CN117383358A - 一种光纤放线张力自动控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光纤放线张力自动控制方法，包括：获取光纤基本参数和光纤放线时的放线数据，所述放线数据包括放线运转数据、收线运转数据和光纤移动数据；基于光纤基本参数，根据所述放线数据建立光纤张力模型；检测光纤放线时的实时张力值；确定所述实时张力值与设定张力值之间的张力差值；基于所述光纤张力模型，根据所述张力差值对光纤放线装置进行自动控制，所述光纤放线装置包括光纤放线盘和光纤收线盘。实现了光纤张力的精准控制，提高了光纤的生产质量。
Description
技术领域
本发明涉及光纤放线控制技术领域，尤其是涉及一种光纤放线张力自动控制方法及系统。
背景技术
随着信息化水平的不断发展，光纤光缆作为宽带互联网基础建设最主要的基础设施，对光纤光缆的需求量越来越高，对它们质量和生产效率的要求也越来越高。而在光纤生产过程中，光纤放线单元主要完成线材的输送，是整个光纤成缆生产线中至关重要的一个环节。光纤表面张力的变化会对放线单元产生很大的影响。张力过大会使光纤变形紧绷，严重时也会发生光纤断裂，影响生产质量；张力过小则会导致回线、光纤松散等情况发生，影响光纤成缆生产线的生产效率和成品质量。因此，亟需一种光纤放线张力自动控制方法，实现光纤放线时的张力自动控制。
发明内容
本发明的目的是提供一种光纤放线张力自动控制方法，解决光纤放线过程中因张力过大使光纤变形紧绷断裂或张力过小导致回线松散等问题，实现光纤放线时的张力自动控制。
本发明提供了一种光纤放线张力自动控制方法，包括：
获取光纤基本参数和光纤放线时的放线数据，所述放线数据包括放线运转数据、收线运转数据和光纤移动数据；
基于光纤基本参数，根据所述放线数据建立光纤张力模型；
检测光纤放线时的实时张力值；
确定所述实时张力值与设定张力值之间的张力差值；
基于所述光纤张力模型，根据所述张力差值对光纤放线装置进行自动控制，所述光纤放线装置包括光纤放线盘和光纤收线盘。
在本申请的一些实施例中，所述光纤基本参数包括光纤横截面积和光纤材料数据。
在本申请的一些实施例中，所述放线运转数据包括光纤放线盘角速度和光纤放线盘半径；
所述收线运转数据包括光纤收线盘角速度和光纤收线盘半径；
所述光纤移动数据包括光纤经过光纤放线盘与光纤收线盘的时间和光纤经过光纤放线盘与光纤收线盘的总长度。
在本申请的一些实施例中，基于光纤基本参数，根据所述放线数据建立光纤张力模型，包括：
所述光纤包括纤芯和保护层；
对所述光纤材料数据进行分析，确定所述光纤的纤芯弹性模量和保护层弹性模量；
根据所述纤芯弹性模量和所述保护层弹性模量确定所述光纤的光纤弹性模量；
根据所述光纤弹性模量和所述放线数据建立光纤张力模型。
在本申请的一些实施例中，所述光纤张力模型的表达式为：
其中，S为光纤横截面积，ε为光纤弹性模量，l为光纤经过光纤放线盘与光纤收线盘的总长度，w2为光纤收线盘角速度，r2为光纤收线盘半径；w1为光纤放线盘角速度，r1为光纤放线盘半径，t为光纤经过光纤放线盘与光纤收线盘的时间。
在本申请的一些实施例中，对光纤放线装置进行自动控制之前，还包括：
比较所述光纤放线盘半径和所述光纤收线盘半径；
若所述纤放线盘半径大于所述光纤收线盘半径，则对所述光纤放线盘进行自动控制；
若所述纤放线盘半径小于所述光纤收线盘半径，则对所述光纤收线盘进行自动控制。
在本申请的一些实施例中，基于所述光纤张力模型，根据所述张力差值对光纤放线装置进行自动控制，包括：
当对所述光纤放线盘进行自动控制时，保持所述光纤收线盘的运转固定，根据所述张力差值与所述光纤张力模型确定所述光纤放线盘的放线转速调整量，根据所述放线转速调整量对所述光纤放线盘进行调整控制；
