CN111335056B - 一种多股线缆捻制装备张力感知与数据处理装置 - Google Patents
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Abstract
一种多股线缆捻制装备张力感知与数据处理装置，包括张力传感器数据采集发送模块、数据接收处理模块和信号处理模块；所述张力传感器数据采集发送模块包括第一单片机；所述第一单片机接有信号放大调理电路及蓝牙模块；所述信号放大调理电路连接张力传感器；所述张力传感器采集丝股张力大小；所述数据接收处理模块包括第二单片机；所述第二单片机与蓝牙模块相连；所述数据接收处理模块通过串口通讯将信号传输到信号处理模块；所述信号处理模块包括交互终端及可编程逻辑控制器；所述可编程逻辑控制器与张力控制执行机构相连，以实现各丝股张力的调节。本发明提供了一种有效提高捻制质量的多股线缆捻制装备张力感知与数据处理装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种多股线缆捻制装备机械设备，具体涉及一种多股线缆捻制装备张力感知与数据处理装置。
背景技术
因钢丝缆绳是由多股丝股捻制而成，在捻制过程中需保证各股钢丝的张力松紧的一致。丝股张力不匀，合股时张力较松的钢丝容易被挤出股，造成乱线或断线等质量问题，降低钢丝缆绳的使用寿命，致使整绳报废，严重时会导致线缆承载断裂事故。高速旋转的筒体如果进行有线数据传输容易带来线缆缠线、绕线等问题，使得系统无法正常运行。张力信号的无线传输装置能够较好地解决有线传输带来的问题。现有的张力信号无线传输装置笨重、繁琐，影响筒体旋转，带来更大的能耗。这就要求我们开发轻便、稳定信号的无线传输装置。
因此研究线缆捻制装备张力传感器信号传输处理装置，对丝股张力进行实时监测，根据测量结果控制系统的运行，保证钢丝线缆捻制过程中各股张力一致，提高捻制质量。
发明内容
为了克服已有多股线缆捻制装备的捻制质量较低的不足，本发明提供了一种有效提高捻制质量的多股线缆捻制装备张力感知与数据处理装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种多股线缆捻制装备张力感知与数据处理装置，包括张力传感器数据采集发送模块、数据接收处理模块和信号处理模块；所述张力传感器数据采集发送模块包括第一单片机；所述第一单片机接有信号放大调理电路及第一蓝牙模块；所述信号放大调理电路连接张力传感器；所述张力传感器采集丝股张力大小；所述数据接收处理模块包括第二单片机；所述第二单片机与第二蓝牙模块相连；所述数据接收处理模块通过串口通讯将信号传输到信号处理模块；所述信号处理模块包括交互终端及可编程逻辑控制器；所述可编程逻辑控制器与张力控制执行机构相连，以实现各丝股张力的调节。
进一步，所述张力传感器能同时监测多根丝股的张力，并将各个张力传感器测得的丝股张力值作为一组数据发送。
进一步，所述数据采集发送模块采用限幅平均滤波法，将每次采样到的新数据先进行限幅处理，再送入队列进行递推平均滤波处理，从而输出一个准确的信号。既可消除由于偶然出现的脉冲干扰所引起的采样值偏差,又可对周期性干扰起到良好的抑制作用，使整个装置的精度和稳定性得到了大幅提高。
再进一步，所述数据发送模块与数据接收处理模块均采用一种数据收发处理算法，每发送一组数据将发送数据的每一字节依次与0x80进行与运算并左移一位，算出数据所有字节中1的位数，并将该位数值随数据一起发送出去，数据接收处理模块取出该数据值并计算所有字节1的位数，若两个值相等则接收整组数据，否则，则丢弃整组数据重新接收。
更进一步，所述信号处理模块通过交互终端实时或分时显示丝股张力值，方便在线监测及调节。
所述信号处理模块与数据接收处理模块通过RS485物理接口进行通讯。
