本发明涉及DANNER(丹纳)水平拉管技术领域，尤其涉及一种DANNER水平拉管生产中玻璃管直径调节装置。
背景技术：
在DANNER水平拉管的生产过程中，玻璃管要保证直径的一致性。直径的一致性受玻璃液温度、拉管机速度的稳定性以及玻璃管内部吹气装置的稳定性影响。玻璃液温度一般采用按偏差的比例(P)、积分(I)和微分(D)进行控制的PID控制进行调节，稳定性能够得到保证。目前比较先进的设备已经采用伺服电机闭环控制拉管机速度，拉管机速度的稳定性也可以得到保证。
在吹气装置中，目前行业内普遍采用风机变频调节，将空气吹入一个储气罐，储气罐上部设有一个手动排气阀，依靠手动调节阀门位置得到较稳定的所需压力的气体，该气体吹入玻璃管内部，来调节玻璃管直径。
上述吹气装置的缺点为：不能保证气体的洁净，玻璃管内部会含有一定的微尘颗粒，影响玻璃管的使用；再就是装置调节采用手动调节，吹气压力及流量不能得到保证，玻璃管直径在生产中会较大波动，不能生产高精度玻璃管产品。
技术实现要素：
本发明的实施例提供了一种DANNER水平拉管生产中玻璃管直径调节装置，以实现有效地保证玻璃管直径的稳定性。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。
本发明提供了如下方案：
一种DANNER水平拉管生产中的玻璃管直径调节装置，包括：过滤减压装置、电动阀门、拉管驱动机吹气接口、控制器和激光测径装置；
所述的过滤减压装置，用于接收外部输入的高压压缩空气，对高压压缩空气进行过滤处理并进行减压稳压，输出低压气体给所述的电动阀门；
所述的电动阀门，用于根据所述控制器传输过来的控制信号中携带的阀门位置开度信息调整自身的阀门开度，依据调整后的阀门开度输出对应流量的低压洁净气体给拉管驱动机吹气接口；
所述的拉管驱动机吹气接口，用于将所述电动阀门传输过来的低压气体通过此接口吹入玻璃管内部，不同流量的吹气将产生不同的玻璃管直径；
所述的激光测径装置，用于通过激光测量玻璃管的直径，通过预先设定的转换公式将测出的玻璃管的直径转换为相对应的电信号，将电信号传输给控制器；
所述的控制器，用于通过PID控制过程中将所述激光测径装置传输过来的电信号转换为电动阀门的阀门位置开度信息，将携带所述阀门位置开度信息的控制信号传输给所述电动阀门。
进一步地，所述的过滤减压装置，用于接收外部输入的高压压缩空气，对高压压缩空气进行过滤处理并进行减压稳压，输出拉管工艺所需低压气体给电动阀门。
进一步地，所述的激光测径装置，用于安装在DANNER水平拉管玻璃管的成型部位，包括激光的发射窗口和接收窗口，发射窗口对着玻璃管发射激光，接收窗口接收激光；
设激光的标准强度为I1,标准长度为L1，接收窗口接收到的激光的强度为I2，则玻璃管的直径
设玻璃管的初始设定直径为L0，测量的玻璃管直径为L2，偏差范围±δ。
直径偏差百分比：A的范围设定在±1之间
激光测径装置输出的电信号的强度S的计算公式如下：
S＝B+C×A
其中B和C为设定的信号强度。
进一步地，所述的控制器，用于接收到激光测径装置传输过来的电信号后，提取所述电信号的强度数值，通过PID运算的转换公式将所述电信号的强度数值转换为控制信号的强度数值，输出控制信号给电动阀门，所述控制信号的强度数值作为阀门位置开度信息。
进一步地，所述的电动阀门，用于通过处理器获取接收到的控制信号的强度数值，根据预先设定的转换公式将所述控制信号的强度数值转换为对应的阀门0～100％开度位置信息，根据所述阀门0～100％开度位置信息调整自己的阀门开度，依据调整后的阀门开度输出对应流量的低压洁净气体给拉管驱动机吹气接口。
进一步地，所述的电动阀门，还用于当所述控制信号的强度数值为4mA，对应阀门关闭位置；当所述控制信号的强度数值为20mA及以上时，对应阀门100％打开位置；当控制信号的强度数值在4～20mA之间的变动，阀门开度在0％到100％之间相应的线性变动。
由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例的装置通过激光测径装置实时测量玻璃管的直径，并转换为电信号传输给控制器，控制器将携带阀门位置开度信息的控制信号传输给电动阀门，构成了一套玻璃管直径的自动调节系统，使用经过过滤减压后的压缩空气提供稳定压力的洁净气体，依据玻璃管直径的变化使吹入玻璃管内部的气体流量自动进行相应的改变，以保证玻璃管直径的稳定性。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种DANNER水平拉管生产中的玻璃管直径调节装置的结构图，图中，过滤减压装置1、电动阀门2、拉管驱动机吹气接口3、控制器4和激光测径装置5。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