当对所述光纤收线盘进行自动控制时，保持所述光纤放线盘的运转固定，根据所述张力差值与所述光纤张力模型确定所述光纤收线盘的收线转速调整量，根据所述收线转速调整量对所述光纤收线盘进行调整控制。
在本申请的一些实施例中，对光纤放线装置进行自动控制的具体方法包括：
所述光纤放线盘连接有放线电机，所述光纤收线盘连接有收线电机；
根据所述放线转速调整量控制所述放线电机的电压和频率；
根据所述收线转速调整量控制所述收线电机的电压和频率。
本发明还公开了一种光纤放线张力自动控制系统，包括：
数据获取模块，所述获取模块用于获取光纤基本参数和光纤放线时的放线数据，所述放线数据包括放线运转数据、收线运转数据和光纤移动数据；
模型建立模块，所述模型建立模块用于基于光纤基本参数，根据所述放线数据建立光纤张力模型；
实时检测模块，所述实时检测模块用于检测光纤放线时的实时张力值；
自动控制模块，所述自动控制模块用于确定所述实时张力值与设定张力值之间的张力差值，基于所述光纤张力模型，根据所述张力差值对光纤放线装置进行自动控制，所述光纤放线装置包括光纤放线盘和光纤收线盘。
在本申请的一些实施例中，还包括判断模块，所述判断模块用于判断是否对所述光纤放线盘和光纤收线盘进行自动控制；其中，判断方法包括：比较所述光纤放线盘半径和所述光纤收线盘半径；若所述纤放线盘半径大于所述光纤收线盘半径，则对所述光纤放线盘进行自动控制；若所述纤放线盘半径小于所述光纤收线盘半径，则对所述光纤收线盘进行自动控制；
所述判断模块与所述自动控制模块连接，所述自动控制模块用于根据所述张力差值对光纤放线装置进行自动控制，当对所述光纤放线盘进行自动控制时，保持所述光纤收线盘的运转固定，根据所述张力差值与所述光纤张力模型确定所述光纤放线盘的放线转速调整量，根据所述放线转速调整量对所述光纤放线盘进行调整控制；当对所述光纤收线盘进行自动控制时，保持所述光纤放线盘的运转固定，根据所述张力差值与所述光纤张力模型确定所述光纤收线盘的收线转速调整量，根据所述收线转速调整量对所述光纤收线盘进行调整控制。
本发明提供了一种光纤放线张力自动控制方法及系统，包括：获取光纤基本参数和光纤放线时的放线数据，所述放线数据包括放线运转数据、收线运转数据和光纤移动数据；基于光纤基本参数，根据所述放线数据建立光纤张力模型；检测光纤放线时的实时张力值；确定所述实时张力值与设定张力值之间的张力差值；基于所述光纤张力模型，根据所述张力差值对光纤放线装置进行自动控制，所述光纤放线装置包括光纤放线盘和光纤收线盘。
本发明通过对光纤放线盘和光纤收线盘运行时的放线数据进行分析，建立光纤张力模型，并通过张力差值确定调整量对光纤放线装置进行自动控制，保证光纤放线时张力保持一致，避免因张力过大使光纤变形紧绷断裂或张力过小导致回线松散等问题，实现光纤张力的精准控制，提高了光纤的生产质量。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明一种光纤放线张力自动控制方法的流程示意图；
图2为本发明一种光纤放线张力自动控制系统的功能框图。
具体实施方式
以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的通常意义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合，而不排除其他元件或者物件。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指发明中任一部件或元件，不能理解为对发明的限制。术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。
实施例
