專利名稱：測量絞合電纜的節(jié)距的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及測量絞合電纜的節(jié)距的方法和裝置，更具體地，涉及能夠低成本地實時測量電纜的螺旋絞合結(jié)構(gòu)的節(jié)距的方法和裝置。
背景技術(shù)：
通常通過絞合至少兩根導線來制造通信電纜。此時，為了改善過渡特性(transition characteristics)，特別是近端串擾(NEXT)和回波損耗(RL)，沿縱向方向以規(guī)則的節(jié)距來絞合導線是十分重要的。
圖1是表示用于制造絞合電纜2的傳統(tǒng)裝置的示意圖。
參照圖1，用于制造絞合電纜的裝置包括送線部分(wire pay-off)10，該送線部分10具有繞線筒11，用于提供至少兩根導線1；主導輪25，用于以恒定的速度牽引導線1；導向模15以及旋轉(zhuǎn)體20，設置在送線部分10和主導輪25之間；以及接收裝置30，用于接收絞合電纜2。
將通過主導輪25的牽引從送線部分10連續(xù)提供的導線1在由導向模15集中的狀態(tài)下通過旋轉(zhuǎn)體20絞合后傳送到接收裝置30。
可以根據(jù)旋轉(zhuǎn)體20每轉(zhuǎn)動一周的節(jié)距數(shù)將通過使用傳統(tǒng)裝置制造絞合電纜的方法例如分類為單絞扭器法、雙絞扭器法、三絞扭器法等。
這里，在絞合工藝過程中實時地精確監(jiān)測節(jié)距的長度是很重要的，以便沿電纜的縱向方向產(chǎn)生規(guī)則的節(jié)距。然而，由于過去沒有提供通過在線方法來測量電纜節(jié)距的裝置，所以通常在完成所有工藝后離線測量節(jié)距。
在離線方法中，由于通過使用諸如千分尺或者游標卡尺的長度測量裝置來利用肉眼對節(jié)距進行測量，所以該方法具有下述缺點測量時間過長，并且容易產(chǎn)生取決于進行測量的人員的測量值誤差。
另一方面，由于不能實時地檢測絞合工藝過程中所產(chǎn)生的劣質(zhì)的節(jié)距，所以傳統(tǒng)方法具有下述缺點不能適當?shù)卦O置影響節(jié)距狀態(tài)的操作條件。例如，在由于主導輪25中的導線的滑動導致的作用在導線上的拉力的變化以及導線速度對旋轉(zhuǎn)體頻率的比率的變化等而使電纜的節(jié)距不斷變化的情況下，傳統(tǒng)方法不能實時地監(jiān)測這些變化。

發(fā)明內(nèi)容
設計本發(fā)明用來解決現(xiàn)有技術(shù)的這些問題，因此本發(fā)明的目的在于提供實時低成本地迅速測量螺旋絞合電纜的節(jié)距的方法和裝置。
為了實現(xiàn)該目的，本發(fā)明提供了一種根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于測量絞合電纜的節(jié)距的方法，該方法包括以下步驟(A)通過絞合至少兩根導線來制造絞合電纜；(B)在以恒定速度移動的絞合電纜的一側(cè)照射平行光線，并且在該絞合電纜的相對側(cè)接收該平行光線；以及(C)根據(jù)與電纜的絞合模式相對應的相對側(cè)的受光量模式來確定電纜的絞合周期，然后通過計算在該絞合周期內(nèi)電纜的移動距離來測量電纜的絞合節(jié)距。
此時，應該將在電纜的一側(cè)照射的平行光線的寬度設置為至少比電纜的直徑寬。
此外，步驟(C)包括以下步驟(a)產(chǎn)生與相對側(cè)的受光量相對應的非正弦周期波形的受光信號；(b)將該受光信號轉(zhuǎn)換為方波信號；(c)將該方波信號分頻為兩部分；以及(d)通過使用該分頻方波信號作為觸發(fā)信號來測量電纜的移動距離。
此外，步驟(c)可以包括以下步驟配備一導輥和一編碼器，其中，該導輥的轉(zhuǎn)動與電纜的移動一致，該編碼器用于對該導輥的轉(zhuǎn)動進行計數(shù)；通過使用分頻方波信號作為觸發(fā)信號對從該編碼器輸出的脈沖數(shù)進行計數(shù)；以及利用以下方程計算節(jié)距P，P=πDn×N]]>其中，P為絞合節(jié)距，π為圓的周長與其直徑之比，D為導輥的直徑，n為每轉(zhuǎn)動一周編碼器的脈沖數(shù)，N為編碼器的脈沖數(shù)。
