CN110567624B - 一种自动保持张力测量数据稳定的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种自动保持张力测量数据稳定的方法，包括以下步骤：通过手动或控制器向伺服张力器发送起始位指令；利用传感器采集测量周期内测量信息并传输到处理器中，处理器筛选并计算出定标值并保存下来；处理器将随后由传感器采集的与定标值测量周期相同的实时张力测量信息发送给处理器，经由处理器采集与定标值一样的筛选计算方法得出质控值，并将质控值与定标值进行比较，根据比较结果和设定的纠偏条件自动进行校正后输出张力测量值；通过手动或控制器向伺服张力器发送终止位指令；本发明通过自动校正方法能够有效的消除因传感器产生的蠕变以及生产设备造成电磁干扰、环境温度等因素引起的测量数据偏差。
Description
技术领域
本发明属于张力校验领域，具体涉及一种自动保持张力测量数据稳定的方法。
背景技术
在张力测量中保持张力测量数据的稳定是关键。实际工况中往往存在以下情况：(1)张力传感器长时间处于负荷状态；(2)张力测量设备安装间距小，不容易进行清零操作。在此工况下传感器产生的蠕变以及绕线设备造成电磁干扰、环境温度等因素都可能使测量数据发生偏差。通常处理此类偏差的方法为定期清零，实践也证明定期清零可以保证数据准确。但是，在实际操作中，清零操作总是落实不彻底，有操作工的原因；也有操作现场设备过密，操作困难的原因。
现有技术中依据自动控制理论和绕线加工工况的特点，对传感器输出数据的校准属于线性校准，采用两点校准法比较合适。两点校准原理即分别测量两个已知真实值的数据点(一般叫做定标点或质控点)，然后根据这两点的测量值标定仪器设备的计算方法。其本质上归于零点校准和量程校准。首先进行零点校准，也即计算出测量值与标准值之间的误差,并根据这一误差对测量值进行补偿，自动“抬高”或“降低”测量值来消除系统误差；最后进行量程校准，生成一个比例系数k来消除测量误差，这样便达到了线性校准的两点校准。
现有技术CN109196319A涉及一种用于确定在传感器的输出中由于蠕变所引起的变形的传感器设备，所述传感器设备包括：施力部件，其被配置为对所述传感器施加机械力；所述传感器，其被配置为在当前测量中测量由施加力所引起的所述传感器的位移；以及处理器组件，其被配置为确定由于蠕变所引起的变形以供所述传感器的下一测量用。
现有技术CN102556766B公开一种张力控制装置，所述张力控制装置包括：控制装置，放卷辊，收卷辊，卡槽，张力辊，卷径检测装置；所述放卷辊及收卷辊由分别电机驱动，所述张力辊两端位于卡槽内并可上下浮动；其中，放卷辊上缠绕的卷带通进一步的所述放卷辊和收卷辊电机还带有编码器，并与控制装置电连接，用于即时检测电机旋转位置，并即时反馈给控制装置，与所述数据计算单元通过插补运算发送位置信息后电机旋转应达到位置进行比较分析，从而进一步调整电机旋转位置信息。
但是，在现实张力测量环境中根本无法设立两个数据点，更是无法已其中一个点作为参考标准，因为在整套绕线系统中只能设置一个张力测量点。所以，所有的数据信息都被叠加并一起被输出，无论是真实的张力信息，还是因蠕变、温漂或其他因素引起的数据波动信息。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中由于真实张力数据与偏差数据同时叠加输出的原因，造成张力数据校正率低。具体采用如下技术方案：
一种自动保持张力测量数据稳定的方法，包括以下步骤：
S1、手动或由控制器向伺服张力器发送起始位指令，该起始位指令表示伺服张力器进入周期性工作模式并开启自动校正程序；