本发明实施例提供了一种DANNER水平拉管生产中的玻璃管直径调节装置，使用经过过滤减压后的压缩空气提供稳定压力的洁净气体，依据玻璃管直径的变化，使吹入玻璃管内部的气体流量进行相应的改变，以保证玻璃管直径的稳定性。本装置使用PID(proportion、integral、derivative，比例积分导数)控制器控制及高精度电动阀门，玻璃管直径的波动将大幅减小。
DANNER水平拉管生产中的玻璃管直径调节装置的结构示意图如图1所示，包括如下的单元：过滤减压装置1、电动阀门2、拉管驱动机吹气接口3、控制器4和激光测径装置5。下面分别介绍各个单元的功能。
过滤减压装置1，用于接收外部输入的高压压缩空气，对高压压缩空气进行过滤处理并进行减压稳压，输出拉管工艺所需低压洁净气体给电动阀门2。
过滤减压装置1与电动阀门2之间的连接方式为管路连接，过滤减压装置1为目前市面上常用的过滤减压阀。
电动阀门2，可以为高精度电动阀门2，用于根据控制器4传输过来的控制信号中携带的阀门位置开度信息，调整自身的阀门开度。依据调整后的阀门开度输出对应流量的低压洁净气体给拉管驱动机吹气接口3。
电动阀门2与拉管驱动机吹气接口3采用软管连接，与控制器4之间为信号电缆连接。电动阀门2就是由电动执行机构和调节阀连接组合后经过机械连接装配、调试安装构成的电动调节阀。电动调节阀执行器内含饲服功能，接受统一的4-20mA或1-5V·DC的标准信号，将电流信号转变成相对应的直线位移，自动地控制调节阀开度，达到对管道内流体的压力、流量、温度、液位等工艺参数的连续调节。动作原理:电机电源220VAC或者380VAC，控制信号4～20mA，阀里面有控制器，控制器把电流信号转换为步进电机的角行程信号，电机转动，由齿轮，杠杆，或者齿轮加杠杆，带动阀杆运作，实现直行程或角行程。反馈:电机运行，通过齿轮运转，由三接头的滑动变阻器输出阀门的位置开度信号。
拉管驱动机吹气接口3，用于将电动阀门2传输过来的低压洁净气体通过此接口吹入玻璃管内部，以使玻璃管保持圆形，不同流量的吹气将产生不同的玻璃管直径。吹入玻璃管内部的气体的流量越大，则玻璃管的直径越大。
拉管驱动机吹气接口3与玻璃管之间的连接方式：DANNER水平拉管采用一根中空的耐火材料旋转管进行拉制，旋转管正常情况下匀速转动，玻璃液在旋转管中下部外侧均匀缠绕形成管状玻璃液，在旋转管端部将玻璃液向外拉动，即形成玻璃管。在旋转管后部安装一套密封可旋转吹气装置，将气体由此吹入旋转管内部，气体经过旋转管进入拉制中的玻璃管，以保证玻璃管在冷却过程中(此时玻璃管比较柔软，冷却后定型)的直径和圆度。此吹气接口为拉管驱动机标准组件。
激光测径装置5，用于通过激光测量玻璃管的直径，通过预先设定的转换公式将测出的玻璃管的直径转换为相对应的电信号，将电信号传输给控制器。
激光测径装置包括激光测径检测部分及控制部分组成，安装方式为支架式安装，玻璃管从激光发射装置和接收装置之间垂直通过。激光测径装置5与控制器4之间采用信号电缆连接。
控制器4，用于在PID控制过程中，通过转换公式将上述电信号转换为电动阀门2的阀门位置开度信息，将携带上述阀门位置开度信息的控制信号传输给电动阀门2。上述控制器4可以为PID控制器。控制器4可以是PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)或者带PID控制的调节器。
基于图1所示的装置，本发明实施例的DANNER水平拉管生产中的玻璃管直径调节装置的具体工作过程包括：压缩空气经过一套过滤减压装置，将高压气体调整为玻璃管生产中所需的低压气体，低压气体经过一套高精度电动阀门调节进气流量后，吹入玻璃管内部。不同流量的吹气将产生不同的玻璃管直径。吹入玻璃管内部的气体的流量越大，则玻璃管的直径越大。
在DANNER水平拉管玻璃管成型部位安装一套激光测径装置，该激光测径装置按照设定时间间隔测量玻璃管的直径。激光测径装置现在有一套成熟的技术。在激光测径装置中有两个标准透明窗口，一侧用于激光发射，一侧用于激光接收。激光以扫描形式对着玻璃管发射激光，从发射窗口发出，由上向下扫描，由接收窗口接收激光信号。激光频率设定在200～400Hz，在没有物体阻挡的情况下，接收窗口检测到和发射激光信号相同的标准强度的激光的时间为标准时间，窗口长度为标准长度。当有圆柱形物体(即玻璃管)位于两个标准窗口之间时(不得超出标准窗口范围)，接收窗口将会接收到较弱强度的激光信号(依据透光率强度不同)。依据激光强度不同的时间对比，测得该物体的直径与标准长度之间比值计算出物体的直径。