在本發(fā)明的另一實施例中，用于測量絞合電纜的節(jié)距的裝置包括絞合電纜，在該絞合電纜中以預定的節(jié)距絞合至少兩根導線；發(fā)光元件和受光元件，該發(fā)光元件和受光元件被設置在沿預定方向移動的絞合電纜的兩個相對側(cè)；測量傳感器，用于感測電纜的移動距離；以及節(jié)距計算器，用于通過將來自受光元件的輸出信號的周期性變化用作為觸發(fā)信號，根據(jù)該測量傳感器的輸出值計算絞合電纜的節(jié)距。
該測量傳感器包括導輥，該導輥與電纜接觸，以轉(zhuǎn)動與電纜的移動距離相等的距離；以及編碼器，用于對該導輥的轉(zhuǎn)動進行計數(shù)。
此外，該節(jié)距計算器包括比較器，用于將從受光元件輸出的光量信號轉(zhuǎn)換為方波；分頻器，用于將從該比較器輸出的方波分頻為兩部分；以及信號處理器，用于通過對編碼器的脈沖數(shù)進行計數(shù)直到觸發(fā)分頻方波為止，來計算絞合電纜的節(jié)距。
此時，信號處理器根據(jù)以下方程來計算絞合電纜的節(jié)距，P=πDn×N]]>其中，P為絞合節(jié)距，π為圓的周長與其直徑之比，D為導輥的直徑，n為每轉(zhuǎn)動一周編碼器的脈沖數(shù)，N為編碼器的脈沖數(shù)。


通過以下參照附圖的描述，本發(fā)明的其它目的和其它方面將變得明了，在附圖中圖1是表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于制造絞合電纜的裝置的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的用于測量絞合電纜的節(jié)距的裝置的示意圖；圖3是表示在圖2中被電纜部分地遮擋的受光區(qū)域的剖面圖；圖4是表示根據(jù)本發(fā)明的計算被電纜遮擋的寬度的處理的示意圖；圖5是表示被電纜遮擋的區(qū)域根據(jù)導線的轉(zhuǎn)動而變化的示意圖；圖6是表示本發(fā)明的功能元件的方框圖；圖7是圖6中的各元件的輸出信號的波形圖；圖8是通過利用圖6中的信號處理器來計算絞合電纜的節(jié)距的信號的波形圖。
具體實施例方式
下文中，將參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細說明。在進行說明之前，應該理解，不應將本說明書和附加權(quán)利要求中所使用的術(shù)語解釋為限于常規(guī)和字典(dictionary)的涵義，而應在允許發(fā)明人為了作出最佳解釋對這些術(shù)語適當?shù)囟x的原則上，根據(jù)與本發(fā)明的多個技術(shù)方面相對應的涵義和概念進行解釋。因此，這里所提出的說明僅僅是用于舉例說明的優(yōu)選示例，并不旨在限制本發(fā)明的范圍，所以應該理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以對本發(fā)明進行其他等同替換和修改。
圖2是表示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的用于測量絞合電纜的節(jié)距的裝置的示意圖。
參照圖2，本發(fā)明的節(jié)距測量裝置包括發(fā)光單元100和受光單元115，該發(fā)光單元100和受光單元115被設置在連續(xù)前進的絞合電纜2的兩個相對側(cè)；導輥120和編碼器125，該導輥120和編碼器125與電纜2接觸地進行工作；以及信號處理器155(參見圖6)，用于計算電纜2的節(jié)距。
由于絞合電纜2在發(fā)光單元100和受光單元115之間移動，所以從發(fā)光單元100向受光單元115發(fā)出的照射光線在被部分遮擋(被遮擋了與電纜2的螺旋絞合結(jié)構(gòu)相對應的部分)的狀態(tài)下到達受光單元115，如圖3所示。
這里，參照圖4，可以將被電纜2遮擋的寬度W表示為以下方程1，方程1W＝d×(1+|sinθ|)其中d為導線的直徑，θ為導線的轉(zhuǎn)角。
圖5表示根據(jù)電纜2的移動而變化并且通過公式1計算的導線的W值和轉(zhuǎn)動模式。
參照圖5，當將絞合電纜插入發(fā)光單元100和受光單元115之間以使W值變?yōu)閐時，受光元件115a的被遮擋面積最小。另一方面，當將絞合電纜插入發(fā)光單元100和受光單元115之間以使W值變?yōu)?d時，該受光元件115a的被遮擋面積最大。結(jié)果，可以知道受光量根據(jù)轉(zhuǎn)角而變化。
