一种多路锭子的并行测速方法及相关装置

技术领域

本申请涉及纺纱技术领域，特别涉及一种多路锭子的并行测速方法；还涉及一种多路锭子的并行测速装置、设备以及计算机可读存储介质。

背景技术

细纱工序是纺纱过程中的最后一道工序，用于完成牵伸、加捻与卷绕工作。细纱工序直接影响到成纱质量与纺纱成本。断头率是评价细纱作业环节的重要且有效指标。细纱机单锭在线检测系统的其中一个功能是为了及时发现断头。此外，细纱机单锭在线检测系统还用于实时在线监测细纱机的锭速。细纱机单锭在线检测系统通过安装在每个锭子上的光电传感器来检测环锭纺(一种由锭子和钢领环、钢丝圈进行加捻，由罗拉进行牵伸的机械纺纱方法)中钢丝圈的运转速度，评估细纱机各个锭子的运转情况。快速测量各锭子的转速已日益成为关注的焦点。另外，在快速测量锭子转速的同时减少物理资源占用以及计算负荷，无疑会有利于纺纱工业的发展。

因此，如何快速测量多路锭子的转速，同时减少物理资源占用以及计算负荷已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种多路锭子的并行测速方法，能够快速测量多路锭子的转速，同时减少物理资源占用以及计算负荷。本申请的另一个目的是提供一种多路锭子的并行测速装置、设备以及计算机可读存储介质，均具有上述技术效果。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种多路锭子的并行测速方法，包括：

根据预设周期依次选通各红外光电模组，使选通的所述红外光电模组的红外发射管发射光束，并使选通的所述红外光电模组的光敏接收管接收到的反射信号输入定时器输入通道；

记录第一次完成所述定时器输入通道的输入信号的边沿事件捕获时，定时器的第一计数值，与第N次完成所述定时器输入通道的输入信号的边沿事件捕获时，所述定时器的第二计数值；N为大于1的整数；

根据记录的所述第一计数值与所述第二计数值，计算得到锭子的转速。

可选的，完成一次所述定时器输入通道的输入信号的边沿事件捕获包括：

当检测到预设次数的预设极性的边沿事件时，确定完成一次所述定时器输入通道的输入信号的边沿事件捕获。

可选的，检测所述边沿事件前还包括：

对所述定时器输入通道的输入信号进行有效极性边沿检测，并当检测到预设个数的有效电平后，检测所述边沿事件。

可选的，所述根据记录的所述第一计数值与所述第二计数值，计算得到锭子的转速包括：

根据所述第一计数值与第二计数值，计算得到计数增量；

根据所述计算增量计算得到钢丝圈的转速；

根据所述钢丝圈的转速计算得到相应的所述锭子的转速。

可选的，还包括：

切换所述预设周期。

可选的，还包括：

采样所述定时器输入通道的输入信号；

根据ADC采样值判断是否调整所述红外发射管的发射光强；

若是，则通过逐步调整PWM占空比，逐步调整所述红外发射管的发射光强。

可选的，所述根据ADC采样值判断是否调整所述红外发射管的发射光强包括：

判断所述ADC采样值是否位于预设区间；

若是，则保持所述红外发射管的发射光强不变；

若否，则调整所述红外发射管的发射光强。

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种多路锭子的并行测速装置，包括：

选通模块，用于根据预设周期依次选通各红外光电模组，使选通的所述红外光电模组的红外发射管发射光束，并使选通的所述红外光电模组的光敏接收管接收到的反射信号输入定时器输入通道；

记录模块，用于记录第一次完成所述定时器输入通道的输入信号的边沿事件捕获时，定时器的第一计数值，与第N次完成所述定时器输入通道的输入信号的边沿事件捕获时，所述定时器的第二计数值；N为大于1的整数；

计算模块，用于根据记录的所述第一计数值与所述第二计数值，计算得到锭子的转速。

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种多路锭子的并行测速设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上任一项所述的多路锭子的并行测速方法的步骤。

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一项所述的多路锭子的并行测速方法的步骤。

本申请所提供的多路锭子的并行测速方法，包括：根据预设周期依次选通各红外光电模组，使选通的所述红外光电模组的红外发射管发射光束，并使选通的所述红外光电模组的光敏接收管接收到的反射信号输入定时器输入通道；记录第一次完成所述定时器输入通道的输入信号的边沿事件捕获时，定时器的第一计数值，与第N次完成所述定时器输入通道的输入信号的边沿事件捕获时，所述定时器的第二计数值；N为大于1的整数；根据记录的所述第一计数值与所述第二计数值，计算得到锭子的转速。