本发明提供了一种光纤放线张力自动控制方法，如图1所示，包括：
S1，获取光纤基本参数和光纤放线时的放线数据，所述放线数据包括放线运转数据、收线运转数据和光纤移动数据。
S2，基于光纤基本参数，根据所述放线数据建立光纤张力模型。
S3，检测光纤放线时的实时张力值。
S4，确定所述实时张力值与设定张力值之间的张力差值。
S5，基于所述光纤张力模型，根据所述张力差值对光纤放线装置进行自动控制，所述光纤放线装置包括光纤放线盘和光纤收线盘。
在本申请的一些实施例中，公开了所述光纤基本参数的内容，所述光纤基本参数包括光纤横截面积和光纤材料数据。
在本实施例中，光纤横截面积可以根据光纤型号确定，也可以在光纤放线前进行实际测量；通过光纤材料数据可以确定光纤各个部分的弹性模量，便于后续确定光纤弹性模量。
在本申请的一些实施例中，公开了所述放线数据的内容，所述放线运转数据包括光纤放线盘角速度和光纤放线盘半径。
所述收线运转数据包括光纤收线盘角速度和光纤收线盘半径。
所述光纤移动数据包括光纤经过光纤放线盘与光纤收线盘的时间和光纤经过光纤放线盘与光纤收线盘的总长度。
在本申请的一些实施例中，基于光纤基本参数，根据所述放线数据建立光纤张力模型，包括：
所述光纤包括纤芯和保护层。
对所述光纤材料数据进行分析，确定所述光纤的纤芯弹性模量和保护层弹性模量。
根据所述纤芯弹性模量和所述保护层弹性模量确定所述光纤的光纤弹性模量。
根据所述光纤弹性模量和所述放线数据建立光纤张力模型。
在本实施例中，光纤在结构上包括纤芯和外部的保护层，光纤表面在收放线运行过程中受到拉力的作用。理论力学中，应变是指在弹性物体施加一个作用力而发生的形变，弹性模量是物体所受应力与应变的比值，反映了物体的抗拉伸程度。由于光纤的纤芯和保护层的弹性模量不同，在受到相同的应力时，伸长长度不一样。在光纤收放线过程中，在放线盘与收线盘端的光纤被固定，纤芯与外部保护层应变相同。但是通过试验可以得出，在光纤放线受力时，保护层的体积比纤芯大很多，所以可以将光纤看成全部是保护层，忽略纤芯对受力的影响。因此，本发明中光纤弹性模量可以是保护层弹性模量。
在本申请的一些实施例中，公开了所述光纤张力模型的具体表达式，所述光纤张力模型的表达式为：
其中，S为光纤横截面积，ε为光纤弹性模量，l为光纤经过光纤放线盘与光纤收线盘的总长度，w2为光纤收线盘角速度，r2为光纤收线盘半径；w1为光纤放线盘角速度，r1为光纤放线盘半径，t为光纤经过光纤放线盘与光纤收线盘的时间。
在本申请的一些实施例中，对光纤放线装置进行自动控制之前，还包括：
比较所述光纤放线盘半径和所述光纤收线盘半径。
若所述纤放线盘半径大于所述光纤收线盘半径，则对所述光纤放线盘进行自动控制。
若所述纤放线盘半径小于所述光纤收线盘半径，则对所述光纤收线盘进行自动控制。
在本实施例中，通过比较所述光纤放线盘半径和所述光纤收线盘半径，只对其中一个光纤盘进行控制调节，保证控制最小的变量实现对光纤放线张力的控制，简化了操作程序，同时调整量也是最小的，节约了能源。
在本申请的一些实施例中，基于所述光纤张力模型，根据所述张力差值对光纤放线装置进行自动控制，包括：
当对所述光纤放线盘进行自动控制时，保持所述光纤收线盘的运转固定，根据所述张力差值与所述光纤张力模型确定所述光纤放线盘的放线转速调整量，根据所述放线转速调整量对所述光纤放线盘进行调整控制。
当对所述光纤收线盘进行自动控制时，保持所述光纤放线盘的运转固定，根据所述张力差值与所述光纤张力模型确定所述光纤收线盘的收线转速调整量，根据所述收线转速调整量对所述光纤收线盘进行调整控制。
在本申请的一些实施例中，对光纤放线装置进行自动控制的具体方法包括：
所述光纤放线盘连接有放线电机，所述光纤收线盘连接有收线电机。
根据所述放线转速调整量控制所述放线电机的电压和频率。