所述数据采集发送模块与数据接收处理模块之间通过蓝牙透传方式传输数据，在高速旋转筒体下，数据传输高质量，避免了有线数据传输的数据失真及高速旋转时产生的线缆缠线问题。所述张力控制执行机构直接根据所述可编程逻辑控制器下达的指令调节张力的大小。
本发明的技术构思为：各组张力传感器分别测相对应的丝股张力，张力传感器采集到的毫伏信号经由放大电路放大并进行A/D转换，然后通过限幅平均滤波法，即每次采样到的新数据先进行限幅处理，再送入队列进行递推平均滤波处理，输出一个准确的信号，生成标准的模拟量输出信号，信号发送装置将每根丝股的张力值作为一组数据打包以蓝牙透传的方式发送给数据接收处理模块，实现信号的无线传输，避免捻股机高速旋转状态下布线难及线缆缠绕等问题。可编程逻辑控制器与数据接收处理模块相连，接收张力信号，根据张力信号控制张力执行机构的运转，以实现各丝股张力的调节。
本发明的有益效果表现在：张力数据无线传输，从而有效解决了电缆线布线难及线缆缠绕等问题；高速旋转筒体下，数据高质量传输；降低线缆捻制装备张力监测装置成本；减小线缆捻制装备张力监测装置的体积；安装和设置简单，无需对已有机械结构进行主要改动；提高线缆捻制质量。
附图说明
图1为捻制装备张力传感器信号采集传输处理图；
图2为捻制装备张力传输监测系统图；
图3为信号无线传输结果图；
图4为单个传感器张力信号判断图；
图5为多个传感器张力信号同时判断图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1～图5，一种多股线缆捻制装备张力感知与数据处理装置，包括张力传感器数据采集发送模块2、数据接收处理模块3和信号处理模块4，张力传感器1与张力传感器数据采集发送模块2相连；所述张力传感器数据采集发送模块2与数据接收处理模块3相连；所述数据接收处理模块3与可编程逻辑控制器4相连；所述可编程逻辑控制器4与张力控制执行机构5相连。
参照图2，一种多股线缆捻制装备张力感知与数据处理装置，所述张力传感器数据采集发送模块2包含第一单片机8、第一蓝牙模块7和所述张力传感器1，所述第一单片机为stm32单片机，其中张力传感器的数据传输线经放大电路后分别与所述第一单片机8的AD引脚相连，所述第一蓝牙模块7与所述第一单片机8的其中一个串口连接，用来发送张力传感器采集到的信号，所述数据接收处理模块3包含第二单片机10和第二蓝牙模块9，所述第二单片机为stm32单片机，所述第二蓝牙模块9连接所述第二单片机10的一个串口，用来接收发送数据，所述张力传感器数据采集发送模块2与所述数据接收处理模块3通过蓝牙透传方式进行数据传输，所述可编程逻辑控制器4与所述数据接收处理模块3通过RS485物理接口进行数据通讯，用来传输数据和发送命令。
具体的，所述张力传感器1与每根丝股一一对应，检测各丝股张力大小，所述张力传感器1将每根丝股的张力信号通过有线传输方式传送到所述数据采集发送模块2，参照图1，所述张力传感器1与所述数据采集发送模块2的传输线已经布置在同一个转盘上。
具体的，所述张力传感器数据采集发送模块2分别从硬件和软件上对信号进行滤波，硬件上通过AD620放大器对信号进行放大的同时对信号进行滤波处理，有效滤除干扰，可形成低通，高通，带通，带阻等幅频特性；软件上采用限幅平均滤波法，根据经验判断，确定两次采样允许的最大偏差值(设为A)，每次检测到新值时判断：如果本次值与上次值之差<＝A，则本次值有效，如果本次值与上次值之差>A，则本次值无效，放弃本次值，用上次值代替本次值，然后把连续取N个采样值看成一个队列，队列的长度固定为N，每次采样到一个新数据放入队尾,并扔掉原来队首的一次数据(先进先出原则)，把队列中的N个数据进行算术平均运算，就可获得新的滤波结果，既消除了由于偶然出现的脉冲干扰所引起的采样值偏差,又可对周期性干扰起到良好的抑制作用，使整个装置的精度和稳定性得到了大幅提高。
