專利名稱：雙驅(qū)電纜收盤系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及卷繞、盤繞或放置細(xì)絲狀材料，尤其涉及一種智能控制的電纜收盤系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，以及“信息高速公路”建設(shè)，具有高頻高速特點(diǎn)的通信系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)增長迅猛。作為傳輸媒介的數(shù)據(jù)線纜被廣泛應(yīng)用于機(jī)場、智能化樓宇等局域網(wǎng)數(shù)字通信系統(tǒng)，用來傳輸音頻模擬信號、寬帶數(shù)據(jù)和電視信號等。為了實(shí)現(xiàn)高頻大容量信號的傳輸，對數(shù)據(jù)線纜的性能指標(biāo)，如信號衰減、特性阻抗、結(jié)構(gòu)回波損耗、近端串?dāng)_、電容等提出了越來越嚴(yán)格的技術(shù)要求。因此，如何有效地提高線纜的制造精度、穩(wěn)定性和均勻性，獲取高性能的數(shù)據(jù)線纜十分關(guān)鍵。線纜卷取設(shè)備是線纜生產(chǎn)線的重要輔助設(shè)備，其工作狀態(tài)直接影響線材的質(zhì)量；對卷取設(shè)備及其控制系統(tǒng)的研究一直備受關(guān)注。目前國內(nèi)常見的電纜收線機(jī)大多為單驅(qū)或雙驅(qū)的雙盤卷取機(jī)，通常采用手動(dòng)控制的雙離合器結(jié)構(gòu)。由于操作不便、離合器易壞及維修耗時(shí)等問題，迫切需要切實(shí)可行的替代方案。同時(shí)，與造紙、印刷、漂染、塑料膜制作等行業(yè)的卷繞過程類似，線纜產(chǎn)業(yè)在卷繞長尺寸材料時(shí)，為獲得高性能指標(biāo)，穩(wěn)定的張力至關(guān)重要。卷繞過程中，速度的變化、卷徑的變化和機(jī)械損耗的變化等因素均可造成對張力的擾動(dòng)[2-4]。張力過強(qiáng)會(huì)使線纜變細(xì)和變形、增大設(shè)備負(fù)荷；張力過弱則會(huì)使線纜松垮、同心度變差，同樣影響其質(zhì)量?？梢姡€纜制造中的張力控制是一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)。隨著能源問題的日益突出，過程系統(tǒng)的高效節(jié)能問題引起重視。實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、高效、低功耗的線纜收盤過程，切實(shí)提高線纜產(chǎn)品性能，是線纜生產(chǎn)無法回避的重要技術(shù)問題。收線是電纜生產(chǎn)過程中的一道重要工序，通常由收排線機(jī)完成。收排線機(jī)包括收線和排線兩個(gè)部分。收線時(shí)由電機(jī)提供動(dòng)力，通過機(jī)械傳動(dòng)使收線軸帶動(dòng)線盤轉(zhuǎn)動(dòng)。排線器則控制電纜線在線盤上的往復(fù)行進(jìn)交替和合適的排線間距，并需要和收線速度保持一致。目前市場上收排線機(jī)的種類很多，有單軸式、雙軸式、懸掛龍門式、搖擺式、無軸式等。國內(nèi)電纜行業(yè)中最常見的是雙軸收排線機(jī)，可分為雙軸單電機(jī)驅(qū)動(dòng)、雙軸雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)等形式。采用單力矩電機(jī)帶動(dòng)線盤及排線器，由兩個(gè)相互聯(lián)系的手動(dòng)離合器控制收線盤。這類收線機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，但操作不夠便捷，離合器開關(guān)頻率高、易損壞、維修復(fù)雜。雙驅(qū)動(dòng)收線機(jī)則用兩個(gè)力矩電機(jī)分別帶動(dòng)兩個(gè)收線盤，由兩個(gè)獨(dú)立的手動(dòng)離合器控制收線盤，使收線機(jī)的操作相對靈活。由于這類收線機(jī)的排線器無法隨動(dòng)，需獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電機(jī)；同時(shí)，獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的排線器將始終按照自己預(yù)定的速度行進(jìn)，無法顧及力矩電機(jī)是否停轉(zhuǎn)、線盤內(nèi)已收線量的大小，導(dǎo)致收線直徑越大時(shí)線間越松散。發(fā)明內(nèi)容為解決上述問題，本實(shí)用新型提供一種排線器無需電機(jī)、智能控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的雙驅(qū)電纜收盤系統(tǒng)。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種雙驅(qū)電纜收盤系統(tǒng)，其特征在于包括雙驅(qū)收線機(jī)構(gòu)、張力控制單元；所述雙驅(qū)收線機(jī)構(gòu)包括排線器光桿、輔助軸、第一主軸、第二主軸；所述輔助軸與排線器光鏈條傳動(dòng)連接，與第一主軸、第二主軸飛輪傳動(dòng)連接；所述張力控制單元包括張力傳感器、信號轉(zhuǎn)換模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、主控模塊、電機(jī)；所述張力傳感器通過信號轉(zhuǎn)換模塊與主控模塊連接，采集電纜張力信號并傳遞給主控模塊；所述主控模塊通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊與電機(jī)連接，用于接收并處理張力信號后控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述電機(jī)與第一主軸、第二主軸連接。