CN208716568U - 一种自动精密收排线设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及自动化设备领域，提供一种自动精密收排线设备，电缆芯线经由储线机构进入精密收排线机构，还包括机器视觉机构，机器视觉机构包括监控设备和嵌入式处理器，以及与嵌入式处理器相连接的自动控制系统，使用监控设备采集收线盘上芯线的实时排线信号并反馈至嵌入式处理器，根据集成在嵌入式处理器中的分析对比程序进行分析处理后反馈至自动控制系统，自动控制系统进行程序运算处理后向储线机构、精密收排线机构发送指令，将电缆芯线整齐卷绕在收线盘上。本实用新型可有效提高排线精度，免除人工干预，解决现有技术条件下生产现状的各种异常、扰动等，对其进行预判及纠正，从而实现自动精密收排线，自动化程度高，节省人工成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及自动化设备领域，具体涉及一种自动精密收排线设备。
背景技术
传统电线电缆用排线设备，一般通过排线器带动线缆移动，或收线架整体移动来实现芯线在线盘上的排线。通过预先设定排线器或收线架移动速度，来实现芯线在线盘上的整齐排线。但是，传统排线设备中，由于其控制精度不足，以及排线换向过程中芯线在线盘上形成随机性缺口或凸起，导致排线不整齐。
近两年来，随着人工成本的上升，各企业开始研究自动精密排线技术，主要通过增加贴近线盘的机械手臂，试图通过更加贴近线盘的方式，以期达到人工监视、排线的效果。然而实际生产中，由于线缆外径突变、线盘本身平整度等客观条件限制，排线过程中仍然会出现排线缺陷，如：芯线叠加、凹坑等现象，这些缺陷一旦出现，由于芯线张力的原因，无法采取任何的干预措施，并且缺陷将在下一层、再下一层排线过程中进一步放大，最终导致排线整齐度下降，无法满足客户需要，未能实现自动精密排线的目的。因此，通过机械手臂、精密控制等方法实现精密自动控制，只是对生产实际的理想化，未充分考虑生产中的各种异常、扰动，这也是当前各类自动排线技术未能真正得到生产验证的根本原因。
为此，迫切需要一套设备，能够对各类生产波动、扰动进行预判及纠正，从而真正实现自动精密排线。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种自动精密收排线设备，可有效提高排线精度，免除人工干预，解决现有技术条件下生产现状的各种异常、扰动等，对其进行预判及纠正，从而实现自动精密收排线，自动化程度高，节省人工成本。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种自动精密收排线设备，其特征在于，电缆芯线经由储线机构1进入精密收排线机构3，该设备还包括机器视觉机构2，所述精密收排线机构3包括排线电机31及其驱动控制的排线丝杆32，还包括驱动控制收线盘4旋转的收线电机34，收线盘4夹紧在收线盘摆臂支架33上，所述机器视觉机构2包括监控设备21和嵌入式处理器，以及与嵌入式处理器相连接的自动控制系统，所述监控设备21用于采集实时排线信号并反馈至嵌入式处理器，根据集成在嵌入式处理器中的分析对比程序进行分析处理后，反馈至自动控制系统，自动控制系统进行程序运算处理后向储线机构1、精密收排线机构3发送指令，将电缆芯线整齐卷绕在收线盘4上。
进一步的，所述监控设备21包括第一摄像头211、第二摄像头212、第三摄像头213，所述第一摄像头211、第三摄像头213分别固定在收线盘摆臂支架33两侧，与收线盘4同步移动，用于监控卷绕换向过程中的收线盘4两侧盘边的实时排线图像，所述第二摄像头212固定在收线盘摆臂杆36上、收线盘4径向上方，用于监控正在卷绕的芯线与已卷绕在收线盘上最外侧的芯线内侧边缘之间的角度α及排线过程中出现的其他缺陷，根据集成在所述嵌入式处理器中的分析对比程序，将监控设备21采集到的实时排线信号分析处理后，反馈至自动控制系统。
进一步的，所述储线机构1包括设置在储线支架11上的浮动轮组12和滑动轮组13，滑动轮组13由储线电机14驱动，
