用于测量送丝机构的旋转的系统和方法与流程

背景技术：

本公开大体涉及焊接系统，且更确切地说，涉及一种用于测量送丝器中的送丝机构的旋转的系统。

焊接为在各种行业和应用中已日益变得普遍存在的工艺。虽然此类工艺在某些情况下可为自动化的，但针对手动焊接操作的大量应用持续存在。此类焊接操作依赖于多种类型的设备来确保焊接消耗品(例如，送丝、保护气体等)的供应在所要的时间按适当的量被提供到焊接件。举例来说，气体金属电弧焊(gmaw)通常依赖于送丝器来确保恰当的送丝到达焊炬。

此类送丝器利于将焊丝按所要的送丝速率从焊丝线轴通过一对进给辊馈送到焊炬。进给辊中的至少一个——驱动辊，由电动机驱动以将焊丝移动通过送丝器。一些送丝器装备有被设计以测量进给辊的旋转的系统，以便检测从送丝器输出的焊丝的线性速度。然而，这些现有测量系统常包括昂贵的光学组合件，所述光学组合件利用相对大量功率且难以在有灰尘或污染的环境中操作。

技术实现要素：

在实施例中，一种进给辊旋转测量系统包括电压调揩振荡器(vto)，电压调揩振荡器具有相互耦合的电容器和电感器。所述vto被配置以安置在送丝器的进给辊的表面中形成的具有一定形状的特征附近。所述进给辊旋转测量系统还包括锁相环(pll)控制器，其电耦合到所述vto且被配置以确定校正电压且将校正电压发送到所述vto以将所述vto维持在所要的振荡频率。所述进给辊旋转测量系统进一步包括处理器，其耦合到所述pll控制器，且被配置以从所述pll控制器接收指示所述校正电压的信号且至少部分基于所述接收的信号计算所述进给辊的旋转速度。

在另一实施例中，一种送丝器包括进给辊，其被配置以相对于所述送丝器的外壳旋转。所述进给辊包括形成到所述进给辊的表面内的具有一定形状的特征。所述送丝器还包括安置在所述进给辊的所述表面附近的第一频率振荡器。所述第一频率振荡器包括相互耦合的电容器和电感器。所述送丝器进一步包括控制器，其电耦合到所述第一频率振荡器且被配置以确定校正电压且将校正电压发送到所述第一频率振荡器以将所述第一频率振荡器维持在所要的振荡频率。此外，所述送丝器包括处理器，其耦合到所述控制器且被配置以从所述控制器接收指示所述校正电压的信号且至少部分基于所述接收的信号计算所述进给辊的旋转速度。

在再一实施例中，一种方法包括相对于送丝器外壳旋转送丝器的进给辊以将焊丝移动通过所述送丝器。所述进给辊包括形成到所述进给辊的表面内的至少一个具有一定形状的特征。所述方法还包括维持被安置到所述进给辊附近的电压调揩振荡器(vto)的频率，上述动作基于由耦合至vto的锁相环(pll)控制器确定的校正电压，所述校正电压至少部分基于所述进给辊的所述至少一个具有一定形状的特征相对于所述vto的运动。此外，所述方法包括经由耦合到所述pll控制器的处理器，至少部分基于所述校正电压来计算所述进给辊的旋转速度。

