CN111122897B - 磁电式单锭检测系统中锭子转速的捕获方法及相关装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种磁电式单锭检测系统中锭子转速的捕获方法及相关装置,包括:连续检测各输入通道的边沿信号,每当边沿信号发生跳变时,将定时器的计数值存放至输入通道对应的寄存器;以边沿信号连续N次发生上升沿或下降沿作为一个宽度为N的滑动窗,从相应的寄存器中读取当前滑动窗内间隔为L的两次同极性跳变时定时器的第一计数值;其中,N≥2,1≤L≤N‑1;根据第一计数值得到第一计数增量,并根据第一计数增量计算得到锭子转速,随着滑动窗的不断滑动,在线滚动计算各通道捕获的锭子转速。该捕获方法能够有效降低锭子转速捕获过程中的抖动现象,保障锭子转速捕获的准确率,且可以有效规避现有延时去抖动方法所存在的技术缺陷。
Description
技术领域
本申请涉及纺纱技术领域,特别涉及一种磁电式单锭检测系统中锭子转速的捕获方法;还涉及一种磁电式单锭检测系统中锭子转速的捕获装置、设备以及计算机可读存储介质。
背景技术
细纱工序是纺纱过程中的最后一道工序,主要用于完成牵伸、加捻与卷绕工作。细纱作业环节直接影响成纱质量以及纺纱成本,而断头率则时评估细纱作业环节的有效指标。目前,在细纱工序中大多采用人工巡检的方式来检测断纱,根据不完全统计,工人90%以上的时间用于寻找断头,用于接头的时间却不足8%。且在细纱工序中,若未能及时发现并处理断纱,则将会造成原材料严重损耗。由此,细纱机的单锭在线检测系统应用而生。细纱机单锭在线检测系统的设计目的包括:1)及时发现断头,降低劳动强度与用工成本;2)及时示警人工接头,减少空锭,增加产量;3)及时触发停喂动作,减少原材料的浪费;4)实时在线监测锭速,及时显示弱捻锭以便彻底消除弱捻,以及及时发现坏锭以便提高设备运转效率;5)全面提高细纱作业环节的综合效率,同时为集中控制、优化管理提供有力支撑。
其中,单锭在线检测系统的工作原理是通过安装在每个定子上的磁性传感器或者光电传感器来检测环锭纺(包括锭子、钢领、钢环)中钢环的运转速度,从而检测每个锭子的运转情况,并予以预警。而由于噪声、干扰等外因的存在,在锭环切割磁力线的瞬间,往往伴随有一连串的抖动,从而影响捕获锭子转速的准确率,为锭子测速工作带来较高的技术难度。
目前解决上述技术问题的技术方案主要包括1)硬件滤波法,然而该方式难以完全滤除干净。2)延时去抖动法,若是通过软件延时的方法来延时,则会一直占用CPU资源,当有其他外部中断或者抢占事件时,系统是完全没有响应的。若是通过定时装置来完成这个延时工作,在计时时间到达时再去检测,当多个任务并发时,定时装置可能不够用,同时也比较耗资源;另外,计时时间是预设的,也不灵活。
因此,如何解决上述技术问题已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种磁电式单锭检测系统中锭子转速的捕获方法及、装置、设备以及计算机可读存储介质,能够有效降低锭子转速捕获过程中的抖动现象,保障锭子转速捕获的准确率,且可以有效规避现有延时去抖动方法所存在的技术缺陷。
为解决上述技术问题,本申请提供了一种磁电式单锭检测系统中锭子转速的捕获方法,包括:
连续检测各输入通道的边沿信号,每当所述边沿信号发生跳变时,将定时器的计数值存放至所述输入通道对应的寄存器;
以所述边沿信号连续N次发生跳变作为一个宽度为N的滑动窗,从所述寄存器中读取当前滑动窗内间隔为L的两次同极性跳变时所述定时器的第一计数值;其中,N≥2,1≤L≤N-1;
根据所述第一计数值得到第一计数增量,并根据所述第一计数增量计算得到锭子转速。
可选的,所述根据所述第一计数值得到第一计数增量,包括:
其中,ΔT为所述第一计数增量,T为所述定时器的自动重载值,T1与T2为所述第一计数值。
可选的,所述根据所述第一计数值得到第一计数增量,包括:
其中,ΔT为所述第一计数增量,T为所述定时器的自动重载值,T1与T2为所述第一计数值。
可选的,所述根据所述第一计数增量计算得到锭子转速,包括:
根据所述第一计数增量,依据f=H/P/ΔT计算得到锭子转动频率;
