一种预绞丝参数的自动检测与智能判定系统的制作方法

本发明涉及电力金具检测，具体涉及一种预绞丝参数的自动检测与智能判定系统。

背景技术：

1、预绞丝作为电力线路架设与金具连接的核心部件，其螺距、外径等关键尺寸参数的精度直接影响电力线路的受力均匀性、架设稳定性和使用寿命，因此对预绞丝参数的精准检测是电力金具质量管控的关键环节。

2、目前行业内对预绞丝参数的检测仍以卡尺、螺距规等传统手工测量工具为主，部分简易自动化检测装置也仅实现单一数据采集，未形成采集-处理-判定-管理的一体化方案，现有技术存在诸多技术缺陷：1）接触式测量易损伤工件，卡尺与预绞丝表面的直接接触易划伤其镀锌防腐层，破坏产品防腐性能；2）人工操作误差大，测量结果依赖操作人员的经验和熟练度，不同人员的测量偏差显著，数据一致性无法保证；3）检测效率低下，手工测量速度慢，且需人工查表完成参数比对判定，无法满足生产线大批量检测的需求；4）现有自动化装置无标准化的精密测量算法支撑，数据同步性差、特征点识别精度低，且未建立统一的型号数据库，检测智能化和精准化水平不足。

3、因此，亟需一种预绞丝参数的自动检测与智能判定系统来解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种预绞丝参数的自动检测与智能判定系统：解决传统预绞丝螺距、外径参数检测中因人工操作导致检测效率低和精度量化缺失的技术问题。

2、一种预绞丝参数的自动检测与智能判定系统，系统包括：装置壳体、控制处理单元、激光测量单元、位移测量单元、显示交互单元、存储单元、数据传输单元及定位导向单元：

3、装置壳体为手持式结构；激光测量单元固定于装置壳体前端，激光发射方向垂直于预绞丝轴向，用于非接触采集装置到预绞丝螺旋表面的距离数据；位移测量单元集成于装置壳体内，与定位导向单元联动，用于实时采集装置沿预绞丝轴向移动的位移数据，与距离数据配合完成参数解算；定位导向单元为v型槽或定位导轮；存储单元用于存储预绞丝型号数据库，数据库包含不同型号预绞丝的标准螺距值、标准外径值及其对应的公差上限和公差下限，同时存储测量单元所需的算法常数与参数阈值；显示交互单元为触摸屏；数据传输单元为usb、蓝牙或wi-fi接口，实现测量数据、判定结论及时间戳的导出与上位机上传；控制处理单元分别与激光测量单元、位移测量单元、显示交互单元、存储单元和数据传输单元电性连接，控制处理单元内置测量模块，测量模块融合任意无偏估计量方差的最小可能值计算公式和不确定性传递公式完成距离与位移数据的精密解算、测量不确定性量化，同时完成螺距、外径的参数计算，控制处理单元基于测量模块的计算结果实现参数智能判定与数据管理。

4、进一步地，激光测量单元为激光三角反射式测距传感器，采样频率，位移测量单元为高精度旋转编码器，与定位导轮联动，导轮周长为，旋转脉冲数为，编码器每圈脉冲数为，位移值按公式计算：；激光测量单元与位移测量单元的采样频率保持同步，控制处理单元对两路数据进行时序对齐预处理，得到同步数据对，其中的取值为且为整数，为同步采集的测点数量且在预绞丝检测段内均匀分布，为在第个测点下，激光测量单元采集到的装置到预绞丝螺旋表面的距离测量值，为在第个测点下，位移测量单元采集到的检测系统沿预绞丝轴向移动的位移测量值。

5、进一步地，控制处理单元的测量模块基于任意无偏估计量方差的最小可能值计算公式，计算距离数据、位移数据解算的模态参数最小方差下界，实现测量精度的理论量化，具体包括以下过程：