本實(shí)用新型的第一優(yōu)選方案在于，所述電機(jī)為兩個(gè)，分別與第一主軸、第二主軸連 接。本實(shí)用新型的第二優(yōu)選方案在于，所述主控模塊基于Nios II軟核處理器。本實(shí)用新型的第三優(yōu)選方案在于，所述主控模塊外接鍵盤。本實(shí)用新型的第四優(yōu)選方案在于，所述主控模塊外設(shè)拓展接口。本實(shí)用新型的技術(shù)優(yōu)勢在于I、利用自行車飛輪原理，設(shè)計(jì)了一種具有輔助軸的三軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，在輔助軸焊接兩個(gè)傳動(dòng)方向相反的飛輪，由鏈條分別連接帶動(dòng)線盤的兩個(gè)主軸，并由輔助軸帶動(dòng)排線器隨動(dòng)；在保證雙主軸正常運(yùn)行、排線器隨動(dòng)的前提下，避開使用手動(dòng)離合器。2、設(shè)計(jì)功能強(qiáng)大的張力控制系統(tǒng)，可通過控制電機(jī)控制卷線、放線過程中的張力控制，增強(qiáng)收線質(zhì)量。

圖I為本實(shí)施例雙驅(qū)收線機(jī)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)施例張力控制系統(tǒng)
具體實(shí)施方式
參考圖I、圖2，一種雙驅(qū)電纜收盤系統(tǒng)，包括雙驅(qū)收線機(jī)構(gòu)、張力控制單元；雙驅(qū)收線機(jī)構(gòu)包括排線器光桿I、輔助軸2、第一主軸3、第二主軸4 ;輔助軸3與排線器光桿I鏈條傳動(dòng)連接，與第一主軸3、第二主軸4飛輪傳動(dòng)連接；張力控制單元包括張力傳感器、信號轉(zhuǎn)換模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、主控模塊、電機(jī)；張力傳感器通過信號轉(zhuǎn)換模塊與主控模塊連接，采集電纜張力信號并傳遞給主控模塊；主控模塊通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊與電機(jī)連接，用于接收并處理張力信號后控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。電機(jī)為兩個(gè)，分別與第一主軸、第二主軸連接，采用直流力矩電動(dòng)機(jī)屬于低速直流伺服電動(dòng)機(jī)，它的特點(diǎn)是堵轉(zhuǎn)力矩大，空載轉(zhuǎn)速低，不需要任何減速裝置可直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，過載能力強(qiáng)，長期堵轉(zhuǎn)時(shí)能產(chǎn)生足夠大的轉(zhuǎn)矩而不損壞。該電機(jī)可作為位置和低速隨動(dòng)系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，不用齒輪而直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，既消除了齒隙又縮短了傳動(dòng)鏈，并具有反應(yīng)速度快、特性線性度好、共振頻率高等優(yōu)點(diǎn)，因而提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性及靜態(tài)動(dòng)態(tài)精度。張力傳感器采用霍尼韋爾FSG15N1A力傳感器。FS系列力傳感器能夠在小型商用級別封裝下提供精確、可靠的力傳感功能。此型力傳感器是利用矽壓阻元件的壓阻效應(yīng)制成的，內(nèi)含技術(shù)成熟的經(jīng)特殊微切削矽傳感芯片，低功耗、無放大、無補(bǔ)償?shù)幕菟诡D電橋力傳感器，當(dāng)矽質(zhì)半導(dǎo)體感測元件受到外界力擠壓造成體積收縮時(shí)，其電阻值將隨力增加而逐漸增大。電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊采用采用PWM脈寬調(diào)制功率放大器。其基本原理是利用大功率場效應(yīng)管開關(guān)特性來調(diào)制固定電壓的直流電源，按一定固定頻率來接通和斷開，并根據(jù)需要改變一個(gè)周期內(nèi)接通和斷開時(shí)間的長短，改變力矩電機(jī)電樞上電壓的占空比來改變平均電壓的大小，從而控制力矩電機(jī)輸出力矩。由于通斷電時(shí)間間隔很短，在瞬時(shí)上功率放大器或處于通電狀態(tài)或處在斷電狀態(tài)，但是在一個(gè)較長的時(shí)間上看放大器一直處于通電狀態(tài)，只是平均電壓在不斷改變，因此不會(huì)造成抖動(dòng)。主控模塊基于Nios II軟核處理器的SOPC方案實(shí)現(xiàn)張力控制模塊。Nios II嵌入式處理器是一款通用的RISC結(jié)構(gòu)的CPU，具 有完善的軟件開發(fā)套件，包括編譯器、集成開發(fā)環(huán)境(IDE)、JTAG調(diào)試器、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)和TCP / IP協(xié)議棧。