根据所述锭子转动频率,依据ω=(int)(f*60)计算得到所述锭子转速;
其中,H为系统的时钟频率,P为所述定时器的分频数,ΔT为所述第一计数增量,f为所述锭子转动频率,取浮点型,且保留2位小数,ω为所述锭子转速,int表示对计算结果四舍五入并取整。
可选的,还包括:
数据输入前,利用滤波电路对所述数据进行预滤波处理。
可选的,还包括:
从所述寄存器中读取当前滑动窗内相邻两次异极性跳变时所述定时器的第二计数值;
根据所述第二计数值计算得到第二计数增量,并根据所述第一计数增量与所述第二计数增量计算得到高电平脉宽的占空比。
可选的,所述根据所述第一计数增量与所述第二计数增量计算得到高电平脉宽的占空比,包括:
根据所述第一计数增量与所述第二计数增量,依据
其中,D为所述占空比,ΔT′为所述第二计数增量,ΔT为所述第一计数增量。
为解决上述技术问题,本申请还提供了一种磁电式单锭检测系统中锭子转速的捕获装置,包括:
检测模块,用于连续检测各输入通道的边沿信号,每当所述边沿信号发生跳变时,将定时器的计数值存放至所述输入通道对应的寄存器;
读取模块,用于将所述边沿信号连续N次发生跳变作为一个宽度为N的滑动窗,从所述寄存器中读取当前滑动窗内间隔为L的两次同极性跳变时所述定时器的第一计数值;其中,N≥2,1≤L≤N-1;
计算模块,用于根据所述第一计数值得到第一计数增量,并根据所述第一计数增量计算得到锭子转速。
为解决上述技术问题,本申请还提供了一种磁电式单锭检测系统中锭子转速的捕获设备,包括:
存储器,用于存储计算机程序;
处理器,用于执行所述计算机程序时实现如上所述的磁电式单锭检测系统中锭子转速的捕获方法的步骤。
为解决上述技术问题,本申请还提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的磁电式单锭检测系统中锭子转速的捕获方法的步骤。
本申请所提供的磁电式单锭检测系统中锭子转速的捕获方法,包括连续检测各输入通道的边沿信号,每当所述边沿信号发生跳变时,将定时器的计数值存放至所述输入通道对应的寄存器;以所述边沿信号连续N次发生跳变作为一个宽度为N的滑动窗,从所述寄存器中读取当前滑动窗内间隔为L的两次同极性跳变时所述定时器的第一计数值;其中,N≥2,1≤L≤N-1;根据所述第一计数值得到第一计数增量,并根据所述第一计数增量计算得到锭子转速。
可见,区别于通过软件延时的方法实现延时去抖动以及通过定时装置来完成延时去抖动的现有技术方案,本申请所提供的磁电式单锭检测系统中锭子转速的捕获方法,采用有线宽的滑动窗并行捕获策略,分别量测单位时间内各路锭子高速转动过程中切割磁力线的频次,进而间接计算得到锭子转速,从而可以有效降低锭子转速捕获过程中的抖动现象,保障锭子转速捕获的准确率。另外,由于该捕获方法实则未进行软件延时以及定时器延时,因此,可以有效规避现有延时去抖动方法所存在的技术缺陷。
本申请所提供的磁电式单锭检测系统中锭子转速的捕获装置、设备以及计算机可读存储介质,均具有上述技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例所提供的一种磁电式单锭检测系统中锭子转速的捕获方法的示意图;
图2为本申请实施例所提供的一种滑动窗的示意图;
图3为本申请实施例所提供的一种磁电式单锭检测系统中锭子转速的捕获装置的示意图。
具体实施方式
本申请的核心是提供一种磁电式单锭检测系统中锭子转速的捕获方法及、装置、设备以及计算机可读存储介质,能够有效降低锭子转速捕获过程中的抖动现象,保障锭子转速捕获的准确率,且可以有效规避现有延时去抖动方法所存在的技术缺陷。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
请参考图1,图1为本申请实施例所提供的一种磁电式单锭检测系统中锭子转速的捕获方法的示意图;参考图1所示,该方法包括:
S101:连续检测各输入通道的边沿信号,每当边沿信号发生跳变时,将定时器的计数值存放至输入通道对应的寄存器;