6、步骤一，以同步数据对为基础，构建预绞丝检测的时域测量模型，即为预绞丝螺旋特征的正交模态场叠加；

7、步骤二，对时域测量模型中的阻尼比和基频求偏导数：

8、步骤三，基于费歇耳信息矩阵，在采样间隔→0且时间戳→∞的极限情况下，得到基频和阻尼比的费歇耳信息矩阵闭式解；

9、步骤四，基于任意无偏估计量方差的最小可能值的定义，得到标准化基频和阻尼比的最小方差下限。

10、进一步地，测量模块基于所有测点得到总体费歇耳信息矩阵，实现多测点下的精度量化，得到总体费歇耳信息矩阵利用离散求和到积分的转换和积分公式，得到费歇耳信息矩阵的渐进规律，进而得到标准化基频和阻尼比的最小方差下限，以确定同步采集的测点数量。

11、进一步地，控制处理单元的测量模块基于不确定性传递公式，计算螺距、外径测量结果的不确定性，实现测量结果的精度评估，具体包括以下过程：

12、测量模块采用不确定性传递公式；

13、将螺距计算函数、外径计算函数代入不确定性传递公式，得到螺距测量的标准偏差和外径测量的标准偏差，作为螺距、外径测量结果的不确定性表征值；

14、进一步地，将螺距计算函数、外径计算函数代入不确定性传递公式，得到螺距测量的标准偏差和外径测量的标准偏差具体包括以下过程：

15、预绞丝外径由激光测距基准值和激光测距值唯一决定，外径计算函数为：，为激光测距值；

16、螺距为相邻特征点的位移差，单段螺距的计算函数为：，其中，、为相邻特征点对应的位移值。

17、进一步地，测量模块基于时域测量模型与同步数据对完成预绞丝螺距、外径的实际参数计算具体包括以下过程：

18、通过激光三角反射式测距传感器内置的自适应峰值或谷值识别算法识别预绞丝螺旋特征的波峰点和波谷点；

19、相邻特征点间的螺距实际测量值，为与波峰点相邻的特征点对应的位移值；

20、测量模块分别将螺距、外径的同步数据对与对应的不确定性表征值相减，分别得到螺距、外径的最终测量值，并将螺距、外径的最终测量值同步输出至控制处理单元。

21、进一步地，控制处理单元基于测量模块输出的螺距最终测量值p、外径最终测量值d，以及存储单元中的标准参数与公差范围，实现预绞丝参数的智能判定，判定规则为：

22、若且，则判定为合格；

23、若或，且，则判定为不合格-螺距超差；

24、若或，且，则判定为不合格-外径超差；

25、若或，且或，判定为不合格-双项超差；

26、其中，、分别为螺距的公差下限、上限，、分别为外径的公差下限、上限。

27、相比于现有方案，本发明实现的有益效果：

28、1、本发明能够实现非接触式高效检测，适配现场实操需求：采用手持式装置壳体设计，搭配v型槽或定位导轮的定位导向单元，可便捷贴合预绞丝轴向完成检测操作，适配户外、施工现场等多场景的实操需求；激光测量单元以非接触方式采集距离数据，避免与预绞丝螺旋表面的物理接触造成被测件损伤或检测装置磨损，同时激光测量与位移测量单元同步采样，结合均匀分布的多测点采集模式，大幅提升检测效率，解决了传统人工测量耗时费力、操作繁琐的问题。

29、2、本发明通过构建高精度测量体系，实现测量精度的理论与实际双重量化：系统控制处理单元的测量模块融合任意无偏估计量方差的最小可能值计算公式，通过构建时域测量模型、求解费歇耳信息矩阵闭式解、标准化模态参数最小方差下限，实现了距离、位移数据解算精度的理论量化，明确了测量精度的理论阈值；同时结合不确定性传递公式，对螺距、外径计算函数进行不确定性传播分析，得到测量结果的标准偏差，完成测量结果的实际精度评估，并通过多测点总体费歇耳信息矩阵的构建，进一步优化多测点下的精度量化效果，让测量精度可量化、可评估，解决了传统检测手段精度无理论支撑、结果可靠性无法验证的问题。

30、3、本发明通过精准完成参数解算，降低测量误差：测量模块通过激光测距传感器的自适应峰值或谷值识别算法，精准提取预绞丝螺旋特征的波峰、波谷特征点，结合明确的螺距、外径计算函数完成实际参数解算，并将解算结果与不确定性表征值结合得到最终测量值，有效消除了数据采集与解算过程中的随机误差，大幅提升螺距、外径参数检测的精准度。