮转动额定频率；m是采样点数，m取值范围1～10；

角度间隔Φ：

滤波窗口长度L：

L＝k×360° 式(4)

式(4)中，k是筐篮旋转的圈数，k取值范围1～5；

张力测量值数组的元素数量a：

张力检测值T_f：

系统采样频率f：

f＝r×f_s＝2m×r×f_max 式(7)

采样时间t：为保证角度间隔计算精度，取r≥10。

实施例：

本方法用于钢绳筐篮式合绳机股线张力检测和滤波处理，具体包括：

1)张力测量传感器安装在筐篮出口的股线滑轮底座内，股线经过滑轮并形成包角θ，θ＜170°，股线张力T通过滑轮底座传递到张力测量传感器，张力测量值为T＝F×cosα，α＝180°-θ；

2)根据筐篮额定转速n＝60(rpm)，计算筐篮最大转动频率

3)同步采样和滑动平均滤波抑制筐篮旋转周期内的干扰；

以固定的角度间隔采集张力测量值序列，根据滤波窗口长度和角度间隔计算张力测量值数组的元素数量，建立张力测量值数组；按照先进先出的顺序将张力测量值存储到数组中，计算数字组的平均值作为张力检测值；

同步采样频率f_s：

f_s＝2m*f_max，取m＝1，f_s＝2m*f_max＝2Hz

角度间隔Φ：

滤波窗口长度L:

L＝k*360°，取k＝1，L＝k*360°＝360°；

张力测量值数组的元素数量a：

张力检测值T_f：

系统采样频率f：f＝r*f_s＝2m*r*f_max

采样时间t：为保证角度间隔计算精度，取值r≥10，采样周期小于50ms。

Claims (1)

1.一种筐篮式合绳机股线张力检测及滤波方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)筐篮出口的滑轮底座内安装有张力测量传感器，股线经过滑轮并形成包角θ，θ＜170°，股线张力通过滑轮底座传递到张力测量传感器；

2)张力测量值T为：

T＝F×cosα，α＝180°-θ； 式(1)

式(1)中，F是张力测量传感器的测量值；

3)同步采样和滑动平均滤波抑制筐篮旋转周期内的干扰；

以固定的角度间隔采集张力测量值序列，根据滤波窗口长度和角度间隔计算张力测量值数组的元素数量，建立张力测量值数组；按照先进先出的顺序将张力测量值存储到数组中，计算数字组的平均值作为张力检测值；

同步采样频率f_s：

f_s＝2m×f_max 式(2)

式(2)中，f_max是筐篮转动额定频率；m是采样点数，m取值范围1～10；

角度间隔Φ：

滤波窗口长度L：

L＝k×360° 式(4)

式(4)中，k是筐篮旋转的圈数，k取值范围1～5；

张力测量值数组的元素数量a：

张力检测值T_f：

系统采样频率f：

f＝r×f_s＝2m×r×f_max 式(7)

采样时间t：为保证角度间隔计算精度，取r≥10。