CN115231387B - 一种铝合金电缆的制备装置及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝合金电缆的制备装置及其制备方法，属于电缆制备技术领域。包括以下步骤：获取初始信息；基于初始信息设定第一判断阈值和第二判断阈值；接收实时信息；将实时信息与第一判断阈值、第二判断阈值比较并得到比较结果；基于所述结果生成指令集；将相应指令传送给驱动组件以及引导纠正机构。本发明中监测单元实时监测电缆在绕线部的缠绕状态并形成数据，控制单元基于数据形成相应的结果，基于结果生成相应的指令，将相应的指令传输至驱动组件以及引导纠正机构；当处于不符合质检标准的结构时，驱动组件和引导纠正机构及时调整工作状态，使电缆重新绕线，及时纠正，保证得到的成卷电缆整齐，无瑕疵，符合质检标准。

Description

一种铝合金电缆的制备装置及其制备方法

技术领域

本发明属于电缆制备技术领域，具体涉及一种铝合金电缆的制备装置及其制备方法。

背景技术

铝合金电缆(以下简称电缆)生产一般由以下工艺组成：铝单丝拉制、单丝退火、导体的胶质、绝缘挤出、成缆、绕线成卷等。在一些大型的电缆生产工厂中，生产的电缆量很多，在绕线成卷这一工艺时，选用大型的绕线装备，如绕线盘，以便在一个周期绕线时，能绕更多的电缆。

在绕线过程中，电缆从绕线盘的一端缠绕至绕线盘的另一端，电缆整齐排列相互紧贴，直至绕线完成，得到成卷的电缆，此种品格的成卷电缆为符合工厂质检标准的。然而，由于绕线盘为以相应的速度转动的，而且用于引导电缆沿绕线盘长度方向运动的引导装置也是运动的，此过程容易受到外界的影响，如电缆的松弛度等，会导致电缆在绕线盘上绕线时，会发生错位，导致得到的成卷的电缆不整齐，有瑕疵，不符合工作质检标准。

发明内容

发明目的：为了解决上述问题，本发明提供了一种铝合金电缆的制备装置及其制备方法。

技术方案：一种铝合金电缆的制备装置，包括：绕线件，包括绕线部，以及至少两组分别连接于所述绕线部端部的遮挡部；所述绕线部被设置用于缠绕电缆；遮挡部上至少开设一组镂空部；驱动组件，连接于所述绕线件且驱动绕线件转动；监测单元，设于所述遮挡部一侧；所述监测单元被设置通过所述镂空部实时检测电缆绕线情况并形成数据；控制单元，连接于所述视觉单元输出端；所述控制单元被设置接收所述数据，并分析计算发出指令；引导纠正机构，连接于所述控制单元的输出端；所述驱动组件以及引导纠正机构被设置接收并执行所述指令。

在进一步的实施例中，所述引导纠正机构包括：机架，至少两组铰接于所述机架的第一支撑杆，至少两组分别位于所述第一支撑杆侧方的第二支撑杆，对应一端连接于所述机架且另一端连接于所述第一支撑杆的伸缩杆，同时连接于所述第一支撑杆和第二支撑杆的安装架，传动连接于所述安装架的引导件，以及传动连接于其中一个第一支撑杆的驱动电机。

在进一步的实施例中，所述引导件沿其周向开设有环形槽。

通过采用上述技术方案，需要调整时，驱动电机驱动第一支撑杆远离绕线部转动，将松弛的电缆拉直，或第一支撑杆靠近绕线部将过紧的电缆放松。

一种铝合金电缆的制备方法，其特征在于，使用上述的一种铝合金电缆的制备装置，包括以下步骤：

获取初始信息；其中，所述初始信息包括：电缆以第一方式缠绕在绕线部上的厚度为ω₁，电缆以第二方式缠绕在绕线部上的厚度为ω₂；基于初始信息设定第一判断阈值和第二判断阈值；接收实时信息；所述实时信息包括：缠绕第k圈时，监测单元与电缆之间的第一距离L₁，以及电缆的第一高度H₁；缠绕第k+1圈时，监测单元与电缆之间的第二距离L₂，以及电缆的第二高度H₂；将实时信息与第一判断阈值、第二判断阈值比较并得到比较结果；所述比较结果包括结果集Φ＝{Φ₁，Φ₂，Φ₃，Φ₄}；基于所述结果集生成指令集，其中指令集为Ψ＝{Ψ₁，Ψ₂，Ψ₃，Ψ₄}；将相应指令传送给驱动组件以及引导纠正机构。