附图说明

当参阅附图阅读以下详细描述时，本公开的这些和其他特征、方面和优势将变得更好地被理解，在附图中，相同附图标记贯穿所有附图表示相同部分，其中：

图1为根据本公开的实施例的利用可包括辊旋转测量系统的送丝器的焊接系统的示意图；

图2为根据本公开的实施例的图1的送丝器的某些组件的示意性框图；

图3为根据本公开的实施例的可在图2的送丝器中使用的辊旋转测量系统的示意性框图；

图4为根据本公开的实施例的图2的送丝器的某些组件的示意性俯视图；

图5为根据本公开的实施例的可在图2的送丝器中使用的辊旋转测量系统的示意性框图；

图6为根据本公开的实施例的可用于图2的送丝器中的正交检测的辊旋转测量系统的示意性框图；

图7为根据本公开的实施例的可在图2到图5的辊旋转测量系统中使用的进给辊的侧视图；

图8为根据本公开的实施例的用于操作图2到图5的辊旋转测量系统的方法的工艺流程图；

图9为根据本公开的实施例的可在图2的送丝器中使用的另一辊旋转测量系统的示意性框图；

图10为根据本公开的实施例的可在图2的送丝器中使用的另一辊旋转测量系统的示意性框图；以及

图11为根据本公开的实施例的用于操作图10的辊旋转测量系统的方法的工艺流程图。

具体实施方式

目前公开的实施例是针对用于通过测量送丝器中的一个或多个进给辊的旋转来检测来自焊接送丝器的焊丝的送丝速度的系统和方法。在一些现有的送丝速度检测系统中，检测组件触碰焊丝或用以推动焊丝通过送丝器的进给辊中的一个或多个。然而，这可能导致送丝器的不合需要的降速和送丝器的繁杂的设置。在其他现有送丝速度检测系统中，使用光学感测装置在不触碰进给辊的情况下来检测进给辊上的标记。此类光学系统通常在干净的环境中良好地操作，但灰尘或其他污染物的存在可能降低感测标记的清晰度，从而导致不准确的测量结果。另外，这些光学系统通常不具有长的寿命，因为为了提供用于检测的光而对led供电，这些光学系统具有相对高的功率要求。光学系统有时被配置以提供正交检测，以便确定进给辊的旋转速度和旋转方向两者。然而，将此类光学正交组合件制造和组装到送丝器中代价相对较高。

因此，现在认识到，克服这些缺点的辊旋转测量系统是需要的。目前公开的实施例被设计成解决这些需求，如以下详细地描述的。目前公开的实施例包括用于测量送丝器中的一或多个进给辊的旋转的系统和方法。具体地说，送丝器可装备有辊旋转测量系统，所述辊旋转测量系统使用电压调揩振荡器(vto)和锁相环(pll)控制器以确定一个或多个进给辊的旋转速度。对应的进给辊可被制造成具有当将进给辊装设于送丝器中时在vto的方向上延伸的凹坑或凸起。vto电路的电感或电容在进给辊旋转时受到进给辊中存在的每一凹坑或凸起的影响。pll控制器可将校正信号发送到vto以校正电感或电容中的干扰，且pll控制器可将一信号发送到第二控制器，该信号指示被发送到vto的校正信号。第二控制器然后可基于在给定时间上检测到的干扰的数目、在进给辊上的凹坑或凸起的数目和进给辊的半径来计算移动通过进给辊的焊丝的线性速度。

目前公开的测量系统和方法允许可在送丝器中装设的相对价廉的辊旋转测量系统。辊旋转测量系统相比现有光学系统可在较低功率下运行，这是由于不涉及led，同时仍允许正交检测。另外，公开的辊旋转测量系统可在有灰尘以及干净的环境中操作，这是由于检测不依赖于光学测量。更进一步地，公开的系统不接触进给辊或正移动通过送丝器的焊丝，因此维持进给辊旋转相对准确的测量结果并因此维持送丝速度的相对准确的测量结果。

现转向附图，图1为可包括根据目前技术的辊旋转测量系统的焊接系统10的实施例的示意图。焊接系统10被设计成在工件14上产生焊弧12。焊弧12可以是任何类型的焊接，且可按任何所要的方式取向，包括金属惰性气体(mig)、金属活性气体(mag)、各种波形、级联设置等等。焊接系统10包括电力供应器16，其将通常耦合到电源18(例如，电网)。当然，可利用其他电源，包括发电机、发动机驱动的电源机组等等。在图示的实施例中，送丝器20耦合到气体源22和电力供应器16，且将焊丝24供应到焊炬26。焊丝24被馈送通过焊炬26且用以建立沉积于工件14上的焊弧12。

送丝器20将通常包括控制电路系统28，其调节焊丝24从线轴30的馈送且对电力供应器16的输出作出命令。线轴30将含有在焊接操作期间消耗的焊丝24的长度。焊丝24由焊丝驱动组合件32推进，这通常在控制电路系统28的控制下通过电动机的使用来完成。焊丝驱动组合件32可利用辊旋转测量系统来检测用以将焊丝24移动通过送丝器20的旋转中的进给辊的速度。工件14由连接到工作电缆36的夹具34耦合到电力供应器16以当在焊炬26与工件14之间建立焊弧12时使电路完整。

