CN115092770B - 一种用于层绞式室外缆的缆芯智能排线系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于层绞式室外缆的缆芯智能排线系统，包括收线装置、排线装置、定位轮装置，缆芯从收线装置依次通过排线装置、定位轮装置排出；本发明通过搭载的激光发生器和激光接收器，通过激光接触到实际物体之后形成的反射，可将缆芯排线质量进行实时扫描建模，通过智能算法，调整排线装置的移动速度，从而达到智能排线的目的，并且还可以通过调整收线架的工作方式，合理车间机台结构，可在原有空间位置上增加一倍成缆机台；解决传统成缆工序人工手动排线所带来的增加人工成本，浪费人力资源、排线质量不稳定、存在安全隐患、车间空间利用率差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电缆排线设备领域，具体是一种用于层绞式室外缆的缆芯智能排线系统。
背景技术
本专利结合当前国内大多数光缆生产制造过程中成缆工序的排线问题提出智能化改造的具体措施。
层绞式室外缆的缆芯生产长度基本在24公里以上，有时候甚至可以达到48公里，目前常规生产方式仍需采用人工排线，主要存在以下问题：
（1）增加人工成本，浪费人力资源：成缆工序的整体任务量较少，以24公里的缆芯为例，按70m/min的生产速度计算，需要5.7小时才能完成生产，而整个生产过程中只需要更换一次扎纱，大约用时10分钟左右，余下工作就是排线，重复且毫无意义，生产效率低，影响生产力；
（2）排线质量不稳定：人工排线差异过大，排线质量不稳定，不利于本工序和后续工序的质量控制；
（3）存在安全隐患：面对高速转动的收线盘具，人工排线存在一定的安全隐患。
（4）车间空间利用率差：具体为原有排线系统中的收线装置是需要往复平行移动进行工作的，移动宽度是收线装置宽度的三倍，占用空间大。
发明内容
本发明为了解决现有的问题，提供了一种用于层绞式室外缆的缆芯智能排线系统，用于解决现有光缆在成缆工序生产制造过程中的人工手动排线出现的弊端：增加人工成本，浪费人力资源、排线质量不稳定、存在安全隐患、车间空间利用率差。
本发明所述的一种用于层绞式室外缆的缆芯智能排线系统，包括收线装置、排线装置、定位轮装置，缆芯依次经过定位轮装置、排线装置在收线装置上完成上盘；
所述的收线装置包括收线架，所述收线架的底部通过转轴安装有收线盘，收线盘上方的收线架上安装有排线轮定位检测器，相位法激光测距装置安装在排线轮定位检测器上；
所述的排线轮定位检测器上方的收线架上通过支架安装有液晶显示面板；液晶显示面板与相位法激光测距装置通过电信号连接；
所述的排线装置包括底部的排线轨道以及安装在排线轨道上的第一液压升降杆，第一液压升降杆的顶部安装有水平支撑杆，所述的水平支撑杆的一端连接排线导轮构件，另一端连接第一横向导轮构件；
所述的定位轮装置包括第二液压升降杆，第二液压升降杆的顶部安装有水平支撑杆，所述的水平支撑杆的一端连接定位导轮构件，另一端连接第二横向导轮构件；所述的定位导轮构件与第二横向导轮构件之间的水平支撑杆上安装有去油除尘气管。
进一步优化，所述的相位法激光测距装置包括连接座与相位法激光测距仪，所述的相位法激光测距仪通过全自动智能转动轴安装在连接座上。
进一步优化，所述的排线轮定位检测器包含一整条信号检测带和信号发射器，所述的信号检测带与信号发射器通过电信号连接。
进一步优化，所述的排线导轮构件包括一端侧面与第一可调节水平支撑杆相连接的连接杆，另一端侧面连接信号发射器，信号发射器的朝着收线装置的一端上安装有信号接收处理器；信号发射器与连接连接杆相反的一侧连接第一竖向支杆，第一竖向支杆的两端分别连接竖向导轮。
进一步优化，所述的第一横向导轮构件与第二横向导轮构件的结构相同，包括第二连接杆、横向导轮，所述的第二连接杆穿过水平支撑杆，且两端向上延伸分别连接一个横向导轮；每个所述横向导轮下方的水平支撑杆上分别安装有压力传感器。
