钢丝绳实时测长系统

　　0　引言

　　在钢丝绳生产过程中,准确地测量钢丝绳的长度至关重要,特别是针对特殊钢丝绳(如桥梁用钢丝绳),按用户要求准确截取相应长度已成为合同内容的一部分。而传统的测量方法是由主动卷筒带动钢丝绳,通过测量卷筒转动的圈数,再乘以卷筒直径而得。这种方法虽然简便,但无法消除卷筒打滑所带来的误差,测量精度低,结果不稳定。

　　本系统是应某钢丝绳厂要求而开发,利用计算机辅助测试技术[1],通过比较压紧轮与驱动卷筒的转速比的方法来检测与消除打滑带来的误差。实验结果表明其不仅测量准确可靠,而且操作方便,可管理性强。

　　1　测量原理

　　1·1　钢丝绳生产流程分析

　　钢丝绳的生产流程如图1所示。股绳及绳芯经主机聚合成钢丝绳,经压紧轮,由卷筒驱动至成品卷筒。其中,压紧轮的作用是使钢丝绳与驱动卷筒之间产生足够大的摩擦力,减小打滑。在生产过程中会发现,对于直径越大的钢丝绳,其打滑机率越大,并且打滑过程也很明显,经常人眼就能观测到。而压紧轮比较小,且由钢丝绳带动滚动。由于摩擦力大,可以认为两者之间不产生打滑,可以作为测量的参考对象。

　　1·2　光电旋转编码器的工作原理

　　光电式旋转编码器是将输给轴的机械量、旋转位移等转换成相应的电脉冲或数字量,由于其具有精度高、性能稳定、体积小、使用方便等优点,广泛地应用于自动测量和自动控制技术中[3]。光电式旋转编码器按其编码分类,有绝对式旋转编码器和增量式旋转编码器两种。其中,绝对式旋转编码器是把机械位移量用二进制码或格雷码作为绝对位置而进行输出的,而增量式旋转编码器是输出单列或相位差为90°的两列脉冲信号[2]。其工作原理[3]如图2所示。

　　编码器的发光管产生的光投射在码盘上,当码盘随工作轴一起转动时,每转过一个缝隙,光就发生一次明暗变化,其后的光敏接收元件也相应地产生一次变化的电信号,输出的变化的脉冲数等于转过的缝隙数。对于增量编码器,采用增量码道与辩向码道,其输出相位差π/2,作为辩向信号用。第三圈码道上只有一条透光的狭缝,作为码盘的基准位置,为计数系统提供一个零位信号。

　　1·3　测量原理

　　利用压紧轮不打滑的特性,通过比较压紧轮与驱动卷筒之间的转速比来确定是否打滑,并在软件上予以消除。由于该生产线是成绳生产线,其转速低(0·185~1·754 rpm),所以,对转速的测量采用在给定的时间内对光电旋转编码器的输出脉冲计数的方法[3]。此时测出的是平均速度,但可以取很小的时间间隔,对测量结果的影响可以忽略。