在进一步的实施例中，所述第一判断阈值ξ₁为[ω₁-θ₁，ω₁+θ₁]，其中，θ₁为第一误差阈值；所述第二判断阈值ξ₂为[0-θ₂，0+θ₂]，其中，θ₂为第二误差阈值。

在进一步的实施例中，所述第一方式为电缆以绕线部长度方向进行缠绕；所述第二方式为电缆垂直于所述缠绕部长度方向缠绕。

在进一步的实施例中，得到比较结果包括以下流程：将第一距离和第二距离对比，若差值属于第一判断阈值范围内，则定义该电缆状态为第一状态，若差值不属于第一判断阈值范围内，则定义该电缆状态为第二状态；将第一高度和第二高度对比，若差值属于第二判断阈值范围内，则定义该电缆状态为第三状态，若差值不属于第二判断阈值范围内，则定位该电缆状态为第四状态；基于第一状态和第三状态，将处于其中的电缆实况设定为第一结果；基于第一状态和第四状态，将处于其中的电缆实况设定为第二结果；基于第二状态和第三状态，将处于其中的电缆实况设定为第三结果；基于第二状态和第四状态，将处于其中的电缆实况设定为第四结果；基于第一结果、第二结果、第三结果以及第四结果形成结果集。

在进一步的实施例中，基于第一结果、第二结果、第三结果以及第四结果，相应地生成第一指令、第二指令、第三指令以及第四指令；其中，第一指令包括为驱动组件以及引导纠正机构无需改变工作状态；第二指令、第三指令以及第四指令中包括驱动组件以及引导纠正机构相应改变工作状态纠正电缆绕线情况。

有益效果：监测单元实时监测电缆在绕线部的缠绕状态并形成数据，控制单元基于数据形成相应的结果，基于结果生成相应的指令，将相应的指令传输至驱动组件以及引导纠正机构；当处于不符合质检标准的结构时，驱动组件和引导纠正机构及时调整工作状态，使电缆重新绕线，及时纠正，保证得到的成卷电缆整齐，无瑕疵，符合质检标准。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是绕线件的结构示意图。

图3是引导件的结构示意图。

图1至图3中各标注为：电缆10、绕线件20、遮挡部21、绕线部22、驱动组件30、监测单元40、引导纠正机构50、机架51、第一支撑杆52、第二支撑杆53、伸缩杆54、安装架55、引导件56、驱动电机57。

具体实施方式

实施例1

本实施例公开了一种铝合金电缆10的制备装置，包括绕线件20，驱动组件30，监测单元40，控制单元，以及引导纠正机构50。其中，绕线件20包括绕线部22，以及至少两组遮挡部21；在本实施例中，绕线部22为柱状，遮挡部21为两组，分别设于绕线部22的两端部；遮挡部21与绕线部22一体形成。绕线部22用于缠绕电缆10。在本实施例中，遮挡部21上开设两组镂空部，镂空部沿遮挡部21径向相对设置。驱动组件30与绕线件20传动连接，驱动组件30用于驱动绕线件20转动。驱动组件30可采用现有技术与绕线件20连接，驱动组件30包括连接轴，以及伺服电机等；通过连接轴贯穿绕线部22，再通过定位螺母将绕线部22固定在连接轴上，连接轴与伺服电机传动连接，进而伺服电机驱动连接轴转动，进而带动绕线部22转动。监测单元40包括CDD相机和PRLIDAR S1型的激光雷达，固定在设于遮挡部21一侧。监测单元40为两组，分别设置两组遮挡部21的一侧。CDD相机和激光雷达从镂空部实时监测绕线部22上电缆10缠绕的情况。在未绕线时，CDD相机可获取绕线部22的图像信息。镂空部的设置不阻碍CDD相机和激光雷达获取绕线部22以及电缆10缠绕的图像信息。监测单元40通过镂空部实时检测电缆10绕线情况并形成数据；控制单元为计算机和PLC控制器。计算机与视觉单元的输出端通讯连接，PLC控制器与计算机的输出端的通讯连接。计算机接收数据并分析计算发出指令，将指令传输至PLC控制器。驱动单元、以及引导纠正机构50均与PLC控制器的输出端连接，驱动组件30以及引导纠正机构50接收并执行指令。