进一步的，所述自动控制系统包括主控制器，主控制器与排线电机31、收线电机34、储线电机14相连接。
优选的，所述主控制器为PLC控制器。
优选的，所述主控制器的输出端还接入触屏式的人机交互设备，其上配置有按钮操作键。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：解决生产中出现的各种原因导致的芯线被卷绕至收线盘上时出现的排线缺陷，提高排线精度，免除人工干预，自动化程度高，大大节省人工成本。
附图说明
图1是本实用新型提供的自动精密收排线设备的结构示意图。
图2是本实用新型实施例储线机构结构示意图。
图3是本实用新型实施例的储线机构浮动轮组结构示意图。
图4是本实用新型实施例的储线机构滑动轮组结构示意图。
图5是本实用新型实施例精密收排线机构结构示意图。
图6是本实用新型收线盘电缆芯线卷绕示意图。
图7是本实用新型的控制原理图。
图8是本实用新型的控制流程图。
附图标记说明：
1：储线机构；2：机器视觉机构；3：精密收排线机构；4：收线盘；11：储线支架；12：浮动轮组；13：滑动轮组；14：储线电机；21：监控设备；211：第一摄像头；212：第二摄像头；213：第三摄像头；31：排线电机；32：排线丝杆；33：收线盘摆臂支架；34：收线电机；35：收线盘拨盘；36：收线盘摆臂杆。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细的说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1所示，本实用新型提供的一种自动精密收排线设备，电缆芯线经由储线机构1进入精密收排线机构3，该设备包括机器视觉机构2，所述机器视觉机构2包括监控设备21和嵌入式处理器，以及与嵌入式处理器相连接的自动控制系统，所述监控设备21用于采集实时排线信号并反馈至嵌入式处理器，根据集成在嵌入式处理器中的分析对比程序进行分析处理后，反馈至自动控制系统，自动控制系统进行程序运算处理后向储线机构1、精密收排线机构3发送指令，将电缆芯线整齐卷绕在收线盘4上。传统排线技术中，一种方式是通过电机驱动收线盘整体左右移动，移动距离精度低、响应速度慢，容易产生缺陷，另一种方式是通过排线电机左右移动，而收线盘固定的方式，容易在排线过程中造成芯线上的张力不稳定，从而影响排线质量，两种方式均无法实现良好的排线整齐度。本实用新型提供的自动精密收排线设备，所述的精密收排线机构，利用收线电机驱动控制收线盘将电缆芯线卷绕在收线盘上，利用排线电机驱动控制排线丝杆从而带动收线盘整体左右移动。
下面对该自动精密收排线设备的各个部分进行详细说明。
(1)储线机构1
如图2所示，储线机构1包括设置在储线支架11上的浮动轮组12和滑动轮组13，浮动轮组12连接在储线支架11上，滑动轮组13可沿储线支架11左右移动，滑动轮组13由储线电机14驱动，向远离或靠近浮动轮组12的方向移动。
如图3所示，浮动轮组12固定在导轨滑块125上，导轨滑块125固定在储线支架11上，使得浮动轮组12可以做前后移动，其位置变化经传感器126发送信号至自动控制系统，轮组123通过轴承在转轴124上旋转，浮动轮组两侧连接有第一气缸121、第二气缸122，滑动轮组移动时，第一、第二气缸在气压作用下对芯线张力进行缓冲，维持芯线在两个轮组间的张力恒定，满足电缆生产的工艺要求，张力大小通过调节两侧气缸内气压进行调节。
如图4所示，滑动轮组13可沿储线支架11左右移动，滑动轮组13由驱动电机14驱动，驱动电机14设置有第一同步带轮141和第二同步带轮142，所述第一同步带轮141和第二同步带轮142驱动同步带143向前或向后移动，所述同步带143与移动轮组13相连接，所述第一同步带轮141和第二同步带轮142旋转时，拖动滑动轮组13向远离或靠近浮动轮组12的方向移动，当生产需要储存电缆芯线时，滑动轮组13向远离浮动轮组12方向移动，随着滑动轮组与浮动轮组间距变大，实现储存芯线的功能，当生产需要放出电缆芯线时，滑动轮组向靠近浮动轮组方向移动，随着滑动轮组与浮动轮组间距缩小，实现将电缆芯线放出的功能。