将焊炬26布置在最接近工件14的位置处允许由电力供应器16提供且被导引到焊炬26的电流从焊炬26到工件14起电弧。如上所述，此起电弧使包括电力供应器16、焊炬26、工件14和工作电缆36的电路完整。确切地说，在操作中，电流从电力供应器16传送到焊炬26，到工件14，工件14通常经由工作电缆36连接回到电力供应器16。起电弧产生相对大量的热量，该热量使工件14的部分和焊丝24的填料金属转变到熔融状态，从而形成焊接件。

为了保护焊接区域在焊接期间不被氧化或污染，为了增强电弧性能，且为了改善所得的焊接件，焊接系统10也将惰性保护气体从气体源22馈送到焊炬26。然而，值得注意地，除了惰性保护气体之外，或代替惰性保护气体，还可使用用于保护焊接位置的多种保护材料，包括活性气体和颗粒固体。

图2为图1的送丝器20的某些组件的实施例的框图。在某些实施例中，从线轴30供应焊丝24，所述线轴30可经由线轴座架42安装在送丝器20内。焊丝驱动组合件32利于按针对焊接应用的所要的速率将焊丝24从线轴30到焊炬26渐进馈送。提供电动机46，所述电动机46与两个进给辊48和50相接合以将焊丝24从送丝器20朝向焊炬26推动。实践中，进给辊中的一个(即，驱动辊)48机械耦合到电动机46且由电动机46旋转以从送丝器20驱动焊丝24，同时匹配的进给辊(即，从动辊)50朝向驱动辊48偏压，以维持两个进给辊48、50与焊丝24之间的接触。进给辊48和50可支撑于送丝器20的焊丝驱动组合件外壳52上。驱动辊48和从动辊50都被配置以相对于焊丝驱动组合件外壳52旋转。图示的实施例展示一对进给辊48和50，但在某些实施例中，送丝器20可包括多对此类进给辊。

除了机械组件之外，送丝器20还包括控制电路系统28，其尤其用于控制焊丝24通过送丝器20的送丝速度。在某些实施例中，处理电路系统56耦合到送丝器20上的操作员接口58，操作员接口58允许选择一个或多个焊接参数，例如，送丝速度。操作员接口58也可允许选择例如焊接工艺、利用的焊丝24的类型、电流、电压或功率设定等等的焊接参数。处理电路系统56与电动机46经由电动机驱动电路60通信，从而允许根据操作员选择而控制送丝速度。另外，处理电路系统56准许经由接口电路系统62将这些设定发送回到电力供应器16，和/或准许这些设定由适当的存储器电路系统64存储以供稍后使用。送丝器20内的控制电路系统28也可调节保护气体从气体源22到焊炬26的流动。一般来说，在焊接时提供此保护气体，且可紧接在焊接前和在焊接后的短时间内接通此保护气体。

在目前公开的实施例中，送丝器20包括辊旋转测量系统66，其被配置以将涉及送丝器20的送丝速度的反馈提供到控制电路系统28。具体地说，辊旋转测量系统66测量进给辊48和50中的一个或多个的旋转，且基于此测得的旋转将一信号提供到控制电路系统28，该信号指示送丝器20的旋转速度或线性送丝速度。在某些实施例中，辊旋转测量系统66使用电压调揩振荡器(vto)和锁相环(pll)控制器来检测在进给辊48和50中的一个内制造的特征。在图示的实施例中，举例来说，邻近(例如，最接近，例如，在某些实施例中，在一英寸的1/1000内)从动辊50安置辊旋转测量系统66，以检测存在于旋转中的从动辊50的表面上的特征。处理电路系统56可基于从动辊50的检测的特征通过辊旋转测量系统66的频率计算移动通过送丝器20的焊丝24的线性送丝速度。处理电路系统56然后可基于测得的送丝速度对提供到电动机驱动电路60的控制信号进行调整，以利于按由操作员选择的所要的馈送速度馈送焊丝24。虽然图2中图示为邻近从动辊50安置以检测存在于旋转中的从动辊50的表面上的特征，但在其他实施例中，辊旋转测量系统66可邻近驱动辊48安置以检测存在于旋转中的驱动辊48的表面上的特征。