可见，本申请所提供的多路锭子的并行测速方法，采用时分复用策略，通过依次选通各红外光电模组，使各红外光电模组依次工作，检测各个锭子的转速，可以实现在单位时间内测量得到各个锭子的转速。另外，各个红外光电模组依次选通，可以只占用一路定时器输入通道，由此可以极大的减少物理资源占用与计算负荷。

本申请所提供的多路锭子的并行测速装置、设备以及计算机可读存储介质均具有上述技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例所提供的一种多路锭子的并行测速方法的流程示意图；

图2为本申请实施例所提供的一种红外光电模组示意图；

图3为本申请实施例所提供的一种多路锭子的并行测速框架示意图；

图4为本申请实施例所提供的一种PWM自适应调控示意图；

图5为本申请实施例所提供的一种多路锭子的并行测速装置的示意图；

图6为本申请实施例所提供的一种多路锭子的并行测速设备的示意图。

具体实施方式

本申请的核心是提供一种多路锭子的并行测速方法，能够快速测量多路锭子的转速，同时减少物理资源占用以及计算负荷。本申请的另一个核心是提供一种多路锭子的并行测速装置、设备以及计算机可读存储介质，均具有上述技术效果。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参考图1，图1为本申请实施例所提供的一种多路锭子的并行测速方法的流程示意图，参考图1所示，该方法主要包括：

S101：根据预设周期依次选通各红外光电模组，使选通的所述红外光电模组的红外发射管发射光束，并使选通的所述红外光电模组的光敏接收管接收到的反射信号输入定时器输入通道；

本实施例采用时分复用策略测量单位时间内各路锭子的转速。各红外光电模组连接于同一路多选一控制器，多选一控制器的输入为多路，输出为一路。多选一控制器负责择一的将选通的一路红外光电模组的输出的反射信号输入到定时器输入通道。

红外光电模组包括红外发射管与光敏接收管。可选取红外二极管作为红外发射管发射光源。红外发射管发出光束至钢领环的外侧面，光敏接收管将接收反射光束，并把光信号转换成电信号。当钢丝圈进入接收区域后，由于钢丝圈表面的反射作用，会使得光敏接收管的响应曲线发生一小段细微的陡变，进一步通过分析陡变的频次而最终得到锭子的转速。

其中，为了降低功耗，可以独立控制各红外光电模组的工作电压，每次选通一路红外光电模组，只为选通的红外光电模组供电，使选通的红外光电模组工作。

例如，参考图2所示，红外光电模组包括8路。IN1至IN8分别表示8路红外光电模组输入到多选一控制器的反射信号，多选一控制器择一的将IN1至IN8输入到定时器输入通道。由上至下，根据预设周期依次选通各路红外光电模组。当选通第一路红外光电模组时，第一路红外光电模组工作，多选一控制器将第一路红外光电模组的输出IN1输入到定时器输入通道。当选通第二路红外光电模组时，第二路红外光电模组工作，多选一控制器将第二路红外光电模组的输出IN2输入到定时器输入通道。依次类推，最后选通第八路红外光电模组时，第八路红外光电模组工作，多选一控制器将第八路红外光电模组的输出IN1输入到定时器输入通道。

另外，为了减少物理资源的占用与计算负荷，可以只占用定时器的一路输入通道，无论选通哪一路红外光电模组，多选一控制器均会将选通的红外光电模组输出的反馈信号输入同一路定时器输入通道。

本实施例所提供的多路锭子的并行测速方法可以基于STM32、GD32等微控制器实现。如表1所示，STM32系列微控制器共有8个定时器，分为基本定时器、通用定时器与高级定时器。

表1

可以选择高级定时器与通用定时器的任意一个定时器进行计数与输入捕捉。首先对所选择的定时器进行初始化，主要包括GPIO与相应的输入通道定义、极性边沿定义、中断配置等。其中，仅在检测到极性边沿跳变时触发中断响应，而计数溢出时禁止使能中断。

S102：记录第一次完成所述定时器输入通道的输入信号的边沿事件捕获时，定时器的第一计数值，与第N次完成所述定时器输入通道的输入信号的边沿事件捕获时，所述定时器的第二计数值；N为大于1的整数；

在设定边沿触发方式的基础上，当第一次完成定时器输入通道的边沿事件捕获后，记录定时器的第一计数值为T1，并清除中断标志位。当第N次完成定时器输入通道的边沿事件捕获后，记录定时器的计数值为T2。首次捕获的边沿事件可能为上升沿也可能为下降沿。第N次捕获的边沿事件可能为上升沿也可能是下降沿。