(2)精密收排线机构3
如图5所示，所述精密收排线机构3包括排线电机31及其驱动的排线丝杆32，由排线丝杆32带动收线盘摆臂支架33整体在芯线垂直方向左右移动，实现芯线在线盘上的排线，还包括固定在收线盘摆臂支架33上的收线电机34，所述收线电机34与收线盘拨盘35相连接，收线盘4夹紧在收线盘摆臂支架33上，收线电机34旋转驱动收线盘拨盘35旋转，从而带动收线盘4旋转，将电缆芯线卷绕在收线盘4上。
(3)机器视觉机构2
如图5所示，所述机器视觉机构2包括监控设备21和嵌入式处理器，以及与嵌入式处理器相连接的自动控制系统，自动控制系统包括主控制器，所述监控设备21用于采集实时排线信号，嵌入式处理器用于进行图像对比分析，并输出信号反馈至自动控制系统，如图6所示，监控设备21包括第一摄像头211、第二摄像头212、第三摄像头213，所述第一摄像头211、第三摄像头213分别固定在收线盘摆臂支架33两侧，与收线盘4同步移动，用于监控卷绕换向过程中的收线盘4两侧盘边的实时排线图像，所述第二摄像头212固定在收线盘摆臂杆36上、收线盘4径向上方，用于监控正在卷绕的芯线与已卷绕在收线盘上最外侧的芯线内侧边缘之间的角度α及排线过程中出现的芯线鼓包、抖动、收线盘变形等其他各种缺陷，根据集成在所述嵌入式处理器中的分析对比程序，将监控设备21采集到的实时排线信号分析处理后反馈至自动控制系统。
当自动精密收排线设备正常工作时，电缆芯线经由储线机构进入精密收排线机构，由收线电机34将电缆芯线卷绕至收线盘4上，通过监控设备21监视收线盘4上芯线的排线整齐度并反馈至嵌入式处理器，根据集成在所述嵌入式处理器中的分析对比程序，将监控设备21采集到的实时排线信号分析处理后反馈至主控制器，本实施例中主控制器为PLC控制器，根据PLC控制器中编制的自动精密控制程序，当收线盘上出现缺陷时进行如下控制：
如图6所示，第二摄像头212固定在收线盘摆臂杆36上、收线盘4径向上方，用于监控正在卷绕的芯线与已卷绕在线盘上最外侧的芯线之间的角度α及排线过程中出现的芯线鼓包、抖动、收线盘变形等其他各种缺陷，所述正在卷绕的芯线与已卷绕在线盘上最外侧的芯线之间的角度α设定范围为5°≤α≤15°，将上述实时排线信号与设定范围值进行比较，当α＜5°时，PLC控制器驱动排线电机31快速排线，当α＞15°时，PLC控制器驱动排线电机31反向排线，使得所述角度α始终控制在设定范围内；
第一摄像头211、第三摄像头213分别固定在收线盘摆臂支架33两侧，与收线盘4同步移动，用于监控卷绕换向过程中的收线盘4两侧盘边的实时排线图像，如图6所示，当排线过程中由于各种异常、扰动导致已卷绕芯线出现芯线鼓包、抖动、收线盘变形等各种缺陷时，PLC控制器指令收线电机34、排线电机31停止卷绕电缆芯线，使其降速并反向将缺陷芯线放出，与此同时，PLC控制器指令储线电机14开始工作，滑动轮组13远离浮动轮组12的同时保持电缆芯线上的张力恒定，此时存在缺陷的芯线由储线机构1暂时收集，直至收线盘4上出现的缺陷消除；待收线盘4上出现的缺陷清除完成后，PLC控制器指令储线电机14停止储线反向将芯线放出，于此同时，PLC控制器指令收线电机34、排线电机31再次启动，将暂时收集在储线机构1上的芯线卷绕至收线盘4上，实现自动精密收排线的目的。在传统生产方式中，储线架作为收线盘在线换盘的功能部件，当芯线在收线盘上卷绕满时，收线电机停止工作，人工将满线盘拆下并更换新的空线盘，在此更换过程中收线电机停止运转，芯线暂时收集在储线架上，待空线盘更换完成后，收线电机再次启动，快速将暂时收集在储线架上的芯线卷绕至收线盘上。
如图7所示，本实用新型的控制原理示意图，监控设备21用于采集实时排线信号并反馈至嵌入式处理器，根据集成在嵌入式处理器中的分析对比程序将实时排线信号反馈至自动控制系统，自控控制系统包括主控制器，主控制器与排线电机、收线电机、储线电机相连接，本实施例中主控制器采用PLC控制器，PLC控制器实时接收嵌入式处理器反馈的排线信号并进行程序运算处理后，向储线机构、精密收排线机构发送指令，将电缆芯线整齐卷绕在收线盘上。