图3为送丝器20的某些组件的更详细的示意图，特别侧重于辊旋转测量系统66。如上面指出的，辊旋转测量系统66可包括电压调揩振荡器(vto)90、锁相环(pll)控制器92和微控制器94(或用以计算送丝速度的某一其他控制器机构)。图示的vto90包括朝向从动辊50向外延伸的电感器96。应注意，辊旋转测量系统66中没有任何部分与进给辊48和50中的任一个或焊丝24接触。这可帮助所公开的辊旋转测量系统66相比包括与旋转机构直接接触地放置的组件的其他类型的送丝速度测量系统具有更长的使用时间。

如上面提到的，进给辊50包括数个具有一定形状的特征98，所述具有一定形状的特征98形成在进给辊50的面的表面内。在一些实施例中，这些具有一定形状的特征98可包括突起、凸起、凹坑、凹穴、小囊袋或孔。这些具有一定形状的特征98可呈任何合乎需要的形状。在一些实施例中，具有一定形状的特征98可各自包括若干个此类突起、凸起、凹坑、凹穴、小囊袋或孔构成的组。在制造工艺(例如，钻孔工艺)期间，可在进给辊50内机械加工这些具有一定形状的特征98。如所图示的，具有一定形状的特征98可围绕进给辊50的面向vto90的面径向布置。更具体地说，具有一定形状的特征98中的每一个可形成于距进给辊50的中心线100大致相同径向距离处。在某些实施例中，形成于相邻的具有一定形状的特征98之间的角度围绕整个进给辊50可为一致的。虽然在图3的进给辊50上示出了八个具有一定形状的特征98，但进给辊50的其他实施例可包括围绕进给辊50的面径向布置的不同数目的具有一定形状的特征98(例如，1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、9个、10个或更多个)。在图示的实施例中，具有一定形状的特征98被示出在进给辊50的单侧上。应注意，在一些实施例中，进给辊50的两个面均可包括此类具有一定形状的特征50以对送丝速度检测作出辅助。

在图示的实施例中，具有一定形状的特征98位于从动进给辊50上，而不在驱动进给辊48上。应注意，在其他实施例中，可颠倒此布置，以使得具有一定形状的特征98被形成到驱动进给辊48上，而不在从动进给辊50上。在一些情况下，可能需要使具有一定形状的特征98在从动进给辊50上，这是由于此进给辊50被配置以仅当焊丝24在进给辊48与50之间且夹具迫使进给辊48和50相互接合且与焊丝24接合时才旋转。

应注意，在某些实施例中，由vto90检测到的具有一定形状的特征可为已存在于现有进给辊50(例如，现有送丝器20的进给辊50，其中辊旋转测量系统66可被改型)上的特征。在此实施例中，辊旋转测量系统66的vto90可能够检测已存在于现有进给辊50的表面上的具有一定形状的特征(例如，在其它具有一定形状的特征当中，在进给辊50的外部侧表面上的标志)的运动。

图4示出在操作期间的vto90和其与进给辊50的具有一定形状的特征98的接近性的更具代表性的图。辊旋转测量系统66安装于焊丝驱动组合件外壳52的内部表面上，以使得vto90的电感器96面向外地朝向进给辊50的具有一定形状的特征98的面。类似地，具有一定形状的特征98被形成在进给辊50面向辊旋转测量系统66的检测电路系统的一侧内。辊旋转测量系统66可被安装，以使得电感器96相对于进给辊50的中心线100位于大致与具有一定形状的特征98相同的径向距离处。那样，每当具有一定形状的特征98中的一个通过电感器96时，辊旋转测量系统66能够检测通过的具有一定形状的特征98。

转回到图3，vto90为包括至少电感器96和电容器102的电路。电感器96和电容器102由供应到vto90的电压或电流驱动。举例来说，pll控制器92可跨vto90提供电压，由此促使电流在vto90内振荡。具体地说，当跨vto90施加电压时，电流可从电容器的一个板到另一个板地来回流动通过电感器96。电流以这种方式按振荡频率振荡通过vto90。

振荡频率可基于vto90与进给辊50的具有一定形状的特征98的接近性而变化。举例来说，在图示的vto90的操作期间，进给辊50的旋转有效地调节电感器线圈96中的电感。具有一定形状的特征98提供经过vto90的含铁材料(例如，钢)的质量的变化。因此，当每一具有一定形状的特征98通过电感器96时，具有一定形状的特征98改变电感器96的磁场，由此影响vto90中的电感器96的相对电感。通过电感器96的电感的此改变通常改变通过vto90的电流的振荡的共振频率。

