专利名称：测量绞合电缆的节距的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及测量绞合电缆的节距的方法和装置，更具体地，涉及能够低成本地实时测量电缆的螺旋绞合结构的节距的方法和装置。
背景技术：
通常通过绞合至少两根导线来制造通信电缆。此时，为了改善过渡特性(transition characteristics)，特别是近端串扰(NEXT)和回波损耗(RL)，沿纵向方向以规则的节距来绞合导线是十分重要的。
图1是表示用于制造绞合电缆2的传统装置的示意图。
参照图1，用于制造绞合电缆的装置包括送线部分(wire pay-off)10，该送线部分10具有绕线筒11，用于提供至少两根导线1；主导轮25，用于以恒定的速度牵引导线1；导向模15以及旋转体20，设置在送线部分10和主导轮25之间；以及接收装置30，用于接收绞合电缆2。
将通过主导轮25的牵引从送线部分10连续提供的导线1在由导向模15集中的状态下通过旋转体20绞合后传送到接收装置30。
可以根据旋转体20每转动一周的节距数将通过使用传统装置制造绞合电缆的方法例如分类为单绞扭器法、双绞扭器法、三绞扭器法等。
这里，在绞合工艺过程中实时地精确监测节距的长度是很重要的，以便沿电缆的纵向方向产生规则的节距。然而，由于过去没有提供通过在线方法来测量电缆节距的装置，所以通常在完成所有工艺后离线测量节距。
在离线方法中，由于通过使用诸如千分尺或者游标卡尺的长度测量装置来利用肉眼对节距进行测量，所以该方法具有下述缺点测量时间过长，并且容易产生取决于进行测量的人员的测量值误差。
另一方面，由于不能实时地检测绞合工艺过程中所产生的劣质的节距，所以传统方法具有下述缺点不能适当地设置影响节距状态的操作条件。例如，在由于主导轮25中的导线的滑动导致的作用在导线上的拉力的变化以及导线速度对旋转体频率的比率的变化等而使电缆的节距不断变化的情况下，传统方法不能实时地监测这些变化。
发明内容
设计本发明用来解决现有技术的这些问题，因此本发明的目的在于提供实时低成本地迅速测量螺旋绞合电缆的节距的方法和装置。
为了实现该目的，本发明提供了一种根据本发明一个实施例的用于测量绞合电缆的节距的方法，该方法包括以下步骤(A)通过绞合至少两根导线来制造绞合电缆；(B)在以恒定速度移动的绞合电缆的一侧照射平行光线，并且在该绞合电缆的相对侧接收该平行光线；以及(C)根据与电缆的绞合模式相对应的相对侧的受光量模式来确定电缆的绞合周期，然后通过计算在该绞合周期内电缆的移动距离来测量电缆的绞合节距。
此时，应该将在电缆的一侧照射的平行光线的宽度设置为至少比电缆的直径宽。
此外，步骤(C)包括以下步骤(a)产生与相对侧的受光量相对应的非正弦周期波形的受光信号；(b)将该受光信号转换为方波信号；(c)将该方波信号分频为两部分；以及(d)通过使用该分频方波信号作为触发信号来测量电缆的移动距离。
此外，步骤(c)可以包括以下步骤配备一导辊和一编码器，其中，该导辊的转动与电缆的移动一致，该编码器用于对该导辊的转动进行计数；通过使用分频方波信号作为触发信号对从该编码器输出的脉冲数进行计数；以及利用以下方程计算节距P，P=πDn×N]]>其中，P为绞合节距，π为圆的周长与其直径之比，D为导辊的直径，n为每转动一周编码器的脉冲数，N为编码器的脉冲数。
在本发明的另一实施例中，用于测量绞合电缆的节距的装置包括绞合电缆，在该绞合电缆中以预定的节距绞合至少两根导线；发光元件和受光元件，该发光元件和受光元件被设置在沿预定方向移动的绞合电缆的两个相对侧；测量传感器，用于感测电缆的移动距离；以及节距计算器，用于通过将来自受光元件的输出信号的周期性变化用作为触发信号，根据该测量传感器的输出值计算绞合电缆的节距。
该测量传感器包括导辊，该导辊与电缆接触，以转动与电缆的移动距离相等的距离；以及编码器，用于对该导辊的转动进行计数。
此外，该节距计算器包括比较器，用于将从受光元件输出的光量信号转换为方波；分频器，用于将从该比较器输出的方波分频为两部分；以及信号处理器，用于通过对编码器的脉冲数进行计数直到触发分频方波为止，来计算绞合电缆的节距。