进一步优化，所述的压力传感器通过信号与PLC连接，PLC对压力传感器检测到的参数进行读取，并通过比对分析后将上升或是下降的指令传达给控制液压升降杆的变频电机，压力传感器、PLC、变频电机之间通过内部的电信号连接。
进一步优化，所述的定位导轮构件包括中部与第二可调节水平支撑杆相连接的第二竖向支杆，第二竖向支杆的两端分别连接竖向导轮。
进一步优化，所述的去油除尘管的上方为“C”形管，下方为与“C”形管相连通的气管；所述的“C”形管的内壁开有多个气孔。
进一步优化，所述的第一液压升降杆与第二液压升降杆均由变频电机控制。
本发明的有益效果在于：
本发明通过搭载的激光发生器和激光接收器，通过激光接触到实际物体之后形成的反射，可将缆芯排线质量进行实时扫描建模，通过智能算法，调整排线装置的移动速度，从而达到智能排线的目的，并且还可以通过调整收线架的工作方式，合理车间机台结构，可在原有空间位置上增加一倍成缆机台；解决传统成缆工序人工手动排线所带来的增加人工成本，浪费人力资源、排线质量不稳定、存在安全隐患、车间空间利用率差的问题。
实现了智能化改造；区别于传统人工排线和半自动排线的收线方式，本发明首次提出并且实现了收线设备的全自动排线，缆芯上盘后全程不需要人工干预，设备可独自完成排线质量智能调整。
提高空间利用率，节省土地资源；颠覆了传统层绞式室外缆的缆芯收线设备的区域功能结构划分，常规收线装置需要左右移动进行收线，而常规收线装置本身宽度又较宽，占用大量空间，本发明首次提出将收线装置进行固定，采用额外的智能排线装置进行排线，合理车间机台结构，原则上可在原有设备占地面积不变的基础上多放一倍的机台数量，及大地提高空间利用率。
首次将相位法激光测距原理应用于层绞式室外缆的缆芯收线装置中，利用其可达到的1毫米误差的超高精度，完全可以满足缆芯智能排线系统的精度需求。
在定位轮装置中增加去油除尘装置，去除缆芯表面多余油污和异物，减小后续智能排线的精度误差，也可以提高缆芯质量，保证外护套工序的顺利生产。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的收线装置结构示意图；
图3为本发明的相位法激光测距装置的结构示意图；
图4为本发明的排线装置结构示意图；
图5为本发明的排线导轮构件的放大图；
图6为本发明定位轮装置结构示意图；
图7为本发明的去油除尘气管结构示意图；
图8 为本发明相位法激光测距装置扫描成像示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明提供了一种用于层绞式室外缆的缆芯智能排线系统，包括收线装置1、排线装置2、定位轮装置3，缆芯依次经过定位轮装置、排线装置在收线装置上完成上盘；
如图2所示，收线装置1包括收线架4，收线架的底部通过转轴安装有收线盘5，收线盘上方的收线架上安装有排线轮定位检测器6，相位法激光测距装置7安装在排线轮定位检测器上；排线轮定位检测器上方的收线架上通过支架安装有液晶显示面板8；液晶显示面板与相位法激光测距装置通过电信号连接。
如图3所示，相位法激光测距装置7包括连接座71与相位法激光测距仪72，相位法激光测距仪通过全自动智能转动轴73安装在连接座上，整个相位法激光测距装置7通过连接座71安装在排线轮定位检测器6上。
在工作时，收线架不再搭配轨道进行移动，生产时为固定位置状态，合理车间机台结构，可在原有设备占地面积不变的基础上多放一倍的机台数量，提高空间利用率。
此处需要说明的是，全自动智能转动轴实现全自动转动可以是传感器、PLC、电机控制带动，也可以是其他能实现全自动转动的现有技术，不是本发明的创新点，不再过多赘述。
如图4所示，排线装置2包括底部的排线轨道9以及安装在排线轨道上由变频电机控制升降的第一液压升降杆10，第一液压升降杆的顶部安装有水平支撑杆11，水平支撑杆的一端连接排线导轮构件12，另一端连接第一横向导轮构件13。
如图4所示，第一横向导轮构件13包括第二连接杆131、横向导轮132，所述的第二连接杆穿过水平支撑杆11，且两端向上延伸分别连接一个横向导轮；每个所述横向导轮下方的水平支撑杆上分别安装有压力传感器133；