引导纠正机构50包括：机架51，至少两组第一支撑杆52，至少两组第二支撑杆53，伸缩杆54，安装架55，引导件56以及驱动电机57。在本实施例中，第一支撑杆52为两组，第一支撑杆52分别铰接于机架51的两侧，第二支撑杆53数量与第一支撑杆52的相同，第二支撑杆53对应与机架51铰接且位于第一支撑杆52侧方，伸缩杆54一端铰接于机架51且另一端与第一支撑杆52铰接。伸缩杆54为电动伸缩杆。安装架55同时铰接于第一支撑杆52和第二支撑杆53，引导件56与安装架55传动连接，实现引导件56横向运动(该横向与绕线部22长度方向平行)。引导件56横向运动可采用现有技术实现如在安装架55上安装直线丝杆模组，引导件56安装在直线丝杆模组上，或采用螺纹螺杆传动等，具体结构不在此赘述。引导件56横向运动，带动电缆10沿着绕线部22长度方向依次缠绕。驱动电机57与其中一个第一支撑杆52转动连接，驱动电机57用于驱动该第一支撑杆52自动转动。驱动电机57与PLC控制器输出端连接。引导件56沿其周向开设有环形槽。绕线成卷上游工序中生产出的电缆10拉至以引导件56上，顺着引导件56上的环形槽被缠绕至绕线部22上。驱动电机57驱动第一支撑杆52远离绕线部22运动时，伸缩杆54缩短，驱动电机57驱动第一支撑杆52远离绕线部22运动时，伸缩杆54拉长。图1为驱动电机57驱动第一支撑杆52远离绕线部22运动时，电缆10被刚好拉直的状态。

实施例2

一种铝合金电缆10的制备方法，使用实施例1中的一种铝合金电缆10的制备装置，包括以下步骤：

获取初始信息；其中，初始信息包括：电缆10以第一方式缠绕在绕线部22上的厚度为ω₁，电缆10以第二方式缠绕在绕线部22上的厚度为ω₂。第一方式为电缆10以绕线部22长度方向进行缠绕，具体说明如下，第一方式为电缆10在绕线部22上从左至右或从右至左，依次缠绕在绕线部22上，且在同一层中，上一圈缠绕的电缆10与下一圈缠绕的电缆10紧贴，在此状态下，电缆10与电缆10之间无相互挤压力或挤压力很小，导致电缆10不会发生形变或形变量很小，测量此状态下电缆10的厚度ω₁(可以说是电缆10的横向厚度)；而且测量误差很小。第二方式为电缆10垂直于缠绕部长度方向缠绕，具体说明，第二方式为电缆10在绕线部22从下至上缠绕，下一圈缠绕的电缆10在上一圈缠绕的电缆10之上，此时测量电缆10的厚度ω₂(可以说是电缆10的竖向厚度)。

基于初始信息设定第一判断阈值和第二判断阈值。设定第一判断阈值ξ₁为[ω₁-θ₁，ω₁+θ₁]，其中，θ₁为第一误差阈值；第二判断阈值ξ₂为[0-θ₂，0+θ₂]，其中，θ₂为第二误差阈值。满足工厂质检要求的制备工艺应该为：电缆10沿着绕线部22长度方向从左至右或从右至左依次缠绕，下一圈的电缆10紧贴上一圈的电缆10，然后当绕线部22的长度全部缠绕完毕后，在往上进行下一层的缠绕。然而，在实际工况中，由于绕线部22为以相应的速度转动的，而且用于引导电缆10沿绕线盘长度方向运动的引导件56也是运动的，此过程容易受到外界的影响，如需要绕线的电缆10太松或太紧等，会导致电缆10在绕线盘上绕线时，会发生错位，导致得到的成卷的电缆10不整齐，有瑕疵，不符合工作质检标准。所以就会出现同层的下一圈电缆10和上一圈电缆10不是紧贴的，距离很远，或是，在没有将绕线部22的长度全部缠绕完毕，下一圈电缆10就直接绕到了上一圈的电缆10上。