如上面指出的，pll控制器92耦合到vto90，且在一些情况下，pll控制器92将(例如，点104两侧的)电压提供到vto90。当vto90正在一致的振荡频率下操作时，可将供应到vto90的电压维持在大致恒定值下。然而，当vto90的频率略微改变时，pll控制器92可将校正电压发送到vto90以将频率调整回到与先前相同的振荡频率和相位。换句话说，校正电压不断地确保vto90的频率被维持。为此，pll控制器92包括一电路，该电路被配置以进行以下操作：将基准频率(例如，所要的或正常vto振荡频率)与vto90的实际振荡频率作比较，对信号进行滤波，和确定可发送到vto90的校正电压以将实际振荡频率调整回到基准频率。以此方式，pll控制器92通过调整施加到vto90的电压而有效地将vto90锁定到所要的振荡频率上。

当按以上描述的方式使vto90处于pll控制器92的控制下时，vto调谐电压(例如，校正电压)将反映出经过电感器96的具有一定形状的特征98的运动。即，每当具有一定形状的特征98中的一个经过电感器96时，vto90的电感改变，由此远离基准频率地改变vto90的频率。当成形的特征98通过电感器96时，pll控制器92然后发送校正信号以调谐vto90。

微控制器94通信耦合到pll控制器92，且可被配置以接收从pll控制器92发送到vto90以用于调谐vto90的电压校正信号的指示。微控制器94可然后对所接收的电压校正信号的波形进行处理以确定进给辊50的近似旋转速率。即，微控制器94可处理被发送到vto90的变化的电压，以便确定具有一定形状的特征98的进给辊50的旋转速度。在图示的实施例中，举例来说，进给辊50包括八个具有一定形状的特征98(例如，凹坑)。因此，对于进给辊50的每次旋转，在从pll控制器92发送到vto90的校正电压信号中将存在八个伪像。因此，微控制器94可基于在电压信号中的伪像之间经过多少时间(例如，由于在每对相邻的伪像之间相隔大致45度)来确定进给辊50的旋转速度。

此外，微控制器94可基于从pll控制器92接收的电压校正信号来确定送丝器20的线性送丝速度。具体地说，如果进给辊50的有效半径(从中心线100到焊丝24与进给辊50之间的接触点)是已知的，那么处理器94可将进给辊50的旋转速度变换成送丝器20的线性送丝速度。如所图示的，微控制器94可与送丝器20的控制电路系统28通信，例如，经由串行接口106。因此，辊旋转测量系统66的微控制器94可将指示线性送丝速度的信号提供到控制电路系统28，由此为正在控制送丝器20的电动机驱动电路60的控制电路系统28提供反馈。

与当前存在的进给辊旋转测量系统相比，所公开的辊旋转测量系统66利用相对低功率组件。vto90、pll控制器92和微控制器94为使用微电流的容易获得的组件，从而允许相对长寿命的生产循环。在当前存在的光学系统中用于检测进给辊旋转的led具有比在图示的辊旋转测量系统66中的组件高得多的功率要求。公开的辊旋转测量系统66也比现有光学测量系统对于送丝器20内的灰尘和污染物具有更高的容忍性，这是由于公开的系统不必具有光学清晰度来检测进给辊50上的具有一定形状的特征98。

辊旋转测量系统66的另一实施例示出于图5中。在此实施例中，形成于进给辊50上的具有一定形状的特征98可影响vto90的电容器102的电容。以此方式更改电容可改变vto90的振荡频率，如前所述。因此，当具有一定形状的特征98经过电容器102时，相同类型的pll控制器92和微控制器94可基于vto90的频率的改变来确定进给辊50的旋转速度(和线性送丝速度)。

在图示的实施例中，相对紧密接近进给辊50地布置电容器102，以便当进给辊50旋转时检测具有一定形状的特征98，而将电感器96安置于vto90屏蔽电感器90的一部分内。即，将图示的vto90的电感器96与存在于送丝器20内的磁场屏蔽开。如果存在从穿过送丝器20的焊接电流导出的强磁场，那么vto90可保持不受这些磁场影响。在电感器96为裸露的辊旋转测量系统66的实施例中，如图3中所展示，可屏蔽电容器102。那样，电容器102或电感器90中的最靠近进给辊50的那一个将是受到具有一定形状的特征98、磁场和送丝器20内的其他干扰影响的唯一元件。在某些实施例中，可能需要将电容器102屏蔽且需要电感器96露出且朝向进给辊50延伸，而在其他实施例中，可能需要使用相反的布置。用以确定具有一定形状的特征98何时经过辊旋转测量系统66的不同类型的传感器(不管是电容性的还是电感性的)可对于某些送丝器20或某些焊接应用更好地工作。