设定的边沿触发方式可以为上升沿，也可以为下降沿。当边沿触发方式为上升沿时，捕获的为上升沿。当边沿触发方式为下降沿时，捕获的为下将沿。

为了减少误触发引起的计算扰动，提高边沿检测的可靠性，在一种具体的实施方式中，完成一次所述定时器输入通道的输入信号的边沿事件捕获包括：当检测到预设次数的预设极性的边沿事件时，确定完成一次所述定时器输入通道的输入信号的边沿事件捕获。检测所述边沿事件前还包括：对所述定时器输入通道的输入信号进行有效极性边沿检测，并当检测到预设个数的有效电平后，检测所述边沿事件。

具体而言，首先可对定时器输入通道上的输入信号进行滤波。然后进行有效极性边沿检测。当以一定的采样频率检测到预设个数的有效电平后，确认为有效极性边沿信号。进而检测边沿事件，当检测到预设次数的预设极性的边沿事件后，触发一次边沿事件捕获，即完成了一次边沿事件捕获。完成一次边沿时间捕获的同时将定时器的自动装载计数器的计数值锁存至相应的捕获/比较寄存器中，将状态寄存器的标志位置为1，并使能中断响应。

例如，预设次数为3次，预设极性为上升沿，当检测到3次上升沿后，认为完成了一次边沿事件捕获，且此时完成的是上升沿捕获。

S103：根据记录的所述第一计数值与所述第二计数值，计算得到锭子的转速。

红外光电模组与锭子一一对应。选通的红外光电模组向对应的钢领环发射光束，通过执行上述步骤，最终计算得到该红外光电模组对应的锭子的转速。通过周期性的选通各红外光电模组，执行上述步骤，可以计算出单位时间内各路锭子的转速。

在一种具体的实施方式中，所述根据记录的所述第一计数值与所述第二计数值，计算得到锭子的转速的方式为：

根据所述第一计数值与第二计数值，计算得到计数增量；

根据所述计算增量计算得到钢丝圈的转速；

根据所述钢丝圈的转速计算得到相应的所述锭子的转速。

具体而言，假设自动重载寄存器的重载值为T。

当计数模式为向上计数时，按照如下公式计算得到计数增量：

当计数模式为向下计数时，按照如下公式计算得到计数增量：

假设微控制器的系统时钟频率为H，预分频器对系统时钟进行p次分频后作为定时器的时钟源，计数增量为ΔT，则依据n

进一步，依据

为了更好的满足捕获实时性、可靠性的需求，在一种具体的实施方式中，还包括：切换所述预设周期。

具体而言，本实施例设置有多个预设周期，分别对应锭子转动的不同频率区间。根据锭子转动的频率区间，可相适应的切换预设周期。

例如，设置快、中、低档三个预设周期，分别对应锭子转动频率区间(f

进一步，为了克服光电器件的技术参数离散性较大的问题，提高光电器件的检测准确性，在一种具体的实施方式中，还包括：

采样所述定时器输入通道的输入信号；

根据ADC采样值判断是否调整所述红外发射管的发射光强；

若是，则通过逐步调整PWM占空比的，逐步调整所述红外发射管的发射光强。

参考图3所示，对定时器输入通道进行ADC采样，并根据ADC采样值判断是否需要调整红外发射管的发射光强。如果需要，则调整红外发射管的发射光强。相反，如果不需要，则保持红外发射管的发射光强不变。其中，当选通某一路红外光电模组后，独立控制该路红外光电模组的红外发射管的发射光强。

参考图4所示，调整红外发射管的发射光强的方式为：以一定增量逐步调整PWM的占空比，PWM生成器生成相应占空比的PWM脉冲，PWM脉冲经过RC滤波后输出模拟信号，进而控制相应的红外发射管的发射光强。该增量式逐步调整发射光强的方式，能够较好地避免因某次或连续几次外部扰动而引起红外发射管的发射光强出现陡变的现象。

针对不同类型的光敏接收管，红外发射管的发射光强的调节方式可以如下：

当红外光电模组的光敏接收管采用光敏三极管时，如果ADC采样值偏大，则逐步增加PWM占空比，进而逐步增加红外发射管的发射光强；反之，如果ADC采样值偏小，则逐步降低PWM占空比，进而逐步降低红外发射管的发射光强。

当红外光电模组的光敏接收管采用光敏二极管时，如果ADC采样值偏大，则逐步降低PWM占空比，进而逐步降低红外发射管的发射光强；反之，如果ADC采样值偏小，则逐步增加PWM占空比，进而逐步增加红外发射管的发射光强。

其中，在一种具体的实施方式中，根据ADC采样值判断是否调整所述红外发射管的发射光强的方式可以为：

判断所述ADC采样值是否位于预设区间；

若是，则保持所述红外发射管的发射光强不变；

若否，则逐步调整所述红外发射管的发射光强。

预设区间可以根据实际需要进行差异性设置，本申请对此不做限定。

综上所述，本申请所提供的多路锭子的并行测速方法，采用时分复用策略，通过依次选通各红外光电模组，使各红外光电模组依次工作，检测各个锭子的转速，可以实现在单位时间内测量得到各个锭子的转速。另外，各个红外光电模组依次选通，可以只占用一路定时器输入通道，由此可以极大的减少物理资源占用与计算负荷。