具体的,本申请所提供的磁电式单锭检测系统中锭子转速的捕获方法基于STM32中的通用定时器(主要包括TIM2~TIM5定时器)或者STM32中的高级定时器(主要包括TIM1与TIM8)。在完成初始化的基础上,连续检测各定时器的各输入通道上的边沿信号,且当边沿信号发生跳变(出现上升沿或下降沿)时,便将定时器的16位自动装载计数器(TIMx_CNT)的计数值存放至输入通道对应的比较寄存器(TIMx_CCRx),由此完成一次边沿信号跳变的捕获。其中,在完成一次边沿信号跳变的捕获后,立即清除中断标志位。
上述初始化包括配置GPIO(General-purpose input/output,通用输入输出)、配置输入通道、极性边沿检测、中断配置等。且中断触发的条件为边沿信号发生跳变,而在计数溢出时不触发中断。
此外,定时器中各路输入通道(TIMx_ICCH1~TIMx_ICCH4)的选择方式如下:
当检测到边沿信号发生跳变时,使能中断操作,并在中断服务中,通过轮询的方式查看状态寄存器(TIMx_SR)的标志位,若标志位(CCxIF)置高,则表明对应的输入通道有效。例如,若CC1IF置高,则输入通道TIMx_ICCH1有效。
S102:以边沿信号连续N次发生跳变作为一个宽度为N的滑动窗,从寄存器中读取当前滑动窗内间隔为L的两次同极性跳变时定时器的第一计数值;其中,N≥2,1≤L≤N-1;
具体的,通常,锭子转动的频率在150~300Hz的区间内,属于高速运转作业。若直接通过捕获上升沿或下降沿来触发中断,进而根据相邻两次同极性的边沿信号跳变时定时器的计数值计算锭子转速不仅不能消除或者降低因噪声等扰动因素而引发的抖动现象,而且会导致浮点计算频繁。
为此,本申请采用有限宽滑动窗的捕获策略来捕获锭子转速,以降低抖动现象。具体而言,连续检测输入通道上的边沿信号,并以边沿信号连续N次发生跳变作为一个宽度为N的滑动窗,即若连续N次成功捕获到输入通道上的边沿信号发生跳变,则完成了一个宽度为N的滑动窗的捕获。其中,N≥2,且N不宜过大。而对于N的具体数值,可根据实际需要进行差异性设置,本申请在此不做唯一限定。
进而,在完成一次宽度为N的滑动窗的捕获后,从寄存器中读取该滑动窗内即当前滑动时间窗内间隔为L的两次同极性跳变时定时器的第一计数值;1≤L≤N-1。例如,参考图2所示,L为2(即2个周期),从寄存器中读取a、b两次边沿信号跳变时定时器的第一计数值。
S103:根据第一计数值得到第一计数增量,并根据第一计数增量计算得到锭子转速。
具体的,本步骤旨在基于第一计数值计算得到锭子转速。具体而言,首先,根据两个第一计数值计算得到第一计数增量。进而,根据第一计数增量计算得到锭子转速。
其中,在一种具体的实施方式中,上述根据第一计数值得到计数增量包括:
其中,ΔT为第一计数增量,T为定时器的自动重载值,T1与T2为第一计数值。
此外,在另一种具体的实施方式中,上述根据第一计数值得到第一计数增量,包括:
其中,ΔT为第一计数增量,T为定时器的自动重载值,T1与T2为第一计数值。
进一步,在一种具体的实施方式中,可选的,根据第一计数增量计算得到锭子转速,包括:根据第一计数增量,依据f=H/P/ΔT计算得到锭子转动频率;根据锭子转动频率,依据ω=(int)(f*60)计算得到锭子转速;其中,H为系统的时钟频率,P为定时器的分频数,ΔT为第一计数增量,f为锭子转动频率,取浮点型,且保留2位小数,ω为锭子转速,int表示对计算结果四舍五入并取整。
进一步,从寄存器中读取下一个滑动窗内间隔为L的两次同极性跳变时定时器的第一计数值,并基于第一计数值,采用上述实施例所述的锭子转速计算方式,即可实现锭子转速的滚动在线估计,
另外,各输入通道对应一路锭子,对于各路锭子,均采用上述捕获方式,从而完成多路锭子转速的并行捕获。
进一步,在上述实施例的基础上,该捕获方法还包括:数据输入前,利用滤波电路对数据进行预滤波处理。
具体的,本实施例中,在数据输入前,首先利用滤波电路对数据进行预滤波处理,即采用硬件滤波的方式滤除数据采集过程中的明显扰动。对于硬件滤波的具体实现方式,本申请在此不做赘述,参考现有的相关技术即可。