在某些实施例中，可能需要辊旋转测量系统66确定进给辊50的旋转速度和进给辊50的旋转方向。这可给送丝器20的控制电路系统28提供涉及移动通过送丝器20的焊丝24的速率(方向和速度)的更准确信息。为此，辊旋转测量系统66可针对正交检测来配置，如下所描述。图6示出针对此正交检测而配置的辊旋转测量系统66的实施例。图6中示出的辊旋转测量系统66包括两个vto90，它们与相应的pll控制器92配对且用以检测一组或多组具有一定形状的特征98。

如所图示的，可将两个vto90靠在一起布置。那样，进给辊50的每一具有一定形状的特征98可经过一个vto90，随后立即通过另一vto90。如上面详细地描述的，pll控制器92中的每一个可发送校正电压以调谐对应的vto90的电流，并且也将指示每一校正电压的信号发送到微控制器94。微控制器94在比较来自两个pll控制器92的信号后可确定进给辊50的旋转速度和方向两者。具体地说，微控制器94可检测每一校正电压信号的频率。这些应大致相同，这是由于它们都指示相同的进给辊旋转速度。

此外，微控制器94可检测两个信号的相位偏移，以便确定当进给辊50旋转时具有一定形状的特征98通过vto90中的哪一个，随后立即通过vto90中的另一个。举例来说，如果微控制器94确定每一具有一定形状的特征98就在通过右边的vto90b之前通过左边的vto90a，那么这指示进给辊50正在逆时针方向110上旋转。然而，如果微控制器确定每一具有一定形状的特征98就在通过左边的vto90a之前通过右边的vto90b，那么这指示进给辊50正在顺时针方向上旋转。

在辊旋转测量系统66的另一实施例中，两组vto90和对应的pll控制器92可用以检测形成在进给辊50内的两组具有一定形状的特征98的旋转。示出此类型的系统的示意图提供于图7中。此图展示具有两个系列的具有一定形状的特征98的进给辊50，每个系列的特征98按某一半径围绕进给辊50布置。举例来说，在图示的实施例中，将第一系列的具有一定形状的特征98a布置于距中心线100第一半径130处。将第二系列的具有一定形状的特征98b布置于距中心线100第二半径132处，此第二半径132大于第一半径130。第一vto90a可安置于接近距中心线100第一半径130的位置处，且第二vto90b可安置于接近距中心线100第二半径132的位置处。

在某些实施例中，两个vto90a与90b可相对于进给辊50的中心线100在径向方向上相互对准，而两个系列的具有一定形状的特征98a与98b相互错开一角度。更具体地说，第一系列的具有一定形状的特征98a与第二系列的具有一定形状的特征98b可在一个方向上相互错开第一角度134且在相反方向上相互错开第二角度136。第一角度134与第二角度136相互不同。那样，举例来说，当进给辊50在顺时针方向上旋转时，通过vto90a的具有一定形状的特征98a与通过vto90b的具有一定形状的特征98b之间的相位偏移将由第一角度134和第二角度136确定。微控制器94可基于来自pll控制器92的电压校正信号并基于该信号中检测到的相位偏移来确定进给辊50正在顺时针方向138上旋转。

在其他实施例中，进给辊50可包括被布置使得其相对于中心线100相互径向对准的两个系列的具有一定形状的特征98a和98b。在此类实施例中，与每个系列的具有一定形状的特征98a和98b对应的vto90a和90b可相对于中心线100错开特定角度。由于两个系列的具有一定形状的特征是对准的，因此此类型的布置可允许相对较容易地制造进给辊50。以上描述的正交检测方法中的任一个可相对较不昂贵，较少受到灰尘和污染物影响，且相比用以检测进给辊旋转的方向和速度的现有机械和光学感测系统需要较低的功率。