压力传感器将信号传输给PLC，PLC对压力传感器检测到的参数进行读取，并通过比对分析后将上升或是下降的指令传达给控制液压升降杆的变频电机，压力传感器、PLC、变频电机之间通过内部的电信号连接。
在工作时，两边的压力传感器通过对比各自监测的横向导轮的受力大小，可对液压升降杆的高度进行智能调节，当一边压力传感器受到的压力大于或小于另一边压力传感器时，液压升降杆高度下降或上升，保证缆芯路径合理，避免缆芯在个别点受力过大。
如图5所示，排线导轮构件12包括一端侧面与水平支撑杆11相连接的连接杆14，另一端侧面连接信号发射器15，信号发射器的朝着收线装置的一端上安装有信号接收处理器16；信号发射器与连接连接杆相反的一侧连接第一竖向支杆17，第一竖向支杆的两端分别连接竖向导轮18。
如图6所示，定位轮装置3包括由变频电机控制升降的第二液压升降杆22，第二液压升降杆的顶部安装有水平支撑杆11，水平支撑杆的一端连接定位导轮构件23，另一端连接第二横向导轮构件；定位导轮构件与第二横向导轮构件之间的水平支撑杆上安装有去油除尘气管24；
定位导轮构件23包括中部与第二可调节水平支撑杆相连接的第二竖向支杆231，第二竖向支杆的两端分别连接竖向导轮232。
此处需要说明的是，第二横向导轮构件的结构与第一横向导轮构件的结构相同，结构不在赘述。
第二横向导轮构件中的压力传感器将信号传输给PLC，PLC对压力传感器检测到的参数进行读取，并通过比对分析后将上升或是下降的指令传达给控制液压升降杆的变频电机，压力传感器、PLC、变频电机之间通过内部的电信号连接。
在工作时，两边的压力传感器通过对比各自监测的横向导轮的受力大小，可对液压升降杆的高度进行智能调节，当一边压力传感器受到的压力大于或小于另一边压力传感器时，液压升降杆高度下降或上升，保证缆芯路径合理，避免缆芯在个别点受力过大。
如图7所示，去油除尘气管24的上方为“C”形管241，下方为与“C”形管相连通的气管242； “C”形管的内壁开有多个气孔243，气管通过与外界的通气设备连接，可去除缆芯表面多余油污和异物，减小后续智能排线的精度误差，也可以提高缆芯质量，保证外护套工序的顺利生产。
本发明的工作原理：
在工作时，生产人员正常上盘，将缆芯固定于收线盘上，点击设备启动按钮，整个智能排线系统开始工作，相位法激光测距装置中的全自动智能转动轴以180°的转动角度和两秒一次的转动频率做往复扭转动作，相位法激光测距仪通过内部的激光发生器和激光接收器，将激光发射出去并接收到反射的激光信息，通过相位法测距，并将距离信息转化为电信号通过内部线路传送到上方的液晶显示面板上，液晶显示面板101以图像的形式将排线质量实时呈现出来；
智能排线装置，智能排线装置以常速在规定限位内移动，排线导轮构件中的排线导轮构件信号发射器和排线导轮构件信号接收处理器开始工作，排线导轮构件信号发射器向前方发射工作信号；
其中智能排线装置排线轮定位检测器内部包含一整条信号检测带、信号发射器和PLC，并且图8中相位法激光测距装置扫描成像上X轴所有的点都和智能排线装置排线轮定位检测器中信号检测带上的点一一对应，系统通过筛选排线导轮构件信号发射器发射的同一条工作信号在信号检测带上不同的接收时间，找出信号检测带上第一个接收到信息的点位，这个点便是此刻排线导轮构件信号发射器相对于图8中相位法激光测距装置扫描成像上的x轴的位置，也就是此刻缆芯上盘点相对于图8中相位法激光测距装置扫描成像上的x轴的位置。
智能排线装置排线轮定位检测器在x轴上以每毫米为单位，间隔取相位法激光测距装置扫描成像上所有点的y轴平均值，得出这个值为y(平均），相位法激光测距装置扫描成像的x轴上每一个点对应的y轴的一个数值，我们设这个值为y(x)，通过和平均值作比较：当y(x)＞y(平均）时，智能排线装置2快速移动；当y(x)＜y(平均）时，智能排线装置2慢速移动；当y(x)＝y(平均）时，智能排线装置2常速移动。设︱ y(x)－y(平均）︱＝y(绝对值)，y(绝对值)越大，速度变化量越多。