此时，信号处理器根据以下方程来计算绞合电缆的节距，P=πDn×N]]>其中，P为绞合节距，π为圆的周长与其直径之比，D为导辊的直径，n为每转动一周编码器的脉冲数，N为编码器的脉冲数。
通过以下参照附图的描述，本发明的其它目的和其它方面将变得明了，在附图中图1是表示根据现有技术的用于制造绞合电缆的装置的示意图；图2是根据本发明优选实施例的用于测量绞合电缆的节距的装置的示意图；图3是表示在图2中被电缆部分地遮挡的受光区域的剖面图；图4是表示根据本发明的计算被电缆遮挡的宽度的处理的示意图；图5是表示被电缆遮挡的区域根据导线的转动而变化的示意图；图6是表示本发明的功能元件的方框图；图7是图6中的各元件的输出信号的波形图；图8是通过利用图6中的信号处理器来计算绞合电缆的节距的信号的波形图。
具体实施例方式
下文中，将参照附图对本发明的优选实施例进行详细说明。在进行说明之前，应该理解，不应将本说明书和附加权利要求中所使用的术语解释为限于常规和字典(dictionary)的涵义，而应在允许发明人为了作出最佳解释对这些术语适当地定义的原则上，根据与本发明的多个技术方面相对应的涵义和概念进行解释。因此，这里所提出的说明仅仅是用于举例说明的优选示例，并不旨在限制本发明的范围，所以应该理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以对本发明进行其他等同替换和修改。
图2是表示根据本发明优选实施例的用于测量绞合电缆的节距的装置的示意图。
参照图2，本发明的节距测量装置包括发光单元100和受光单元115，该发光单元100和受光单元115被设置在连续前进的绞合电缆2的两个相对侧；导辊120和编码器125，该导辊120和编码器125与电缆2接触地进行工作；以及信号处理器155(参见图6)，用于计算电缆2的节距。
由于绞合电缆2在发光单元100和受光单元115之间移动，所以从发光单元100向受光单元115发出的照射光线在被部分遮挡(被遮挡了与电缆2的螺旋绞合结构相对应的部分)的状态下到达受光单元115，如图3所示。
这里，参照图4，可以将被电缆2遮挡的宽度W表示为以下方程1，方程1W＝d×(1+|sinθ|)其中d为导线的直径，θ为导线的转角。
图5表示根据电缆2的移动而变化并且通过公式1计算的导线的W值和转动模式。
参照图5，当将绞合电缆插入发光单元100和受光单元115之间以使W值变为d时，受光元件115a的被遮挡面积最小。另一方面，当将绞合电缆插入发光单元100和受光单元115之间以使W值变为2d时，该受光元件115a的被遮挡面积最大。结果，可以知道受光量根据转角而变化。
此外，当导线通过旋转360度而基本上返回到其原始位置时，电缆2的绞合结构变为一个节距。然而，应该注意，在一个节距中受光量变化了两个周期。
优选地，将具有准直器功能的透镜单元105设置在发光单元100和绞合电缆2之间。透镜单元105将从发光单元100照射的光线转换成平行光线，并且将该平行光线向受光单元115照射。应该将该平行光线的宽度设置为至少比电缆的直径宽。
此外，在绞合电缆2和受光单元115之间设置光学狭缝110，用于控制由受光元件115a感测的光量的变化程度，以控制从受光元件115a输出的信号的信噪比(或者S/N比)。例如，由于当光学狭缝110的宽度小于一预定的临界值时到达受光元件115a的光量的变化变得较大，所以提高了S/N比并且可以更好地检测信号。
优选地采用具有优异光学特性和比其他元件便宜的LED(发光二极管)，特别是红外线LED，作为发光元件100a，该发光元件100a构成发光单元100。此外，优选地采用光电二极管作为受光元件115a，该受光元件115a构成受光单元115。
导辊120在其圆周与绞合电缆2相接触的状态下与绞合电缆2一致地转动。此时，优选地将与导辊120同步的用于在导辊每转一周产生预定数量的脉冲的编码器125安装在导辊120的一侧，以对导辊120的转动进行计数。为了组合导辊120和编码器125(该导辊120和编码器125实质上用于测量绞合电缆2的移动距离(或者速度))，实际上可以采用普通转速计或者旋转编码器。