此外，當導線通過旋轉(zhuǎn)360度而基本上返回到其原始位置時，電纜2的絞合結(jié)構(gòu)變?yōu)橐粋€節(jié)距。然而，應該注意，在一個節(jié)距中受光量變化了兩個周期。
優(yōu)選地，將具有準直器功能的透鏡單元105設置在發(fā)光單元100和絞合電纜2之間。透鏡單元105將從發(fā)光單元100照射的光線轉(zhuǎn)換成平行光線，并且將該平行光線向受光單元115照射。應該將該平行光線的寬度設置為至少比電纜的直徑寬。
此外，在絞合電纜2和受光單元115之間設置光學狹縫110，用于控制由受光元件115a感測的光量的變化程度，以控制從受光元件115a輸出的信號的信噪比(或者S/N比)。例如，由于當光學狹縫110的寬度小于一預定的臨界值時到達受光元件115a的光量的變化變得較大，所以提高了S/N比并且可以更好地檢測信號。
優(yōu)選地采用具有優(yōu)異光學特性和比其他元件便宜的LED(發(fā)光二極管)，特別是紅外線LED，作為發(fā)光元件100a，該發(fā)光元件100a構(gòu)成發(fā)光單元100。此外，優(yōu)選地采用光電二極管作為受光元件115a，該受光元件115a構(gòu)成受光單元115。
導輥120在其圓周與絞合電纜2相接觸的狀態(tài)下與絞合電纜2一致地轉(zhuǎn)動。此時，優(yōu)選地將與導輥120同步的用于在導輥每轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生預定數(shù)量的脈沖的編碼器125安裝在導輥120的一側(cè)，以對導輥120的轉(zhuǎn)動進行計數(shù)。為了組合導輥120和編碼器125(該導輥120和編碼器125實質(zhì)上用于測量絞合電纜2的移動距離(或者速度))，實際上可以采用普通轉(zhuǎn)速計或者旋轉(zhuǎn)編碼器。
信號處理器155通過處理從受光單元115輸出的信號和從編碼器125輸出的與電纜的移動速度相關(guān)的信號，來計算螺旋絞合電纜的節(jié)距。
圖6表示用于本發(fā)明的這種操作的節(jié)距計算器的功能性構(gòu)成。
參照圖6，本發(fā)明的節(jié)距計算器包括普通比較器145，用于將從受光單元115輸出的電信號轉(zhuǎn)換為方波；分頻器150，用于將該方波信號分頻為兩部分；以及信號處理器155，用于通過使用從分頻器150輸出的分頻方波信號和從編碼器125輸出的脈沖信號，來計算絞合電纜的節(jié)距。
此外，為了產(chǎn)生方波信號，優(yōu)選地在受光單元115的輸出和比較器145之間插入以下元件第一放大器130，用于以預定電平放大受光信號；電容器135，用于從第一放大器130的輸出信號中提取AC成分；以及第二放大器140，用于以預定電平放大電容器135的輸出信號。圖7示出了各元件的輸出波形。
使從比較器145輸出的方波信號通過分頻器150來進行分頻，以使得在電纜的一個節(jié)距中所產(chǎn)生的兩周期的受光模式與一個周期的方波相對應。
信號處理器155以測量導輥120(該導輥120在該絞合結(jié)構(gòu)的每個節(jié)距都轉(zhuǎn)動)的周長的方式，通過對編碼器125的脈沖數(shù)進行計數(shù)，并使用分頻方波信號作為觸發(fā)信號，來計算絞合電纜的節(jié)距，如圖8所示。因此，信號處理器155使用以下方程2來計算電纜的節(jié)距P。
方程2P=πDn×N]]>其中，P為絞合節(jié)距，π為圓的周長與其直徑之比，D為導輥的直徑，n為每轉(zhuǎn)動一周編碼器的脈沖數(shù)，N為編碼器的脈沖數(shù)。
通過使用以上方程2，可以計算與對應于一個周期的方波相對應的節(jié)距。如果將該過程反復地應用于各個方波，則可以沿絞合電纜2的縱向方向?qū)崟r地計算絞合電纜的各點的節(jié)距。
下文中，將詳細說明通過使用根據(jù)本發(fā)明的節(jié)距測量裝置來計算絞合電纜的節(jié)距的過程。
首先，如圖2所示，沿著電纜移動的方向設置用于測量電纜2(其中至少絞合有兩根導線1)的絞合周期的裝置以及用于測量電纜2的移動距離的裝置。這里，將該絞合周期測量裝置限定為包括相對設置的發(fā)光單元100和受光單元115，并在其間插入電纜，并且該移動距離測量裝置代表導輥120和編碼器125。