設(shè)計(jì)者能夠用SOPC Builder系統(tǒng)開發(fā)工具很容易地創(chuàng)建專用的處理器系統(tǒng)，并能夠根據(jù)系統(tǒng)的需求添加Nios II處理器的數(shù)量，可以輕松地將Nios II處理器嵌入到他們的系統(tǒng)中。SOPC系統(tǒng)是指將硬件系統(tǒng)(包括微處理器、存儲(chǔ)器、用戶邏輯以及I / 0等)和軟件設(shè)計(jì)都在一個(gè)可編程的芯片(FPGA)中實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)的功能。算法的C / C++程序運(yùn)行在Nios II處理器上。而Nios II處理器是可定制的，并且可以通過自定制指令和硬件加速器來提高算法的運(yùn)算速度，提升系統(tǒng)性能。這種方案實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)具有很高的性能，而且開發(fā)周期短，開發(fā)難度相對較小。SOPC設(shè)計(jì)包括硬件和軟件兩部分，兩部分進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能。其中，硬件設(shè)計(jì)主要基于Quartus II和SOPC Builder，軟件設(shè)計(jì)則基于Nios II IDE。主控模塊包括具有軟核的FPGA模塊、具有光電編碼器和光耦的電機(jī)接口模塊，以及鍵盤等人機(jī)接口。FPGA部分利用SOPC技術(shù)構(gòu)建主控電路。可擴(kuò)展SDRAM控制器、FLASH控制器、Avalon總線、IO端口(PIO)和定時(shí)器(Timer)，運(yùn)行中張力傳感器將張力信號傳遞至CPU，由控制算法獲取控制量增量，并將實(shí)時(shí)的占空比增量通過PWM模塊對系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)控制。Nios II系統(tǒng)采用Quarrtus II軟件中的SOPC Builder工具定制。主控系統(tǒng)中配置有 Nios II 軟核(cpu)、Avalon 總線(ext_rom_bus)、SDRAM 控制器(sdram)、FLASH 控制器(cfi_flash)、定時(shí)器(timer)以及控制調(diào)試的JTAG接口( jtag_uart)等。本實(shí)用新型雖然按照上述實(shí)施例描述，但是本實(shí)用新型的發(fā)明思想的保護(hù)范圍，不僅限于此。
權(quán)利要求1.一種雙驅(qū)電纜收盤系統(tǒng)，其特征在于包括雙驅(qū)收線機(jī)構(gòu)、張力控制單元；所述雙驅(qū)收線機(jī)構(gòu)包括排線器光桿(I)、輔助軸(2)、第一主軸(3)、第二主軸(4);所述輔助軸(3)與排線器光桿(I)鏈條傳動(dòng)連接，與第一主軸(3 )、第二主軸(4 )飛輪傳動(dòng)連接； 所述張力控制單元包括張力傳感器、信號轉(zhuǎn)換模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、主控模塊、電機(jī)；所述張力傳感器通過信號轉(zhuǎn)換模塊與主控模塊連接，采集電纜張力信號并傳遞給主控模塊；所述主控模塊通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊與電機(jī)連接，用于接收并處理張力信號后控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述電機(jī)與第一主軸(3)、第二主軸連接(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述雙驅(qū)電纜收盤系統(tǒng)，其特征在于所述電機(jī)為兩個(gè)，分別與第一主軸、第二主軸連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述雙驅(qū)電纜收盤系統(tǒng)，其特征在于所述主控模塊基于NiosII軟 核處理器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述雙驅(qū)電纜收盤系統(tǒng)，其特征在于所述主控模塊外接鍵盤。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述雙驅(qū)電纜收盤系統(tǒng)，其特征在于所述主控模塊外設(shè)拓展接口。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種雙驅(qū)電纜收盤系統(tǒng)，其特征在于包括雙驅(qū)收線機(jī)構(gòu)、張力控制單元；所述雙驅(qū)收線機(jī)構(gòu)包括排線器光桿(1)、輔助軸(2)、第一主軸(3)、第二主軸(4)；所述輔助軸(3)與排線器光桿(1)鏈條傳動(dòng)連接，與第一主軸(3)、第二主軸(4)飛輪傳動(dòng)連接；利用自行車飛輪原理，設(shè)計(jì)了一種具有輔助軸的三軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，在輔助軸焊接兩個(gè)傳動(dòng)方向相反的飛輪，由鏈條分別連接帶動(dòng)線盤的兩個(gè)主軸，并由輔助軸帶動(dòng)排線器隨動(dòng)；在保證雙主軸正常運(yùn)行、排線器隨動(dòng)的前提下，避開使用手動(dòng)離合器。
文檔編號H01B13/00GK202758677SQ20122043972
公開日2013年2月27日 申請日期2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月31日
發(fā)明者張新華, 何劍春 申請人:紹興文理學(xué)院