根据所述收线转速调整量控制所述收线电机的电压和频率。
本发明还公开了一种使用上述张力自动控制方法的光纤放线张力自动控制系统，如图2所示，包括：
数据获取模块，所述获取模块用于获取光纤基本参数和光纤放线时的放线数据，所述放线数据包括放线运转数据、收线运转数据和光纤移动数据。
模型建立模块，所述模型建立模块用于基于光纤基本参数，根据所述放线数据建立光纤张力模型。
实时检测模块，所述实时检测模块用于检测光纤放线时的实时张力值。
自动控制模块，所述自动控制模块用于确定所述实时张力值与设定张力值之间的张力差值，基于所述光纤张力模型，根据所述张力差值对光纤放线装置进行自动控制，所述光纤放线装置包括光纤放线盘和光纤收线盘。
在本申请的一些实施例中，还包括判断模块，所述判断模块用于判断是否对所述光纤放线盘和光纤收线盘进行自动控制；其中，判断方法包括：比较所述光纤放线盘半径和所述光纤收线盘半径；若所述纤放线盘半径大于所述光纤收线盘半径，则对所述光纤放线盘进行自动控制；若所述纤放线盘半径小于所述光纤收线盘半径，则对所述光纤收线盘进行自动控制。
所述判断模块与所述自动控制模块连接，所述自动控制模块用于根据所述张力差值对光纤放线装置进行自动控制，当对所述光纤放线盘进行自动控制时，保持所述光纤收线盘的运转固定，根据所述张力差值与所述光纤张力模型确定所述光纤放线盘的放线转速调整量，根据所述放线转速调整量对所述光纤放线盘进行调整控制；当对所述光纤收线盘进行自动控制时，保持所述光纤放线盘的运转固定，根据所述张力差值与所述光纤张力模型确定所述光纤收线盘的收线转速调整量，根据所述收线转速调整量对所述光纤收线盘进行调整控制。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。
上述实施例提供的系统，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块来完成，即将本发明实施例中的模块或者步骤再分解或者组合，例如，上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。对于本发明实施例中涉及的模块、步骤的名称，仅仅是为了区分各个模块或者步骤，不视为对本发明的不当限定。
本领域技术人员应该能够意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块、方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，软件模块、方法步骤对应的程序可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
Claims (10)
1.一种光纤放线张力自动控制方法，其特征在于，包括：
获取光纤基本参数和光纤放线时的放线数据，所述放线数据包括放线运转数据、收线运转数据和光纤移动数据；
基于光纤基本参数，根据所述放线数据建立光纤张力模型；
检测光纤放线时的实时张力值；
确定所述实时张力值与设定张力值之间的张力差值；
基于所述光纤张力模型，根据所述张力差值对光纤放线装置进行自动控制，所述光纤放线装置包括光纤放线盘和光纤收线盘。
2.根据权利要求1所述的一种光纤放线张力自动控制方法，其特征在于，
所述光纤基本参数包括光纤横截面积和光纤材料数据。
3.根据权利要求1所述的一种光纤放线张力自动控制方法，其特征在于，
所述放线运转数据包括光纤放线盘角速度和光纤放线盘半径；
所述收线运转数据包括光纤收线盘角速度和光纤收线盘半径；
所述光纤移动数据包括光纤经过光纤放线盘与光纤收线盘的时间和光纤经过光纤放线盘与光纤收线盘的总长度。
4.根据权利要求2所述的一种光纤放线张力自动控制方法，其特征在于，