信号处理器155通过处理从受光单元115输出的信号和从编码器125输出的与电缆的移动速度相关的信号，来计算螺旋绞合电缆的节距。
图6表示用于本发明的这种操作的节距计算器的功能性构成。
参照图6，本发明的节距计算器包括普通比较器145，用于将从受光单元115输出的电信号转换为方波；分频器150，用于将该方波信号分频为两部分；以及信号处理器155，用于通过使用从分频器150输出的分频方波信号和从编码器125输出的脉冲信号，来计算绞合电缆的节距。
此外，为了产生方波信号，优选地在受光单元115的输出和比较器145之间插入以下元件第一放大器130，用于以预定电平放大受光信号；电容器135，用于从第一放大器130的输出信号中提取AC成分；以及第二放大器140，用于以预定电平放大电容器135的输出信号。图7示出了各元件的输出波形。
使从比较器145输出的方波信号通过分频器150来进行分频，以使得在电缆的一个节距中所产生的两周期的受光模式与一个周期的方波相对应。
信号处理器155以测量导辊120(该导辊120在该绞合结构的每个节距都转动)的周长的方式，通过对编码器125的脉冲数进行计数，并使用分频方波信号作为触发信号，来计算绞合电缆的节距，如图8所示。因此，信号处理器155使用以下方程2来计算电缆的节距P。
方程2P=πDn×N]]>其中，P为绞合节距，π为圆的周长与其直径之比，D为导辊的直径，n为每转动一周编码器的脉冲数，N为编码器的脉冲数。
通过使用以上方程2，可以计算与对应于一个周期的方波相对应的节距。如果将该过程反复地应用于各个方波，则可以沿绞合电缆2的纵向方向实时地计算绞合电缆的各点的节距。
下文中，将详细说明通过使用根据本发明的节距测量装置来计算绞合电缆的节距的过程。
首先，如图2所示，沿着电缆移动的方向设置用于测量电缆2(其中至少绞合有两根导线1)的绞合周期的装置以及用于测量电缆2的移动距离的装置。这里，将该绞合周期测量装置限定为包括相对设置的发光单元100和受光单元115，并在其间插入电缆，并且该移动距离测量装置代表导辊120和编码器125。
通过透镜105将从发光单元100照射的光转换为宽度比电缆的直径大的平行光，然后照射到绞合电缆2上。如图5所示，受光单元115的受光量显示出与电缆的绞合形状(或转动模式)一致的周期性模式。
换言之，电缆的绞合形状根据设置在发光单元100和受光单元115之间的电缆2的移动而周期性地变化，并且受光单元115的输出信号(即受光信号)相应地具有图7的(a)所示的非正弦周期波形(例如，全波整流正弦周期波)。图7的(a)所示的受光信号表示由第一放大器130(参见图6)放大后的状态。
通过电容器135和第二放大器140将放大的受光信号输入到比较器145，然后通过比较器145将其转换为方波信号，如图7的(d)所示。然后通过分频器150将该方波信号转换为分频方波信号，如图7的(e)所示。
另一方面，当绞合电缆2移动时，导辊120的转动距离与该电缆的移动距离相等，并且编码器125产生与导辊120的转动距离相对应的多个脉冲，并且将该多个脉冲输入到信号处理器155。
因此，信号处理器155在从分频器150输出的分频方波信号的触发周期中对编码器的脉冲数N进行计数，如图8所示。可以通过将所计数的脉冲数N代入以下方程来计算电缆的绞合节距P。
P=πDn×N]]>其中，P为绞合节距，π为圆的周长与其直径之比，D为导辊的直径，n为每转动一周编码器的脉冲数，N为编码器的脉冲数。
工业适用性如上所述，本发明可以通过使用廉价的LED来构成用于测量绞合电缆的节距的装置，从而节约制造成本。
此外，由于可以在绞合电缆移动时实时迅速地测量绞合电缆的各点的节距，所以可以迅速地处理电缆的绞合状态。
因此，如果在制造电缆的过程中使用本发明的装置，则具有下述优点可以更加高效地制造沿纵向方向具有规则节距的电缆。
已经对本发明进行了详细的说明。然而，应该理解，由于根据本详细说明，对于本领域的技术人员来说，本发明的精神和范围内的各种改变和修改将变得明了，因此，在说明本发明的优选实施例时，仅通过示例的方式给出了详细说明和具体示例。
权利要求