收线装置、智能排线装置、排线轮定位检测器根据检测到的排线导轮构件信号发射器的实时位置，智能排线装置排线轮定位检测器的PLC立刻给出一个实时调速指令，并通过智能排线装置排线轮定位检测器的信号发射器传递给智能排线装置，排线导轮构件中的排线导轮构件信号接收处理器接收到智能排线装置排线轮定位检测器发出的调速指令，并通过内部电路将指令传达给位于智能排线装置底部的电机，电机按照指令进行调速，完成缆芯智能排线。
智能排线装置和定位轮装置，在工作时，竖向导轮、横向导轮可以保证在智能排线装置左右移动时对缆芯进行安全弯折且不破坏缆芯结构。
智能排线装置在安装时，应尽可能保证安装到位后的两个排线的竖向导轮距离缆芯与盘具的切点越小越好，这个距离越小，则智能排线装置排线轮定位检测器检测出的动态x数值误差就越小，排线质量越好；
在工作时，排线轨道的清洁异常重要，避免出现因异物造成智能排线装置的卡顿或者无法位移。
本发明通过搭载的激光发生器和激光接收器，通过激光接触到实际物体之后形成的反射，可将缆芯排线质量进行实时扫描建模，通过智能算法，调整排线装置的移动速度，从而达到智能排线的目的，并且还可以通过调整收线架的工作方式，合理车间机台结构，可在原有空间位置上增加一倍成缆机台；解决传统成缆工序人工手动排线所带来的增加人工成本，浪费人力资源、排线质量不稳定、存在安全隐患、车间空间利用率差的问题。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种用于层绞式室外缆的缆芯智能排线系统，其特征在于，包括收线装置、排线装置、定位轮装置，缆芯依次经过定位轮装置、排线装置在收线装置上完成上盘；
所述的收线装置包括收线架，所述收线架的底部通过转轴安装有收线盘，收线盘上方的收线架上安装有排线轮定位检测器，排线轮定位检测器上安装有相位法激光测距装置；
所述的排线轮定位检测器上方的收线架上通过支架安装有液晶显示面板；液晶显示面板与相位法激光测距装置通过电信号连接；
所述的排线装置包括底部的排线轨道以及安装在排线轨道上的第一液压升降杆，第一液压升降杆的顶部安装有水平支撑杆，所述的水平支撑杆的一端连接排线导轮构件，另一端连接第一横向导轮构件；
所述的定位轮装置包括第二液压升降杆，第二液压升降杆的顶部安装有水平支撑杆，所述的水平支撑杆的一端连接定位导轮构件，另一端连接第二横向导轮构件；所述的定位导轮构件与第二横向导轮构件之间的水平支撑杆上安装有去油除尘气管；所述的去油除尘管的上方为“C”形管，下方为与“C”形管相连通的气管；所述的“C”形管的内壁开有多个气孔；
所述的相位法激光测距装置包括连接座与相位法激光测距仪，所述的相位法激光测距仪通过全自动智能转动轴安装在连接座上；
所述的排线轮定位检测器包含一整条信号检测带和信号发射器，所述的信号检测带与信号发射器通过电信号连接；
所述的排线导轮构件包括一端侧面与水平支撑杆相连接的连接杆，另一端侧面连接信号发射器，信号发射器的朝着收线装置的一端上安装有信号接收处理器；信号发射器与连接连接杆相反的一侧连接第一竖向支杆，第一竖向支杆的两端分别连接竖向导轮；
所述的第一横向导轮构件与第二横向导轮构件的结构相同，包括第二连接杆、横向导轮，所述的第二连接杆穿过水平支撑杆，且两端向上延伸分别连接一个横向导轮；每个所述横向导轮下方的水平支撑杆上分别安装有压力传感器。
2.根据权利要求1所述的用于层绞式室外缆的缆芯智能排线系统，其特征在于，所述的压力传感器通过信号与PLC连接，PLC对压力传感器检测到的参数进行读取，并通过比对分析后将上升或是下降的指令传达给控制液压升降杆的变频电机，压力传感器、PLC、变频电机之间通过内部的电信号连接。
3.根据权利要求1所述的用于层绞式室外缆的缆芯智能排线系统，其特征在于，所述的定位导轮构件包括中部与水平支撑杆相连接的第二竖向支杆，第二竖向支杆的两端分别连接竖向导轮。
4.根据权利要求1所述的用于层绞式室外缆的缆芯智能排线系统，其特征在于，所述的第一液压升降杆与第二液压升降杆均由变频电机控制。
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