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原文传递一种钢绞线收卷时绕线位置测量装置

专利名称：	一种钢绞线收卷时绕线位置测量装置
摘要：	本发明是一种钢绞线收卷时绕线位置测量装置，工字轮支架顶部固定安装有可转动的工字轮，工字轮用于缠绕钢绞线，工字轮上方设置有压辊，压辊可转动的固定安装在摆动臂的一端，摆动臂的另一端与压辊支架顶端通过转动轴连接，摆动臂与压辊支架的转动轴连接处设置有角度传感器，角度传感器用于测量摆动臂的转动角度，进而计算得到钢绞线的盘卷直径和层数；压辊表面镶嵌有不少于两条与压辊轴向平行的电感，压辊外表面覆有压辊橡胶套；电感用于检测最外层钢绞线的轴向位置。该装置能够对钢绞线在用工字轮收卷时，对钢绞线收卷时绕线的径向位置和轴向位置进行测量，能够为收线控制系统提供反馈数据以调整运行参数，降低钢绞线绕卷的缺陷率。
专利类型：	发明专利
申请人：	南京工程学院
发明人：	高海涛;朱松青;李昌磊;张杰;韩亚丽;杨柳
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T17:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T19:00:00+0805
申请号：	CN202010095611.4
公开号：	CN111170079A
代理机构：	南京钟山专利代理有限公司
代理人：	徐博
分类号：	B65H63/00;B65H54/28;B65H54/52;B;B65;B65H;B65H63;B65H54;B65H63/00;B65H54/28;B65H54/52
申请人地址：	211167 江苏省南京市江宁区科学园弘景大道1号
主权项：	1.一种钢绞线收卷时绕线位置测量装置，其特征在于：包括固定支架(6)、摆动臂(4)、压辊(1)、角度传感器(5)、多组串联电感(2)、控制与信号处理电路(13)，所述固定支架(6)固定在收线工字轮(10)背面，所述固定支架(6)顶部两端各安装一个摆动臂(4)，摆动臂(4)与固定支架(6)通过与工字轮(10)转轴平行的转动轴(11)连接；所述两摆动臂(4)的另一端安装有与工字轮(10)轴向长度相等的压辊(1)，压辊(1)转轴两端分别与摆动臂固定，所述压辊(1)可以随摆动臂上下摆动，所述压辊(1)依靠重力压在所述工字轮(10)表面，所述工字轮(10)两端由工字轮支架(8)固定，工字轮(10)可转动卷绕钢绞线(9)，所述摆动臂(4)与固定支架(6)的转动轴(11)连接处设置有角度传感器(5)，所述角度传感器(5)用于测量摆动臂(4)的转动角度，进而计算得到绕在工字轮上的钢绞线(9)直径和层数；所述的压辊内表面开设有不少于二条与压辊(1)轴向平行的凹槽，所述的凹槽底部设有多组串联电感，所述电感外侧凹槽周围设有屏蔽罩(12)，所述的压辊(1)外表面覆有橡胶套(7)；所述的电感用于检测最外圈钢绞线(9)的实时轴向位置。 2.根据权利要求1所述的一种钢绞线收卷时绕线位置测量装置，其特征在于：所述的钢绞线(9)缠绕在工字轮(10)外表面，所述压辊(1)通过重力压在钢绞线(9)外表面，并随工字轮转动，所述压辊(1)位于工字轮(10)轮辐内侧。 3.据权利要求1所述的一种钢绞线收卷时绕线位置测量装置，其特征在于：所述的压辊(1)为空心结构，所述的压辊(1)的转轴为固定空心轴(15)，所述的压辊(1)围绕固定空心轴(15)转动，所述的固定空心轴(15)上固定有控制与信号处理模块(13)，所述的固定空心轴(15)外侧固定安装有集流环(14)，电感的供电线穿过固定空心轴(15)后通过集流环(14)为设置在压辊(1)内表面的电感供电，同时信号处理模块(13)的输出结果也通过集流环(14)穿过固定空心轴传输给外部电路。 4.据权利要求3所述的一种钢绞线收卷时绕线位置测量装置，其特征在于：所述的压辊(1)内表面设置有二组电感，包括第一电感(2)和第二电感(3)，所述的第一电感(2)和第二电感(3)均匀分布在压辊(1)内表面，所述的第一电感(2)和第二电感(3)的长度与压辊(1)长度相同。 5.据权利要求3所述的一种钢绞线收卷时绕线位置测量装置，其特征在于：所述角度传感器为编码器或电位计，角度传感器输出端与控制与信号处理模块(13)连接，所述控制与信号处理模块用于将角度变化数据计算转换为径向数据。 6.据权利要求5所述的一种钢绞线收卷时绕线位置测量装置，其特征在于：所述控制与信号处理模块(13)将角度变化数据转换为径向位置数据的方法如下：获取摆动臂(4)的长度为L1、转动轴(11)轴心距离工字轮(10)轴心的长度为L2、摆动臂(4)和转动轴(11)轴心与工字轮(10)轴心连线之间的初始夹角为θ、角度传感器测得值Δθ，则压辊(1)轴心距离工字轮(10)轴心的长度为进而可得钢绞线的半径为R＝L3-R1，钢绞线的半径即为当前钢绞线的径向位置数据，也可以得到钢绞线的层厚L4＝L3-R1-R2，式中，R1为压辊(1)半径，R2为工字轮(10)半径。 7.据权利要求3所述的一种钢绞线收卷时绕线位置测量装置，其特征在于：所述控制与信号处理模块(13)中包括直流稳压电源、正弦波振荡电路、电感传感器、放大器、相敏检波、A/D转换电路、单片机，所述的A/D转换电路与单片机连接，直流稳压电源为整个电路提供电源，正弦波振荡器为电感和相敏检波器提供了频率和幅值稳定的激励电压，当通电电感的电感量发生变化后，信号经过放大电路后，由相敏检波电路鉴出极性，得到一个与钢绞线轴向位移相对应的直流电压信号，经A/D转换电路转换后输入单片机进行处理，计算得到当前钢绞线刚进入工字轮时的轴向位置数据。 8.据权利要求7所述的一种钢绞线收卷时绕线位置测量装置，其特征在于：所述控制与信号处理模块(13)中计算得到电感总变化量进而得到当前层钢绞线轴向位置数据的方法如下：对于测量装置中压辊内表面布置的多个串联电感，总的电感值计算公式为： L总＝L1+2M12+L2+2M23+L3+...+Ln-1+2Mn-1n+Ln，又根据单个电感自感量计算公式串联总电感可以改写为：上式中：L总——串联电感的总电感量； Ln——为各电感的电感量，n＝1…n；n取决于压辊的长度 Mn-1n——为相邻电感的互感量 N——线圈的匝数； I——线圈中的电流； δn——电感气隙厚度，n＝1…n； μ0——气隙磁导率； A——气隙横截面积；当电感随工字轮旋转到工字轮上方，电感与工字轮表面的钢绞线形成闭合磁路，钢绞线与压辊间形成的气隙及气隙长度会随着当前层钢绞线圈数的变化而变化，根据串联电感公式：上式中：L′总——变化后的总电感量； δ′n-1——为当前变化的气隙； M′n-1n——变化后的相邻电感互感量；钢绞线引起的电感变化量为：\|L′总-L初\|＝ΔL总，L初为初始串联电感的总电感值，取压辊电感左右两端为原点x0，则当前层钢绞线的轴向位置为x＝k×ΔL总+x0，其中，k为由实验获取的比例系数；根据钢绞线轴向位置也可以换算得到钢绞线的圈数m等于取整后的结果。
所属类别：	发明专利