1.一种测量绞合电缆的节距的方法，包括以下步骤(A)通过绞合至少两根导线来制造绞合电缆；(B)在以恒定速度移动的所述绞合电缆的一侧照射平行光线，并且在所述绞合电缆的相对侧接收该平行光线；以及(C)根据与所述电缆的绞合模式相对应的所述相对侧的受光量模式来确定所述电缆的绞合周期，然后通过计算所述绞合周期内所述电缆的移动距离来测量所述电缆的绞合节距。
2.根据权利要求1所述的测量绞合电缆的节距的方法，其中，将在所述电缆一侧照射的所述平行光线的宽度设置为至少比所述电缆的直径宽。
3.根据权利要求1所述的测量绞合电缆的节距的方法，其中，所述步骤(C)包括以下步骤(a)产生具有与所述相对侧的受光量相对应的非正弦周期波形的受光信号；(b)将所述受光信号转换为方波信号；(c)将所述方波信号分频为两部分；以及(d)通过使用所述分频方波信号作为触发信号来测量所述电缆的移动距离。
4.根据权利要求3所述的测量绞合电缆的节距的方法，其中所述受光信号具有全波整流波形。
5.根据权利要求3所述的测量绞合电缆的节距的方法，其中所述步骤(d)包括以下步骤配备一导辊和一编码器，其中所述导辊的转动与所述电缆的移动一致，所述编码器对所述导辊的转动进行计数；通过使用所述分频方波信号作为触发信号来对从所述编码器输出的脉冲数进行计数；以及利用以下方程来计算节距P，P=πDn×N]]>其中，P为绞合节距，π为圆的周长与其直径之比，D为所述导辊的直径，n为每转动一周所述编码器的脉冲数，N为所述编码器的脉冲数。
6.一种测量绞合电缆的节距的装置，其包括绞合电缆，在该绞合电缆中以预定的节距绞合至少两根导线；发光元件和受光元件，该发光元件和受光元件被设置在沿预定方向移动的所述绞合电缆的两个相对侧；测量传感器，用于感测所述电缆的移动距离；以及节距计算器，用于通过使用来自受光元件的输出信号的周期性变化作为触发信号，根据所述测量传感器的输出值计算所述绞合电缆的节距。
7.根据权利要求6所述的测量绞合电缆的节距的装置，其中所述测量传感器包括导辊，该导辊与所述电缆接触，该导辊的转动距离与所述电缆的移动距离相等；以及编码器，用于对所述导辊的转动进行计数。
8.根据权利要求6所述的测量绞合电缆的节距的装置，其中所述节距计算器包括比较器，用于将从所述受光元件输出的光量信号转换为方波；分频器，用于将从所述比较器输出的方波分频为两部分；以及信号处理器，用于通过对所述编码器的脉冲数进行计数直到触发所述分频方波为止，来计算所述绞合电缆的节距。
9.根据权利要求8所述的测量绞合电缆的节距的装置，其中所述信号处理器根据以下方程来计算所述绞合电缆的节距，P=πDn×N]]>其中，P为绞合节距，π为圆的周长与其直径之比，D为所述导辊的直径，n为每转动一周所述编码器的脉冲数，N为所述编码器的脉冲数。
10.根据权利要求6所述的测量绞合电缆的节距的装置，其中所述发光元件为发光二极管。
11.根据权利要求6所述的测量绞合电缆的节距的装置，其中所述受光元件为光电二极管。
12.根据权利要求8所述的测量绞合电缆的节距的装置，还包括第一放大器，用于在所述受光元件和所述比较器之间放大所述受光信号。
13.根据权利要求12所述的测量绞合电缆的节距的装置，还包括电容器，用于从所述第一放大器的输出信号中提取AC分量。
14.根据权利要求13所述的测量绞合电缆的节距的装置，还包括第二放大器，用于放大所述电容器的输出信号。
全文摘要
测量绞合电缆的节距的方法和装置。公开了一种测量绞合电缆的节距的方法，该方法包括以下步骤(A)通过绞合至少两根导线来制造绞合电缆；(B)在以恒定速度移动的绞合电缆的一侧照射平行光线，并且在该绞合电缆的相对侧接收该平行光线；以及(C)根据与该电缆的绞合模式相对应的相对侧的受光量模式来确定该电缆的绞合周期，然后通过计算该绞合周期中该电缆的移动距离来测量该电缆的绞合节距。该方法使得能够低成本地实时测量螺旋绞合电缆的节距。
文档编号G01N21/88GK1576781SQ20041004897
公开日2005年2月9日 申请日期2004年6月15日 优先权日2003年7月1日
发明者裵相俊, 梁容奎 申请人:Lg电线有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