本申请还提供了一种多路锭子的并行测速装置，下文描述的该装置可以与上文描述的方法相互对应参照。请参考图5，图5为本申请实施例所提供的一种多路锭子的并行测速装置的示意图，结合图5所示，该装置包括：

选通模块10，用于根据预设周期依次选通各红外光电模组，使选通的所述红外光电模组的红外发射管发射光束，并使选通的所述红外光电模组的光敏接收管接收到的反射信号输入定时器输入通道；

记录模块20，用于记录第一次完成所述定时器输入通道的输入信号的边沿事件捕获时，定时器的第一计数值，与第N次完成所述定时器输入通道的输入信号的边沿事件捕获时，所述定时器的第二计数值；N为大于1的整数；

计算模块30，用于根据记录的所述第一计数值与所述第二计数值，计算得到锭子的转速。

在上述实施例的基础上，作为一种具体的实施方式，完成一次所述定时器输入通道的输入信号的边沿事件捕获的方式为：

当检测到预设次数的预设极性的边沿事件时，确定完成一次所述定时器输入通道的输入信号的边沿事件捕获。

在上述实施例的基础上，作为一种具体的实施方式，还包括：

有效极性边沿检测模块，用于在检测所述边沿事件前，对所述定时器输入通道的输入信号进行有效极性边沿检测，并当检测到预设个数的有效电平后，检测所述边沿事件。

在上述实施例的基础上，作为一种具体的实施方式，所述计算模块30包括：

计数增量计算单元，用于根据所述第一计数值与第二计数值，计算得到计数增量；

钢丝圈转速计算单元，用于根据所述计算增量计算得到钢丝圈的转速；

锭子转速计算单元，用于根据所述钢丝圈的转速计算得到相应的所述锭子的转速。

在上述实施例的基础上，作为一种具体的实施方式，还包括：

周期切换模块，用于切换所述预设周期。

在上述实施例的基础上，作为一种具体的实施方式，还包括：

采样模块，用于采样所述定时器输入通道的输入信号；

判断模块，用于根据ADC采样值判断是否调整所述红外发射管的发射光强；

调整模块，用于若是，则通过逐步调整PWM占空比的，逐步调整所述红外发射管的发射光强。

在上述实施例的基础上，作为一种具体的实施方式，所述判断模块具体用于：

判断所述ADC采样值是否位于预设区间；

若是，则保持所述红外发射管的发射光强不变；

若否，则调整所述红外发射管的发射光强。

本申请所提供的多路锭子的并行测速装置，采用时分复用策略，通过依次选通各红外光电模组，使各红外光电模组依次工作，检测各个锭子的转速，可以实现在单位时间内测量得到各个锭子的转速。另外，各个红外光电模组依次选通，可以只占用一路定时器输入通道，由此可以极大的减少物理资源占用与计算负荷。

本申请还提供了一种多路锭子的并行测速设备，参考图6所示，该设备包括存储器1和处理器2。

存储器1，用于存储计算机程序；

处理器2，用于执行计算机程序实现如下的步骤：

根据预设周期依次选通各红外光电模组，使选通的所述红外光电模组的红外发射管发射光束，并使选通的所述红外光电模组的光敏接收管接收到的反射信号输入定时器输入通道；记录第一次完成所述定时器输入通道的输入信号的边沿事件捕获时，定时器的第一计数值，与第N次完成所述定时器输入通道的输入信号的边沿事件捕获时，所述定时器的第二计数值；N为大于1的整数；根据记录的所述第一计数值与所述第二计数值，计算得到锭子的转速。

对于本申请所提供的设备的介绍请参照上述方法实施例，本申请在此不做赘述。

本申请还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时可实现如下的步骤：

根据预设周期依次选通各红外光电模组，使选通的所述红外光电模组的红外发射管发射光束，并使选通的所述红外光电模组的光敏接收管接收到的反射信号输入定时器输入通道；记录第一次完成所述定时器输入通道的输入信号的边沿事件捕获时，定时器的第一计数值，与第N次完成所述定时器输入通道的输入信号的边沿事件捕获时，所述定时器的第二计数值；N为大于1的整数；根据记录的所述第一计数值与所述第二计数值，计算得到锭子的转速。

该计算机可读存储介质可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

对于本申请所提供的计算机可读存储介质的介绍请参照上述方法实施例，本申请在此不做赘述。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置、设备以及计算机可读存储介质而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上对本申请所提供的多路锭子的并行测速方法、装置、设备以及计算机可读存储介质进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围。