S2、根据工况在处理器程序中建立偏差阈值，以区别非正常的传感器信号偏差和正常的张力调节；
S3、在周期性工况条件下，利用传感器采集工作周期内测量信息并传输到处理器中，处理器筛选并计算出定标值；
S4、传感器采集获取质控值并与步骤S3中的定标值进行比较，根据纠偏条件判断是否需要纠偏后，输出稳定的张力测量值；
S5、在无需或无条件进行自动纠偏的工况下，通过手动或由控制器向伺服张力器发出指令终止或退出自动纠偏程序。
具体地，所述步骤S3中还包括首先判断伺服张力器的电机是否连续周期性地启停N次，若是，则进入纠偏程序；否则锁定当前测量值后继续判断伺服张力器的电机是否连续周期性地启停N次。
具体地，所述步骤S3中的处理器筛选出伺服张力器电机的任一转速点或转速区域作为标记位；将传感器对应该标记位采集的n个张力测量值进行平均计算，得到平均值，将该平均值作为定标值储存在处理器或电路中的其他记忆芯片中。
具体地，所述步骤S4中的质控值通过以下方法得到：首先传感器采集N个周期内步骤S3中所述标记位的张力测量值；然后处理器将n个张力测量值进行平均值计算即得到质控值。
具体地，所述步骤S4中根据纠偏条件判断是否需要纠偏包括：
S41、判断质控值与定标值的大小；
S42、判断质控值与定标值的差值与偏差阈值的大小。
具体地，所述步骤S41中当质控值等于定标值时，则直接将质控值作为张力测量值输出；当质控值不等于定标值时，则进行步骤S42。
具体地，所述步骤S42中当差值小于偏差阈值时，将质控值减去偏差阈值后作为张力测量值输出；当差值大于偏差阈值时，返回步骤S3重新确定定标值。
具体地，所述步骤4后还包括判断伺服张力器的电机是否连续周期性地启停N次。
具体地，当电机连续周期性启停N次时，返回步骤S4继续采集质控值。
具体地，当电机不再连续周期性启停N次时，锁定当前测量值后继续判断伺服张力器的电机是否周期性启停N次。
本发明具有以下有益效果：
一、本发明通过提供实现张力测量数据的自动校正的方法；能够有效的消除因传感器产生的蠕变以及生产设备造成电磁干扰、环境温度等因素引起的测量数据偏差；
二、只要满足以下条件的张力数据测量，均可以依照本发明进行数据稳定性操作：
周期性、规律性的绕线加工条件，并且可以通过绕线加工设备获得周期性、规律性信号，比如：a、从伺服张力器伺服电机编码器中获取转速信号；b、从其他可以输出转速信号的设备或通过加装可以输出转速信号的设备中获取转速信号；c、通过技术手段从绕线系统控制器中获得绕线的周期性、规律性信号。
附图说明
图1为实施例1中自动保持张力测量数据稳定方法的流程图。
具体实施例
实施例1
如图1所示，具有张力测量功能的伺服张力器的张力校准方法如下：
一种自动保持张力测量数据稳定的方法，包括以下步骤：
S1、手动或由控制器向伺服张力器发送起始位指令，该起始位指令表示伺服张力器进入周期性工作模式并开启自动校正程序；
S2、根据工况在处理器程序中建立偏差阈值C，以区别非正常的传感器信号偏差和正常的张力调节；
S3、首先判断伺服张力器的电机是否连续周期性地启停N次，若是，则进入纠偏程序；否则锁定当前测量值后继续判断伺服张力器的电机是否连续周期性地启停N次；在周期性工况条件下，处理器筛选出伺服张力器电机的任一转速点或转速区域(S)作为标记位；将传感器对应该标记位采集的n个张力测量值Fn进行平均计算，得到平均值AF，将该平均值AF作为定标值储存在处理器或电路中的其他记忆芯片中；
S4、首先传感器采集N个周期内步骤S3中所述标记位的张力测量值Fn；然后处理器将N个张力测量值Fn进行平均值计算即得到质控值F；并与步骤S3中的定标值AF进行比较，根据纠偏条件判断是否需要纠偏：