接收实时信息；实时信息包括：缠绕第k圈时，监测单元40与电缆10之间的第一距离L₁，以及电缆10的第一高度H₁；缠绕第k+1圈时，监测单元40与电缆10之间的第二距离L₂，以及电缆10的第二高度H₂。利用激光雷达对绕线中的电缆10发射激光脉冲，并记录下发射的时间t₁，当激光照射后会发射，回反光被接收器接收，记录下返回的时间t₂，其中，测量距离其中，s为测量距离，c为光在真空中传播的速度。测量缠绕第k圈时，激光雷达向电缆10边缘发射若干组激光，分别得到若干组测量距离，选取其中最短的距离s_min，则/>其中M为激光雷达发射源至绕线部22最高点的竖直距离，n为电缆10在绕线部22缠绕的层数(该层数是指电缆10先沿着绕线部22长度方向缠绕，缠绕完毕后，在向上进行第二层缠绕)，其中n≥1。L₂的计算如L₁相同，在此不做赘述。CDD相机设置为左右两组，利用双摄像头对电缆10高度进行测量。以绕线部22静止时最高点水平切面向上建立x-y-z三维坐标系。当电缆10于绕线部22上缠绕时，电缆10最高点为Q的空间坐标为(x_Q，y_Q，z_Q)，电缆10高度方向与y轴平行。图像像素在左右图像坐标系中的坐标分别为(U_L，V_L)，(U_R，V_R)，则点Q和其在左相机图像中投影点的位置关系为：

其中，(U_O，V_O)是真是坐标原点在像素坐标系中的坐标，f为相机焦距，T为左右CDD相机之间的距离。定义e＝U_L-U_R作为视差，则Q的空间坐标如下：

进而求出Q点高度值为/>第k圈时，求出电缆10最高点的空间坐标，电缆10的第一高度与该空间坐标点在y轴上的坐标相同，即/>同理求出第k+1圈时，电缆10的第二高度。

将实时信息与第一判断阈值、第二判断阈值比较并得到比较结果；比较结果包括结果集Φ＝{Φ₁，Φ₂，Φ₃，Φ₄}。得到比较结果包括以下流程：将第一距离和第二距离对比，若差值属于第一判断阈值范围内，则定义该电缆10状态为第一状态，若差值不属于第一判断阈值范围内，则定义该电缆10状态为第二状态；将第一高度和第二高度对比，若差值属于第二判断阈值范围内，则定义该电缆10状态为第三状态，若差值不属于第二判断阈值范围内，则定位该电缆10状态为第四状态；基于第一状态和第三状态，将处于其中的电缆10实况设定为第一结果Φ₁；基于第一状态和第四状态，将处于其中的电缆10实况设定为第二结果Φ₂；基于第二状态和第三状态，将处于其中的电缆10实况设定为第三结果Φ₃；基于第二状态和第四状态，将处于其中的电缆10实况设定为第四结果Φ₄；基于第一结果、第二结果、第三结果以及第四结果形成结果集。具体说明：计算ΔL＝L₁-L₂，ΔH＝H₁-H₂，并将ΔL与ξ₁比较，ΔH与ξ₂比较；若ΔL∈ξ₁，则得到第一状态η₁；若则得到第二状态η₂；若ΔH∈ξ₂，则得到第三状态η₃；若/>则得到第四状态η₄。第一判断阈值ξ₁为[ω₁-θ₁，ω₁+θ₁]，其中，θ₁为第一误差阈值；第二判断阈值ξ₂为[0-θ₂，0+θ₂]，其中，θ₂为第二误差阈值。结合η₁和η₃生成Φ₁；结合η₁和η₄生成Φ₂；结合η₂和η₃生成Φ₃；结合η₂和η₄生成Φ₄。Φ₁为第k圈的电缆10和第k+1圈的电缆10之间无间隙，且无高度差；Φ₂为第k圈的电缆10和第k+1圈的电缆10之间无间隙，但有高度差；Φ₃为第k圈的电缆10和第k+1圈的电缆10之间有间隙，但无高度差；Φ₄为第k圈的电缆10和第k+1圈的电缆10之间有间隙，且有高度差。Φ₁为符合质检标准的电缆10缠绕状态，Φ₂，Φ₃，Φ₄为不符合质检标准的电缆10缠绕状态。

基于结果集生成指令集，其中指令集为Ψ＝{Ψ₁，Ψ₂，Ψ₃，Ψ₄}；基于第一结果、第二结果、第三结果以及第四结果，相应地生成第一指令、第二指令、第三指令以及第四指令；其中，第一指令包括为驱动组件30以及引导纠正机构50无需改变工作状态；第二指令、第三指令以及第四指令中包括驱动组件30以及引导纠正机构50相应改变工作状态纠正电缆10绕线情况。基于Φ₁，生成Ψ₁；基于Φ₂，生成Ψ₂；基于Φ₃，生成Ψ₃；基于Φ₄，生成Ψ₄；Ψ₁为驱动组件30以及引导纠正机构50无需改变工作状态；Ψ₂，Ψ₃，Ψ₄包括驱动组件30回转放出第k+1圈电缆10，驱动电机57驱动第一支撑杆52远离绕线部22转动，将松弛的电缆10拉直，驱动组件30恢复正常工作重新对缠绕第k+1圈电缆10。将相应指令传送给驱动组件30以及引导纠正机构50。驱动组件30以及引导纠正机构50根据接收到的指令进行工作。