基于光纤基本参数，根据所述放线数据建立光纤张力模型，包括：
所述光纤包括纤芯和保护层；
对所述光纤材料数据进行分析，确定所述光纤的纤芯弹性模量和保护层弹性模量；
根据所述纤芯弹性模量和所述保护层弹性模量确定所述光纤的光纤弹性模量；
根据所述光纤弹性模量和所述放线数据建立光纤张力模型。
5.根据权利要求1所述的一种光纤放线张力自动控制方法，其特征在于，
所述光纤张力模型的表达式为：
其中，S为光纤横截面积，ε为光纤弹性模量，l为光纤经过光纤放线盘与光纤收线盘的总长度，w2为光纤收线盘角速度，r2为光纤收线盘半径；w1为光纤放线盘角速度，r1为光纤放线盘半径，t为光纤经过光纤放线盘与光纤收线盘的时间。
6.根据权利要求3所述的一种光纤放线张力自动控制方法，其特征在于，
对光纤放线装置进行自动控制之前，还包括：
比较所述光纤放线盘半径和所述光纤收线盘半径；
若所述纤放线盘半径大于所述光纤收线盘半径，则对所述光纤放线盘进行自动控制；
若所述纤放线盘半径小于所述光纤收线盘半径，则对所述光纤收线盘进行自动控制。
7.根据权利要求6所述的一种光纤放线张力自动控制方法，其特征在于，
基于所述光纤张力模型，根据所述张力差值对光纤放线装置进行自动控制，包括：
当对所述光纤放线盘进行自动控制时，保持所述光纤收线盘的运转固定，根据所述张力差值与所述光纤张力模型确定所述光纤放线盘的放线转速调整量，根据所述放线转速调整量对所述光纤放线盘进行调整控制；
当对所述光纤收线盘进行自动控制时，保持所述光纤放线盘的运转固定，根据所述张力差值与所述光纤张力模型确定所述光纤收线盘的收线转速调整量，根据所述收线转速调整量对所述光纤收线盘进行调整控制。
8.根据权利要求7所述的一种光纤放线张力自动控制方法，其特征在于，
对光纤放线装置进行自动控制的具体方法包括：
所述光纤放线盘连接有放线电机，所述光纤收线盘连接有收线电机；
根据所述放线转速调整量控制所述放线电机的电压和频率；
根据所述收线转速调整量控制所述收线电机的电压和频率。
9.一种光纤放线张力自动控制系统，其特征在于，包括：
数据获取模块，所述获取模块用于获取光纤基本参数和光纤放线时的放线数据，所述放线数据包括放线运转数据、收线运转数据和光纤移动数据；
模型建立模块，所述模型建立模块用于基于光纤基本参数，根据所述放线数据建立光纤张力模型；
实时检测模块，所述实时检测模块用于检测光纤放线时的实时张力值；
自动控制模块，所述自动控制模块用于确定所述实时张力值与设定张力值之间的张力差值，基于所述光纤张力模型，根据所述张力差值对光纤放线装置进行自动控制，所述光纤放线装置包括光纤放线盘和光纤收线盘。
10.根据权利要求9所述的一种光纤放线张力自动控制系统，其特征在于，还包括判断模块，所述判断模块用于判断是否对所述光纤放线盘和光纤收线盘进行自动控制；其中，判断方法包括：比较所述光纤放线盘半径和所述光纤收线盘半径；若所述纤放线盘半径大于所述光纤收线盘半径，则对所述光纤放线盘进行自动控制；若所述纤放线盘半径小于所述光纤收线盘半径，则对所述光纤收线盘进行自动控制；
所述判断模块与所述自动控制模块连接，所述自动控制模块用于根据所述张力差值对光纤放线装置进行自动控制，当对所述光纤放线盘进行自动控制时，保持所述光纤收线盘的运转固定，根据所述张力差值与所述光纤张力模型确定所述光纤放线盘的放线转速调整量，根据所述放线转速调整量对所述光纤放线盘进行调整控制；当对所述光纤收线盘进行自动控制时，保持所述光纤放线盘的运转固定，根据所述张力差值与所述光纤张力模型确定所述光纤收线盘的收线转速调整量，根据所述收线转速调整量对所述光纤收线盘进行调整控制。
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