通過透鏡105將從發(fā)光單元100照射的光轉(zhuǎn)換為寬度比電纜的直徑大的平行光，然后照射到絞合電纜2上。如圖5所示，受光單元115的受光量顯示出與電纜的絞合形狀(或轉(zhuǎn)動模式)一致的周期性模式。
換言之，電纜的絞合形狀根據(jù)設置在發(fā)光單元100和受光單元115之間的電纜2的移動而周期性地變化，并且受光單元115的輸出信號(即受光信號)相應地具有圖7的(a)所示的非正弦周期波形(例如，全波整流正弦周期波)。圖7的(a)所示的受光信號表示由第一放大器130(參見圖6)放大后的狀態(tài)。
通過電容器135和第二放大器140將放大的受光信號輸入到比較器145，然后通過比較器145將其轉(zhuǎn)換為方波信號，如圖7的(d)所示。然后通過分頻器150將該方波信號轉(zhuǎn)換為分頻方波信號，如圖7的(e)所示。
另一方面，當絞合電纜2移動時，導輥120的轉(zhuǎn)動距離與該電纜的移動距離相等，并且編碼器125產(chǎn)生與導輥120的轉(zhuǎn)動距離相對應的多個脈沖，并且將該多個脈沖輸入到信號處理器155。
因此，信號處理器155在從分頻器150輸出的分頻方波信號的觸發(fā)周期中對編碼器的脈沖數(shù)N進行計數(shù)，如圖8所示?？梢酝ㄟ^將所計數(shù)的脈沖數(shù)N代入以下方程來計算電纜的絞合節(jié)距P。
P=πDn×N]]>其中，P為絞合節(jié)距，π為圓的周長與其直徑之比，D為導輥的直徑，n為每轉(zhuǎn)動一周編碼器的脈沖數(shù)，N為編碼器的脈沖數(shù)。
工業(yè)適用性如上所述，本發(fā)明可以通過使用廉價的LED來構(gòu)成用于測量絞合電纜的節(jié)距的裝置，從而節(jié)約制造成本。
此外，由于可以在絞合電纜移動時實時迅速地測量絞合電纜的各點的節(jié)距，所以可以迅速地處理電纜的絞合狀態(tài)。
因此，如果在制造電纜的過程中使用本發(fā)明的裝置，則具有下述優(yōu)點可以更加高效地制造沿縱向方向具有規(guī)則節(jié)距的電纜。
已經(jīng)對本發(fā)明進行了詳細的說明。然而，應該理解，由于根據(jù)本詳細說明，對于本領域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的各種改變和修改將變得明了，因此，在說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例時，僅通過示例的方式給出了詳細說明和具體示例。
權(quán)利要求
1.一種測量絞合電纜的節(jié)距的方法，包括以下步驟(A)通過絞合至少兩根導線來制造絞合電纜；(B)在以恒定速度移動的所述絞合電纜的一側(cè)照射平行光線，并且在所述絞合電纜的相對側(cè)接收該平行光線；以及(C)根據(jù)與所述電纜的絞合模式相對應的所述相對側(cè)的受光量模式來確定所述電纜的絞合周期，然后通過計算所述絞合周期內(nèi)所述電纜的移動距離來測量所述電纜的絞合節(jié)距。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量絞合電纜的節(jié)距的方法，其中，將在所述電纜一側(cè)照射的所述平行光線的寬度設置為至少比所述電纜的直徑寬。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量絞合電纜的節(jié)距的方法，其中，所述步驟(C)包括以下步驟(a)產(chǎn)生具有與所述相對側(cè)的受光量相對應的非正弦周期波形的受光信號；(b)將所述受光信號轉(zhuǎn)換為方波信號；(c)將所述方波信號分頻為兩部分；以及(d)通過使用所述分頻方波信號作為觸發(fā)信號來測量所述電纜的移動距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測量絞合電纜的節(jié)距的方法，其中所述受光信號具有全波整流波形。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測量絞合電纜的節(jié)距的方法，其中所述步驟(d)包括以下步驟配備一導輥和一編碼器，其中所述導輥的轉(zhuǎn)動與所述電纜的移動一致，所述編碼器對所述導輥的轉(zhuǎn)動進行計數(shù)；通過使用所述分頻方波信號作為觸發(fā)信號來對從所述編碼器輸出的脈沖數(shù)進行計數(shù)；以及利用以下方程來計算節(jié)距P，P=πDn×N]]>其中，P為絞合節(jié)距，π為圓的周長與其直徑之比，D為所述導輥的直徑，n為每轉(zhuǎn)動一周所述編碼器的脈沖數(shù)，N為所述編碼器的脈沖數(shù)。