Claims (7)

1.一种铝合金电缆的制备方法，其特征在于，采用一种铝合金电缆的制备装置，所述装置包括：

绕线件，包括绕线部，以及至少两组分别连接于所述绕线部端部的遮挡部；所述绕线部被设置用于缠绕电缆；遮挡部上至少开设一组镂空部；

驱动组件，连接于所述绕线件且驱动绕线件转动；

监测单元，设于所述遮挡部一侧；所述监测单元被设置通过所述镂空部实时检测电缆绕线情况并形成数据；

控制单元，连接于所述监测单元的输出端；所述控制单元被设置接收所述数据，并分析计算发出指令；

引导纠正机构，连接于所述控制单元的输出端；所述驱动组件以及引导纠正机构被设置接收并执行所述指令；

所述制备方法包括以下步骤：

获取初始信息；其中，所述初始信息包括：电缆以第一方式缠绕在绕线部上的厚度为ω₁，电缆以第二方式缠绕在绕线部上的厚度为ω₂；

基于初始信息设定第一判断阈值和第二判断阈值；

接收实时信息；所述实时信息包括：缠绕第k圈时，监测单元与电缆之间的第一距离L₁，以及电缆的第一高度H₁；缠绕第k+1圈时，监测单元与电缆之间的第二距离L₂，以及电缆的第二高度H₂；

将实时信息与第一判断阈值、第二判断阈值比较并得到比较结果；所述比较结果包括结果集Φ＝{Φ₁，Φ₂，Φ₃，Φ₄}；

基于所述结果集生成指令集，其中指令集为Ψ＝{Ψ₁，Ψ₂，Ψ₃，Ψ₄}；

将相应指令传送给驱动组件以及引导纠正机构。

2.根据权利要求1所述的一种铝合金电缆的制备方法，其特征在于，所述引导纠正机构包括：机架，至少两组铰接于所述机架的第一支撑杆，至少两组分别位于所述第一支撑杆侧方的第二支撑杆，对应一端连接于所述机架且另一端连接于所述第一支撑杆的伸缩杆，同时连接于所述第一支撑杆和第二支撑杆的安装架，传动连接于所述安装架的引导件，以及传动连接于其中一个第一支撑杆的驱动电机。

3.根据权利要求2所述的一种铝合金电缆的制备方法，其特征在于，所述引导件沿其周向开设有环形槽。

4.根据权利要求1所述的一种铝合金电缆的制备方法，其特征在于，所述第一判断阈值ξ₁为[ω₁-θ₁，ω₁+θ₁]，其中，θ₁为第一误差阈值；所述第二判断阈值ξ₂为[0-θ₂，0+θ₂]，其中，θ₂为第二误差阈值。

5.根据权利要求1所述的一种铝合金电缆的制备方法，其特征在于，所述第一方式为电缆以绕线部长度方向进行缠绕；所述第二方式为电缆垂直于所述绕线部的长度方向缠绕。

6.根据权利要求4所述的一种铝合金电缆的制备方法，其特征在于，得到比较结果包括以下流程：

将第一距离和第二距离对比，若差值属于第一判断阈值范围内，则定义该电缆状态为第一状态，若差值不属于第一判断阈值范围内，则定义该电缆状态为第二状态；

将第一高度和第二高度对比，若差值属于第二判断阈值范围内，则定义该电缆状态为第三状态，若差值不属于第二判断阈值范围内，则定位该电缆状态为第四状态；

基于第一状态和第三状态，将处于其中的电缆实况设定为第一结果；基于第一状态和第四状态，将处于其中的电缆实况设定为第二结果；基于第二状态和第三状态，将处于其中的电缆实况设定为第三结果；基于第二状态和第四状态，将处于其中的电缆实况设定为第四结果；基于第一结果、第二结果、第三结果以及第四结果形成结果集。

7.根据权利要求5所述的一种铝合金电缆的制备方法，其特征在于，基于第一结果、第二结果、第三结果以及第四结果，相应地生成第一指令、第二指令、第三指令以及第四指令；其中，第一指令包括为驱动组件以及引导纠正机构无需改变工作状态；第二指令、第三指令以及第四指令中包括驱动组件以及引导纠正机构相应改变工作状态纠正电缆绕线情况。