高精度电子线测径系统的研发及多种电子线测径组合方式介绍

2017-12-05 本文已影响2人 cekong

摘要：本文主要介绍了高精度电子线测径系统，光电测径仪的在线检测是在线测量系统，可实现自动化、智能化的在线检测。

关键词：电子线；测径仪；CCD；

引言

电子线是电器设备内部线的一种简称，通电性主要是以弱电为主，跟强电范畴的电缆是不同概念的。

电子线的规格：

一般的电子线，其通用标称是以AWG（American Wire Gauge）为单位，内部导体按正常标准应分裸铜和镀锡铜两种，常用正规线材的线径规格见下表：

其他线径规格不在这里一一显示了。

从上表可以看出，其外径尺寸和绝缘厚度是非常重要的检测尺寸。本文就介绍了电子线的测径系统。

1、系统总体设计

1.1、测量原理

光电测量产品采用物方远心光路和CCD成像法进行在线尺寸检测。检测的核心部件为光电测头，每组测头由发射镜头和接收镜头组成。发射镜头内点光源发出的光通过发射透镜形成平行光视场射向接收镜头。平行光再由接收透镜聚焦，通过位于焦点位置的光阑小孔后在接收单元上成像。当视场中通过被测物时，被测物遮挡的部位将在接收单元的CCD芯片上呈现出边界清晰的阴影。通过光电转换和数字化处理，即可通过阴影的宽度L计算出被测物的直径D。

1.2、主要信号处理过程

CCD的同步脉冲FC和标准脉冲SP与输出信号U。的关系如图2（a）所示，放入工件后，在行同步脉冲FC中间的U。波形部分时段变成了低电平，低电平的宽度随工件直径尺寸线性变化，如图2（b）所示。

在每个行脉冲FC周期内对U。进行信号处理，过程如图3所示。讲U。信号通过低通滤波电路，滤去高频干扰，对U。进行一次微分边界分离，然后通过绝对值电路将信号进行一致化处理便于进行二次微分，接着进行二次微分以提高分辨率，然后通过过零检测电路找到测量中心，最后进行二值化处理为后续的脉冲技术做好准备。

1.3、系统结构

测径仪系统主要由光学系统、精密机械、CCD像传感器和测量电路系统构成。可对被测件进行非接触自动检测。

系统在检测电子线时，可数字显示电子线的直径值，同时可以判断电子线是否合格，不合格时，会进行自动超差报警，并可通过连接变频器会电子调速器来控制牵引机或挤出机的速度来控制电子线的外径值。

1.4、软件设计

程序中存在串口中断和外部中断0,设置串口中断为高优先级中断，由串口的收中断接收来自显示模块中ARM微处理器的控制指令。以确定是否开始测量、存储或查询，由串口的发中断将测量值发送给ARM微处理器进行显示，以行同步脉冲FC的下降沿作为外部中断0触发信号，FC的下降沿到来产生中断后即开始对标准脉冲计数。当查询到二值化信号Q由高电平变为低电平时，记录此时标准脉冲个数N1，当查询到二值化信号Q由高电平变为低电平时停止计数，记录此时括准脉冲个数N2，N=N2-N1，按照定校准得系数计算测量值，并转化为ASCII码晳存于外部RAM中，以备直接显示或查询。

2、线径检测

以上介绍的为基础的光电测径仪检测设备，可应用于电子线的外径尺寸在线检测，并能实现高精度的外径尺寸自动控制，通过测头的多种组合形式，则可完成电子线外径尺寸的自动检测。

2.1、线数/线径检测

电子线的组成大多数由多根线下组成，线性的外径检测可采用多路测头组合而成的多路测径仪检测，下面以三路测径仪为例说明，可制成多路。

三路测径仪内置3组固定式光电侧头，可对3个被测物的外径尺寸进行实时控制，可通过内置增量式PID系统变频器，电子调速器，空气压缩机等多种外接设备对工件生产的尺寸进行精准控制。可用于电线、电缆、冷拔金属线材等各种线材类生产的实时测量，实时显示数据。这样可以多种检测多个线芯的外径尺寸，如果在电子线上生产线性，可实现该测径仪同时检测线芯直径并控制。减少测径仪的使用量。

2.2、外径检测

采用单向测径仪、双向测径仪均可，双向测径仪比单向测径仪多出的功能为可检测两个方向上的外径尺寸及椭圆度尺寸，对椭圆度无要求，即可采用单向测径仪，均是用于外径尺寸自动检测的设备，测量、控制、监测报警、数字显示、数据传输存储等多种功能。

2.3、绝缘厚度检测

绝缘厚度检测采用的是双测径仪联动测厚系统，主要由2台LPBJ90.1型测径仪、小控制柜、嵌入式工控机、通讯单元等组成。系统测量时，两台测径仪分别测量线芯的直径和成品直径，并根据对线芯直径、成品直径以及设定的标准成品直径的对比和运算，确定PID调节模拟量。其计算过程为：通过上图测径仪一测出成品直径D1；通过上图测径仪二测出线芯直径D2；计算厚度：H=（D1-D2）/2；以实时厚度H为依据，对比标准厚度值，如有差异则通过控制电路控制挤出机，得到新的厚度值。循环往复形成闭环控制，直至产品的厚度值达到标准要求值。