6.一種測量絞合電纜的節(jié)距的裝置，其包括絞合電纜，在該絞合電纜中以預定的節(jié)距絞合至少兩根導線；發(fā)光元件和受光元件，該發(fā)光元件和受光元件被設置在沿預定方向移動的所述絞合電纜的兩個相對側(cè)；測量傳感器，用于感測所述電纜的移動距離；以及節(jié)距計算器，用于通過使用來自受光元件的輸出信號的周期性變化作為觸發(fā)信號，根據(jù)所述測量傳感器的輸出值計算所述絞合電纜的節(jié)距。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測量絞合電纜的節(jié)距的裝置，其中所述測量傳感器包括導輥，該導輥與所述電纜接觸，該導輥的轉(zhuǎn)動距離與所述電纜的移動距離相等；以及編碼器，用于對所述導輥的轉(zhuǎn)動進行計數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測量絞合電纜的節(jié)距的裝置，其中所述節(jié)距計算器包括比較器，用于將從所述受光元件輸出的光量信號轉(zhuǎn)換為方波；分頻器，用于將從所述比較器輸出的方波分頻為兩部分；以及信號處理器，用于通過對所述編碼器的脈沖數(shù)進行計數(shù)直到觸發(fā)所述分頻方波為止，來計算所述絞合電纜的節(jié)距。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的測量絞合電纜的節(jié)距的裝置，其中所述信號處理器根據(jù)以下方程來計算所述絞合電纜的節(jié)距，P=πDn×N]]>其中，P為絞合節(jié)距，π為圓的周長與其直徑之比，D為所述導輥的直徑，n為每轉(zhuǎn)動一周所述編碼器的脈沖數(shù)，N為所述編碼器的脈沖數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測量絞合電纜的節(jié)距的裝置，其中所述發(fā)光元件為發(fā)光二極管。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測量絞合電纜的節(jié)距的裝置，其中所述受光元件為光電二極管。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的測量絞合電纜的節(jié)距的裝置，還包括第一放大器，用于在所述受光元件和所述比較器之間放大所述受光信號。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的測量絞合電纜的節(jié)距的裝置，還包括電容器，用于從所述第一放大器的輸出信號中提取AC分量。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的測量絞合電纜的節(jié)距的裝置，還包括第二放大器，用于放大所述電容器的輸出信號。
全文摘要
測量絞合電纜的節(jié)距的方法和裝置。公開了一種測量絞合電纜的節(jié)距的方法，該方法包括以下步驟(A)通過絞合至少兩根導線來制造絞合電纜；(B)在以恒定速度移動的絞合電纜的一側(cè)照射平行光線，并且在該絞合電纜的相對側(cè)接收該平行光線；以及(C)根據(jù)與該電纜的絞合模式相對應的相對側(cè)的受光量模式來確定該電纜的絞合周期，然后通過計算該絞合周期中該電纜的移動距離來測量該電纜的絞合節(jié)距。該方法使得能夠低成本地實時測量螺旋絞合電纜的節(jié)距。
文檔編號G01N21/88GK1576781SQ20041004897
公開日2005年2月9日 申請日期2004年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月1日
發(fā)明者裵相俊, 梁容奎 申請人:Lg電線有限公司