进一步,在捕获锭子转速的基础上,为了更全面的了解锭子的运转情况,该捕获方法还包括:从寄存器中读取当前滑动窗内相邻两次异极性跳变时定时器的第二计数值;根据第二计数值计算得到第二计数增量,并根据第一计数增量与第二计数增量计算得到高电平脉宽的占空比。例如,参考图2所示,从寄存器中读取c、d两次边沿信号跳变时定时器的第二计数值。
其中,根据第二计数值计算得到第二计数增量的方式类比于根据第一计数值计算得到第一计数增量的方式。具体而言,若定时器的计数模式为向上计数模式,则依据计算得到第二计数增量;若定时器的计数模式为向下计数模式,则依据计算得到第二计数增量。其中,T1′与T′2为第二计数值。
另外,上述根据第一计数增量与第二计数增量计算得到高电平脉宽的占空比可以包括:
根据第一计数增量与第二计数增量,依据
其中,D为占空比,ΔT′为第二计数增量,ΔT为第一计数增量。
同样,在下一个滑动窗,重复上述计算得到高电平脉宽的占空比的操作,即可实现高电平脉宽占空比的滚动在线评估。
综上所述,区别于通过软件延时的方法实现延时去抖动以及通过定时装置来完成延时去抖动的现有技术方案,本申请所提供的磁电式单锭检测系统中锭子转速的捕获方法,采用有线宽的滑动窗并行捕获策略,分别量测单位时间内各路锭子高速转动过程中切割磁力线的频次,进而间接计算得到锭子转速,从而可以有效降低锭子转速捕获过程中的抖动现象,保障锭子转速捕获的准确率。另外,由于该捕获方法实则进行软件延时以及定时器延时,因此,可以有效规避现有延时去抖动方法所存在的技术缺陷。
本申请还提供了一种磁电式单锭检测系统中锭子转速的捕获装置,下文描述的该装置可以与上文描述的方法相互对应参照。请参考图3所示,该装置包括:
检测模块10,用于连续检测各输入通道的边沿信号,每当边沿信号发生跳变时,将定时器的计数值存放至输入通道对应的寄存器;
读取模块20,用于以边沿信号连续N次发生跳变作为一个宽度为N的滑动窗,从寄存器中读取当前滑动窗内间隔为L的两次同极性跳变时定时器的第一计数值;其中,N≥2,1≤L≤N-1;
计算模块30,用于根据第一计数值得到第一计数增量,并根据第一计数增量计算得到锭子转速。
本申请还提供了一种磁电式单锭检测系统中锭子转速的捕获设备,该带设备包括:存储器与处理器;其中,存储器用于存储计算机程序;处理器用于执行该计算机程序时实现如下的步骤:
连续检测各输入通道的边沿信号,每当所述边沿信号发生跳变时,将定时器的计数值存放至所述输入通道对应的寄存器;以所述边沿信号连续N次发生跳变作为一个宽度为N的滑动窗,从所述寄存器中读取当前滑动窗内间隔为L的两次同极性跳变时所述定时器的第一计数值;其中,N≥2,1≤L≤N-1;根据所述第一计数值得到第一计数增量,并根据所述第一计数增量计算得到锭子转速。
对于本申请所提供的设备的介绍请参照上述方法的实施例,本申请在此不做赘述。
本申请还提供了一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现如下的步骤:
连续检测各输入通道的边沿信号,每当所述边沿信号发生跳变时,将定时器的计数值存放至所述输入通道对应的寄存器;以所述边沿信号连续N次发生跳变作为一个宽度为N的滑动窗,从所述寄存器中读取当前滑动窗内间隔为L的两次同极性跳变时所述定时器的第一计数值;其中,N≥2,1≤L≤N-1;根据所述第一计数值得到第一计数增量,并根据所述第一计数增量计算得到锭子转速。
该计算机可读存储介质可以包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory,ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
对于本发明所提供的计算机可读存储介质的介绍请参照上述方法实施例,本发明在此不做赘述。
因为情况复杂,无法一一列举进行阐述,本领域技术人员应能意识到,在本申请提供的实施例的基本原理下结合实际情况可以存在多个例子,在不付出足够的创造性劳动下,应均在本申请的范围内。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本申请所提供的技术方案进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请原理的前提下,还可以对本申请进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围。
