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专利号: 2015106090025
申请人: 江苏理工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种嵌入式条干均匀度测试装置,包括传感器电路(7)、信号调理电路(8)、二相四线步进电机(10)和试样牵引装置(11),所述的信号调理电路(8)与传感器电路(7)信号电连接;二相四线步进电机(10)与试样牵引装置(11)传动连接;传感器电路(7)设置在试样牵引装置(11)处,用于对试样牵引装置(11)带动的被测试样进行检测;传感器电路(7)包括检测电容极板和与检测电容极板相连的电容桥检测电路;其特征在于:还包括第一从单片机(1)、第二从单片机(2)、主控单片机(3)、EEPROM模块(4)、旋转编码开关(5)、存储SRAM(6)、传感器电路(7)、信号调理电路(8)、步进电机驱动芯片(9)、CPLD模块(12)、缓存SRAM(13)、显存SRAM(14)和LCD(15);

所述的第一从单片机(1)和第二从单片机(2)分别与主控单片机(3)信号电连接;主控单片机(3)分别与旋转编码开关(5)和信号调理电路(8)信号电连接;主控单片机(3)与存储SRAM(6)双向信号电连接;第一从单片机(1)与步进电机驱动芯片(9)控制信号电连接;步进电机驱动芯片(9)与二相四线步进电机(10)的电源端电连接;

所述的第二从单片机(2)还与EEPROM模块(4)信号电连接;CPLD模块(12)和缓存SRAM(13)分别与第二从单片机(2)信号电连接;缓存SRAM(13)和显存SRAM(14)分别与CPLD模块(12)双向信号电连接;LCD(15)与CPLD模块(12)信号电连接。

2.根据权利要求1所述的嵌入式条干均匀度测试装置,其特征在于:还包括外存储模块(16);所述的外存储模块(16)与主控单片机(3)信号电连接。

3.根据权利要求1所述的嵌入式条干均匀度测试装置,其特征在于:所述的第一从单片机(1)和第二从单片机(2)分别通过数据信号线、应答信号线以及片选信号线共三根总线与主控单片机(3)信号电连接;主控单片机(3)与第一从单片机(1)和第二从单片机(2)采用SPI通信。

4.根据权利要求1所述的嵌入式条干均匀度测试装置,其特征在于:所述的主控单片机(3)和第二从单片机(2)为STC12LE5A60S2的8051型号单片机;第一从单片机(1)为内置PWM波发生器和AD转换的STC12LE5612AD的8051型号单片机。

5.根据权利要求1所述的嵌入式条干均匀度测试装置,其特征在于:所述的EEPROM模块(4)为SST29LE020型号的电可擦可编程只读存储器;存储SRAM(6)、缓存SRAM(13)、显存SRAM(14)为IS61LV5128AL型号的随机存取存储器;CPLD模块(12)为XILINXXC95144XL型号的复杂可编程逻辑芯片;LCD(15)为1024*768分辨率的液晶显示屏。

6.根据权利要求1所述的嵌入式条干均匀度测试装置,其特征在于:所述的旋转编码开关(5)为FORTUNE生产的F-12E系列的旋转编码开关;步进电机驱动芯片(9)为SGS公司生产的高压、大电流双全桥式驱动器的L298型号的芯片。

7.一种由权利要求1所述的嵌入式条干均匀度测试装置的工作方法,其特征在于:包括以下步骤:

①参数选择:装置上电后自动完成初始化;LCD(15)由主控单片机(3)内置程序驱动自动显示测量主界面;根据检测内容,拨动旋转编码开关(5)在LCD(15)显示的测量主界面上选择和设定检测相关参数;

②检测启动:用旋转编码开关(5)选中LCD15显示的测量主界面上设置的检测开始按钮并按下确认;主控单片机(3)发送启动命令给第一从单片机(1);第一从单片机(1)通过步进电机驱动芯片(9)驱动二相四线步进电机(10)转动;二相四线步进电机(10)驱动试样牵引装置(11)带动被测条干试样运动;

③实时检测:被测条干试样在试样牵引装置(11)带动下穿过传感器电路(7)的检测电容极板,穿过检测电容极板之间引起的电容的变化值由传感器电路(7)的电容桥检测电路转化为实时的电压信号传输给信号调理电路(8);

④检测信号调理:信号调理电路(8)对传感器电路(7)发送的实时检测电压信号进行放大、整形及AD转换后处理后发送给主控单片机(3);

⑤检测信号实时计算处理:主控单片机(3)接收信号调理电路(8)发送的检测电压信号Vs,由其内置的依据检测标准编制的软件程序自动进行计算和处理:第一步:主控单片机(3)计算被测条干试样前8秒内的检测电压信号数据的平均值Vp,并将计算结果发送存储SRAM(6)存储;

第二步:主控单片机(3)对8秒以后接收的检测电压信号Vs首先采用公式Vc=(Vs-Vp )÷Vp计算相对误差Vc;然后再将相对误差Vc发送存储SRAM(6)中存储;同时主控单片机(3)通过第二从单片机(2)将8秒以后接收的检测电压信号Vs数据发送给缓存SRAM(13)存储;

第三步:主单片机(3)将相对误差Vc按照其内置软件程序预设的疵点标准进行分类计数并发送存储SRAM(6)中存储;

⑥实时绘制被测条干不匀曲线图:缓存SRAM(13)通过第二从单片机(2)接收主控单片机(3)发送的8秒以后的检测电压信号Vs进行存储;主控单片机(3)通过第二从单片机(2)调用EEPROM模块(4)中存储的字库文件,驱动CPLD模块(12)将缓存SRAM(13)中的数据调入显存SRAM(14)中,同时CPLD模块(12)将显存SRAM(14)中的数据发送给LCD(15)进行实时显示,并同时在LCD(15)上绘制条干检测结果不匀曲线图;

⑦重复步骤③至步骤⑥,直至一管被测条干试样检测结束;

⑧检测结果计算与显示:本次测试结束后,主单片机(3)对相应数据做如下处理:第一步:主单片机(3)调用存储SRAM(6)中存储的相对误差Vc数据做CV值运算, ,其中, 为相对误差Vc数据序列的第K个数据,N为本次检测相对误差Vc数据的个数,将运算得到的CV值即条干不匀变异系数并发送给存储SRAM(6)存储;主控单片机(3)调用存储SRAM(6)中存储的CV值数据通过第二从单片机(2)发送给缓存SRAM(13)存储,用于显示被测条干试样的CV值;

第二步:主控单片机(3)调用存储SRAM(6)中存储的被测条干试样疵点分类计数的数据通过第二从单片机(2)发送给缓存SRAM(13)存储,用于显示被测条干试样的各类疵点数;

第三步:主单片机(3)调用存储SRAM(6)中存储的相对误差Vc数据序列,通过离散傅里叶变换提取不同波长的相对误差值,并通过第二从单片机(2)将不同波长的相对误差值数据发送给缓存SRAM(13)存储,用于显示被测条干试样的波谱图;

第四步:主控单片机(3)通过第二从单片机(2)调用EEPROM模块(4)中的字库文件,驱动CPLD模块(12)将缓存SRAM(13)中的数据调入显存SRAM(14)中;同时CPLD模块(12)将显存SRAM(14)中的CV值、各类疵点、不同波长的相对误差值数据发送给LCD(15)进行显示,并同时在LCD(15)上绘制被测条干试样的波谱图。

8.一种由权利要求7所述的嵌入式条干均匀度测试装置的工作方法,其特征在于:所述的步骤⑤中,主控单片机(3)内置的软件程序所用的检测标准根据国标GB/T3292.1-2008确定。