设标准强度为I1,接收窗口接收到的较弱强度为I2，标准长度为L1，则玻璃管的直径
在激光测径装置中设定玻璃管的初始直径值，以及允许偏差范围。玻璃管的直径范围的下限对应激光测径装置输出的电信号的强度下限，玻璃管的直径范围的上限对应激光测径装置输出的电信号的强度上限，在实际应用中，对应III型仪表输出信号，强度上限为4mA，强度下限为20mA。将测量得到的玻璃管直径与设定直径差值与偏差范围比较，按百分比形式输出4～20mA之间的对应数值强度的电信号。这是偏差信号输出模式。
设玻璃管的初始设定直径为L0，测量的玻璃管直径为L2，偏差范围±δ。
直径偏差百分比：A的范围设定在±1之间
激光测径装置输出的电信号的强度S的计算公式如下：
S＝B+C×A
其中B和C为设定的信号强度，比如，上述B可以为12mA，C可以为8mA，
因为需要S的值范围为4mA～20mA，所以S的范围宽度为16mA，因为A的范围设定在±1之间，范围宽度为2，因此C设为8mA；C×A为±8mA，因此B为12mA，S才能得到4mA～20mA。
控制器根据接收到的激光测径装置传输过来的电信号通过PID控制过程，输出一个携带阀门位置开度信息的控制信号给电动阀门。这是现在的调节器的常用功能，依据外部4～20mA标准信号或其它温度、压力、流量等信号，经过软件处理，进行PID运算，给出处理结果进行输出，一般为反向输出，输入信号越大，输出信号就越小。对应III型仪表输出信号，输出一般为4～20mA标准信号。
在实际应用中，阀门位置开度信息可以通过控制信号的强度数值来表示。PID运算依据生产不同品种产品对P值、I值、D值做不同的调整。经验数据，没有具体的说明。因为不同产品对吹气量的要求不同。对于直径控制信号来说，直径偏差信号S都是4～20mA，对于一种小规格产品，标准吹气开度可能在30％，调整幅度5％，那么吹气开度范围为25～35％，控制信号数值就为8mA～9.6mA；对于一种大规格产品，标准吹气开度有可能达到80％开度，调整幅度5％，那么吹气开度范围为75～85％，控制信号数值就为16mA～17.6mA。因此没有具体运算数值。只能在生产中依据经验值去实时调整。
高精度电动阀门为4～20mA标准信号输入，经过阀门自带处理器进行处理。电动阀门根据接收到的控制信号中的阀门位置开度信息进行高精度调节，过阀门自带处理器获取控制信号的强度数值，根据预先设定的转换公式将控制信号的强度数值转换为对应的阀门0～100％开度位置信息，根据开度位置信息调整自己的阀门开度，依据调整后的阀门开度输出对应流量的低压洁净气体给拉管驱动机吹气接口。
上述转换公式可以为：控制信号的强度数值4mA对应阀门开度0％，对应阀门关闭位置，控制信号的强度数值20mA对应阀门开度100％，对应阀门100％打开位置。当控制信号的强度数值在4～20mA之间的变动，阀门开度在0％到100％之间相应的线性变动。
通过拉管驱动机吹气接口将低压洁净气体吹入玻璃管内部，以使玻璃管保持圆形，不同流量的吹气将产生不同的玻璃管直径。吹入玻璃管内部的气体的流量越大，则玻璃管的直径越大。
在实际应用中，可以依据生产品种的不同，手动调整过滤减压装置的输出压力，在控制器中设定生产品种的玻璃管标准直径范围，及相应PID控制数据，然后控制器会依据相应数据自动调整玻璃管吹气的流量，达到玻璃管直径的自动调整。
综上所述，本发明实施例的装置通过激光测径装置实时测量玻璃管的直径，并转换为电信号传输给控制器，控制器将携带阀门位置开度信息的控制信号传输给电动阀门，构成了一套玻璃管直径的自动调节系统，使用经过过滤减压后的压缩空气提供稳定压力的洁净气体，依据玻璃管直径的变化使吹入玻璃管内部的气体流量自动进行相应的改变，以保证玻璃管直径的稳定性。
本发明实施例的装置使用PID控制及高精度电动阀门，玻璃管直径的波动将大幅减小。
本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的部件可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的部件可以合并为一个部件，也可以进一步拆分成多个子部件。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。