具体的，所述张力传感器数据采集发送模块2与数据接收处理模块3包含了一种数据收发处理算法，每组数据以字符串形式发送出去的时候，将每个字节依次与0x80进行与运算并左移一位，即求得每个字节中1的位数，然后设置一个sum变量，使其为数据所有字节中1的总位数，并将sum值与数据一起发送出去，接收方在收到一组数据后，取出数据算出校验和并与发送过来的校验和sum进行对比，如果两个校验和相等就接收这一组数据，否则就将整组数据丢弃重新接收。
具体的，所述张力传感器数据采集发送模块2与数据接收处理模块3之间通过蓝牙透传方式传输数据，能够避免环境干扰。参照图3，发送数据可准确地在接收模块接收，从而能有效完成数据的无线传输。
具体的，所述可编程逻辑控制器4接收所述数据接收处理模块3的信号，所述张力控制执行机构5根据可编程逻辑控制器4下达的指令来调节各丝股张力的大小。
本发明的技术方案通过所述张力传感器1实时监测各丝股的张力，并将张力信号通过张力传感器数据采集发送模块2发送给数据接收处理模块3，数据接收处理模块3与可编程逻辑控制器4通过RS485通讯方式相互通讯。参照图4，当所述可编程逻辑控制器4检测到某一丝股的张力时，与设定张力值比较，偏差是否超出设定阈值，若是，通过所述张力控制执行机构5来调节丝股张力，实现张力的自适应控制；若否，则正常运行。参照图5，同时对多个所述张力传感器1的数据进行观察分析，判断有无异常信号值，若无异常数据或无连续异常数据，线缆捻制装备继续正常运行。若接收到某一个或某几个传感器的异常信号值，继续判断是否连续收到异常数据，若不是连续异常数据，可根据数据对丝股张力进行调整；若连续多个异常数据，可判断某丝股发生断线或乱线等异常情况，应将信号立即传输给设备控制系统，停止整个装置的运行。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (4)
1.一种多股线缆捻制装备张力感知与数据处理装置，其特征在于，所述装置包括张力传感器数据采集发送模块、数据接收处理模块和信号处理模块；所述张力传感器数据采集发送模块包括第一单片机；所述第一单片机接有信号放大调理电路及第一蓝牙模块；所述信号放大调理电路连接张力传感器；所述张力传感器采集丝股张力大小；所述数据接收处理模块包括第二单片机；所述第二单片机与第二蓝牙模块相连；所述数据接收处理模块通过串口通讯将信号传输到信号处理模块；所述信号处理模块包括交互终端及可编程逻辑控制器；所述可编程逻辑控制器与张力控制执行机构相连，以实现各丝股张力的调节；
所述数据采集发送模块采用限幅平均滤波法，将每次采样到的新数据先进行限幅处理，再送入队列进行递推平均滤波处理，从而输出一个准确的信号；所述数据采集发送模块与数据接收处理模块均采用一种数据收发处理算法，每发送一组数据将发送数据的每一字节依次与0x80进行与运算并左移一位，算出数据所有字节中1的位数，并将该位数值随数据一起发送出去，数据接收处理模块取出该数据值并计算所有字节1的位数，若两个值相等则接收整组数据，否则，则丢弃整组数据重新接收。
2.如权利要求1所述的一种多股线缆捻制装备张力感知与数据处理装置，其特征在于，所述张力传感器能同时监测多根丝股的张力，并将各个张力传感器测得的丝股张力值作为一组数据发送。
3.如权利要求1或2所述的一种多股线缆捻制装备张力感知与数据处理装置，其特征在于，所述信号处理模块通过交互终端实时或分时显示丝股张力值，方便在线监测及调节。
4.如权利要求1或2所述的一种多股线缆捻制装备张力感知与数据处理装置，其特征在于，所述信号处理模块与数据接收处理模块通过RS485物理接口进行通讯。
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