首先判断质控值F与定标值AF的大小，当质控值F等于定标值AF时，则直接将质控值F作为张力测量值DF输出；
然后，当质控值F不等于定标值AF时，判断质控值F与定标值AF的差值Δ与偏差阈值C的大小；当差值Δ小于偏差阈值C时，将质控值F减去偏差阈值C后作为张力测量值DF输出；当差值Δ大于偏差阈值C时，返回步骤S3重新确定定标值AF；
最后判断伺服张力器的电机是否连续周期性地启停N次，若是，返回步骤S4继续采集质控值F；若否，锁定当前测量值后继续判断伺服张力器的电机是否连续周期性地启停N次。
S5、在无需或无条件进行自动纠偏的工况下，通过手动或由控制器向伺服张力器发出指令终止或退出自动纠偏程序。
本发明建立的基础为：
1、所有批量性的使用伺服张力器绕线的过程均具有周期性和规律特点；
2、长期的、大量的数据积累分析发现，除非传感器发生质量问题，因传感器蠕变、温漂或其他因素引起的数据波动都是渐变式的，是一个逐步抬升或下降的过程，而主动调节张力均为突变式的。两种数据变化形成的斜率是截然不同的。
上述详细说明是针对本发明其中之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本发明技术方案的范围内。
Claims (5)
1.一种自动保持张力测量数据稳定的方法，包括以下步骤：
S1、手动或由控制器向伺服张力器发送起始位指令，该起始位指令表示伺服张力器进入周期性工作模式并开启自动校正程序；
S2、根据工况在处理器程序中建立偏差阈值，以区别非正常的传感器信号偏差和正常的张力调节；
S3、在周期性工况条件下，利用传感器采集工作周期内测量信息并传输到处理器中，处理器筛选并计算出定标值；还包括首先判断伺服张力器的电机是否连续周期性地启停N次，若是，则进入纠偏程序；否则锁定当前测量值后继续判断伺服张力器的电机是否连续周期性地启停N次；将处理器筛选出伺服张力器电机的任一转速点或转速区域作为标记位；将传感器对应该标记位采集的n个张力测量值进行平均计算，得到平均值，将该平均值作为定标值储存在处理器或电路中的其他记忆芯片中；
S4、传感器采集获取质控值并与步骤S3中的定标值进行比较，根据纠偏条件判断是否需要纠偏后，输出稳定的张力测量值；质控值通过以下方法得到：首先传感器采集N个周期内步骤S3中所述标记位的张力测量值；然后处理器将n个张力测量值进行平均值计算即得到质控值；
根据纠偏条件判断是否需要纠偏包括：
S41、判断质控值与定标值的大小；
S42、判断质控值与定标值的差值与偏差阈值的大小；所述步骤S42中当差值小于偏差阈值时，将质控值减去偏差阈值后作为张力测量值输出；当差值大于偏差阈值时，返回步骤S3重新确定定标值；
S5、在无需或无条件进行自动纠偏的工况下，通过手动或由控制器向伺服张力器发出指令终止或退出自动纠偏程序。
2.根据权利要求1所述的一种自动保持张力测量数据稳定的方法，其特征在于，所述步骤S41中当质控值等于定标值时，则直接将质控值作为张力测量值输出；当质控值不等于定标值时，则进行步骤S42。
3.根据权利要求1所述的一种自动保持张力测量数据稳定的方法，其特征在于，所述步骤S4后还包括判断伺服张力器的电机是否连续周期性地启停N次。
4.根据权利要求3所述的一种自动保持张力测量数据稳定的方法，其特征在于，当电机连续周期性启停N次时，返回步骤S4继续采集质控值。
5.根据权利要求3所述的一种自动保持张力测量数据稳定的方法，其特征在于，当电机不再连续周期性启停N次时，锁定当前测量值后继续判断伺服张力器的电机是否周期性启停N次。
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