如图8所示，本实用新型的控制流程图，使用监控设备采集收线盘上芯线的排线整齐度，通过嵌入式控制器将监控设备采集到的实时排线信号经过分析对比程序处理后，反馈至自动控制系统，自动控制系统包括主控制器，主控制器与排线电机、收线电机、储线电机相连接；
根据主控制器中编制的自动精密控制程序，当收线盘上出现缺陷时进行如下控制：
设定所述正在卷绕的芯线与已卷绕在收线盘上最外侧的芯线内侧边缘之间的角度α范围为5°≤α≤15°，将上述实时排线信号与设定范围值进行比较，当α＜5°时，主控制器驱动排线电机31快速排线，当α＞15°时，主控制器驱动排线电机31反向排线，使得所述角度α始终控制在设定范围内；
当收线盘上已卷绕芯线出现芯线鼓包、抖动、收线盘变形等其他缺陷时，主控制器指令精密收排线机构停止卷绕芯线，使其降速并反向将缺陷芯线放出，与此同时，主控制器指令储线电机开始工作将缺陷芯线暂时收集至储线机构，直至收线盘上出现的缺陷消除；待收线盘上出现的缺陷清除完成后，主控制器指令储线电机停止储线反向将芯线放出，于此同时，主控制器指令精密收排线机构再次启动，将暂时收集在储线机构上的芯线卷绕至收线盘上，实现芯线自动精密收排线的目的。
本实用新型提供的一种自动精密收排线设备，通过机器视觉机构监控收线盘上芯线的排线整齐度，将实时排线信号经嵌入式处理器分析处理后反馈至自动控制系统，由自动控制系统向储线机构、精密收排线机构发送指令，将电缆芯线整齐卷绕在收线盘上，实现了自动精密收排线的目的，免除人工干预，自动化程度高，大大节省人工成本。
Claims (6)
1.一种自动精密收排线设备，其特征在于，电缆芯线经由储线机构(1)进入精密收排线机构(3)，该设备还包括机器视觉机构(2)，所述精密收排线机构(3)包括排线电机(31)及其驱动控制的排线丝杆(32)，还包括驱动控制收线盘(4)旋转的收线电机(34)，收线盘(4)夹紧在收线盘摆臂支架(33)上，所述机器视觉机构(2)包括监控设备(21)和嵌入式处理器，以及与嵌入式处理器相连接的自动控制系统，所述监控设备(21)用于采集实时排线信号并反馈至嵌入式处理器，根据集成在嵌入式处理器中的分析对比程序进行分析处理后，反馈至自动控制系统，自动控制系统进行程序运算处理后向储线机构(1)、精密收排线机构(3)发送指令，将电缆芯线整齐卷绕在收线盘(4)上。
2.根据权利要求1所述的自动精密收排线设备，其特征在于，所述监控设备(21)包括第一摄像头(211)、第二摄像头(212)、第三摄像头(213)，所述第一摄像头(211)、第三摄像头(213)分别固定在收线盘摆臂支架(33)两侧，与收线盘(4)同步移动，用于监控卷绕换向过程中的收线盘(4)两侧盘边的实时排线图像，所述第二摄像头(212)固定在收线盘摆臂杆(36)上、收线盘(4)径向上方，用于监控正在卷绕的芯线与已卷绕在收线盘上最外侧的芯线内侧边缘之间的角度α及排线过程中出现的芯线鼓包、抖动、收线盘变形中的至少一种缺陷，根据集成在所述嵌入式处理器中的分析对比程序，将监控设备(21)采集到的实时排线信号分析处理后，反馈至自动控制系统。
3.根据权利要求1或2所述的自动精密收排线设备，其特征在于，所述储线机构(1)包括设置在储线支架(11)上的浮动轮组(12)和滑动轮组(13)，滑动轮组(13)由储线电机(14)驱动。
4.根据权利要求3所述的自动精密收排线设备，其特征在于，所述自动控制系统包括主控制器，主控制器与排线电机(31)、收线电机(34)、储线电机(14)相连接。
5.根据权利要求4所述的自动精密收排线设备，其特征在于，所述主控制器为PLC控制器。
6.根据权利要求4所述的自动精密收排线设备，其特征在于，所述主控制器的输出端还接入触屏式的人机交互设备，其上配置有按钮操作键。
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