还需要说明的是,在本说明书中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其它要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
Claims (7)
1.一种磁电式单锭检测系统中锭子转速的捕获方法,其特征在于,包括:
连续检测各输入通道的边沿信号,每当所述边沿信号发生跳变时,将定时器的计数值存放至所述输入通道对应的寄存器;
以所述边沿信号连续N次发生跳变作为一个宽度为N的滑动窗,从所述寄存器中读取当前滑动窗内间隔为L的两次同极性跳变时所述定时器的第一计数值;其中,N≥2,1≤L≤N-1;两次同极性跳变为两次上升沿跳变或两次下降沿跳变;
根据所述第一计数值得到第一计数增量,并根据所述第一计数增量计算得到锭子转速;
所述根据所述第一计数值得到第一计数增量,包括:
其中,ΔT为所述第一计数增量,T为所述定时器的自动重载值,T1与T2为所述第一计数值;
或者,所述根据所述第一计数值得到第一计数增量,包括:
其中,ΔT为所述第一计数增量,T为所述定时器的自动重载值,T1与T2为所述第一计数值;
所述根据所述第一计数增量计算得到锭子转速,包括:
根据所述第一计数增量,依据f=H/P/ΔT计算得到锭子转动频率;
根据所述锭子转动频率,依据ω=(int)(f*60)计算得到所述锭子转速;
其中,H为系统的时钟频率,P为所述定时器的分频数,ΔT为所述第一计数增量,f为所述锭子转动频率,取浮点型,且保留2位小数,ω为所述锭子转速,int表示对计算结果四舍五入并取整。
2.根据权利要求1所述的捕获方法,其特征在于,还包括:
数据输入前,利用滤波电路对所述数据进行预滤波处理。
3.根据权利要求2所述的捕获方法,其特征在于,还包括:
从所述寄存器中读取当前滑动窗内相邻两次异极性跳变时所述定时器的第二计数值;
根据所述第二计数值计算得到第二计数增量,并根据所述第一计数增量与所述第二计数增量计算得到高电平脉宽的占空比。
5.一种磁电式单锭检测系统中锭子转速的捕获装置,其特征在于,包括:
检测模块,用于连续检测各输入通道的边沿信号,每当所述边沿信号发生跳变时,将定时器的计数值存放至所述输入通道对应的寄存器;
读取模块,用于以所述边沿信号连续N次发生跳变作为一个宽度为N的滑动窗,从所述寄存器中读取当前滑动窗内间隔为L的两次同极性跳变时所述定时器的第一计数值;其中,N≥2,1≤L≤N-1;两次同极性跳变为两次上升沿跳变或两次下降沿跳变;
计算模块,用于根据所述第一计数值得到第一计数增量,并根据所述第一计数增量计算得到锭子转速;
所述根据所述第一计数值得到第一计数增量,包括:
其中,ΔT为所述第一计数增量,T为所述定时器的自动重载值,T1与T2为所述第一计数值;
或者,所述根据所述第一计数值得到第一计数增量,包括:
其中,ΔT为所述第一计数增量,T为所述定时器的自动重载值,T1与T2为所述第一计数值;
所述根据所述第一计数增量计算得到锭子转速,包括:
根据所述第一计数增量,依据f=H/P/ΔT计算得到锭子转动频率;
根据所述锭子转动频率,依据ω=(int)(f*60)计算得到所述锭子转速;
其中,H为系统的时钟频率,P为所述定时器的分频数,ΔT为所述第一计数增量,f为所述锭子转动频率,取浮点型,且保留2位小数,ω为所述锭子转速,int表示对计算结果四舍五入并取整。
6.一种磁电式单锭检测系统中锭子转速的捕获设备,其特征在于,包括:
存储器,用于存储计算机程序;
处理器,用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4任一项所述的磁电式单锭检测系统中锭子转速的捕获方法的步骤。
7.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述的磁电式单锭检测系统中锭子转速的捕获方法的步骤。
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