图8为使用公开的辊旋转测量系统66测量送丝器20的送丝速度的方法150的工艺流程图。方法150包括使具有形成于其中的具有一定形状的特征98的进给辊50旋转(方框152)。方法150还包括基于具有一定形状的特征98与vto90的接近性而更改通过vto90的电流的振荡的频率(方框154)。即，当具有一定形状的特征98中的一个通过vto90时，vto90的电感或电容改变，由此改变通过电路的振荡的频率。此外，方法150包括经由pll控制器92确定校正电压(方框156)，以用于将vto90的振荡频率调整回到基准频率。应了解，通过校正电压实现的振荡频率的调整发生得如此之快，以至于有效地将振荡频率维持于基准频率。另外，方法150包括经由处理器(例如，微处理器94)基于确定的校正电压来计算进给辊50的旋转速度(方框158)。更进一步，方法150包括基于进给辊50的旋转速度和进给辊50的已知有效半径经由处理器计算送丝器20的线性送丝速度(方框160)。此外，如本文中所描述的，可将计算的线性送丝速度提供到送丝器20的控制电路系统28，作为用于控制送丝器20的电动机驱动电路60的反馈。

在本文中描述的实施例中，pll控制器92可为模拟pll控制器。换句话说，以硬件实施pll控制器92。然而，在其他实施例中，本文中描述的模拟pll控制器92可由数字pll(dpll)控制器162代替，所述dpll控制器162全部在于微控制器94上执行的软件内操作。图9示出纳入有dpll控制器162的辊旋转测量系统66的实施例。在此实施例中，可作为在微控制器94上操作的软件程序包括本文中描述的相位检测器和环路滤波器功能，微控制器94然后使用可变模拟输出来驱动vto90(例如，以便达成锁相)。如图9中所示，在某些实施例中，可与微控制器94一起使用数字-模拟转换器(dac)164来形成模拟输出。在其他实施例中，微控制器94的模拟输出可来自通用输入/输出(gpio)引脚，所述引脚有效地作为过采样的脉冲编码调制(pcm)输出、使用脉宽调制(pwm)操作以影响可驱动vto90的可变dc电压，诸如此类。

在某些实施例中，dpll控制器162可包括内部数值控制的振荡器(nco)、相位检测器和环路滤波器，这些都作为软件在微控制器94上操作，微控制器94使用简单的输入/输出结构(例如，pwm、计数器-计时器、dac、adc等等)以便不使用电压控制，但却允许借助于其谐振器的电感与电容之间的关系通过标称频率控制“自由运行”。如本文中所描述，进给辊50的运动干扰且略微更改vto90中的谐振电路的无功阻抗，所述谐振电路然后尝试从vto90的所选择的操作频率驱动vto90，且微控制器94对vto90的输出予以采样。微控制器94然后利用dpll162控制器将dpll控制器162的nco驱动到使闭环的频率(例如，达成锁相条件)。在此情况下，nco命令序列变为与进给辊50的速度和加速度有关的签名。

在某些实施例中，vto90受到进给辊50的具有一定形状的特征的干扰，以便当进给辊50旋转时周期性地交变其操作频率，且微控制器94对振荡器输出采样，且对数据执行低级数字信号处理(dsp)。在某些实施例中，此处理包括快速傅立叶变换(fft)(以指示进给辊50的旋转频率和加速度)连同数据签名分析，以寻找其他运动诱发的异常。

图10示出辊旋转测量系统66的另一实施例。在图示的实施例中，使用不受控制的电感器-电容器(lc)振荡器166，而不是本文中描述的vto90。在此实施例中，可对lc振荡器166的频率采样，且微控制器94可对测量的数据执行fft和执行数字图案辨认分析，以确定进给辊50的方向和速度两者。注意，在此实施例中，既不利用pll控制器，也不利用dpll控制器。

图11为使用图10中所示的辊旋转测量系统66测量送丝器20的送丝速度的方法170的工艺流程图。方法170包括使具有形成于其中的具有一定形状的特征98的进给辊50旋转(方框172)。方法170还包括基于具有一定形状的特征98与lc振荡器166的接近性更改lc振荡器166的频率(方框174)。此外，方法170包括对来自lc振荡器166的振荡器信号采样(方框176)(例如，使用模拟-数字转换器(adc))，且对恢复的波形执行签名分析以估计进给辊50的旋转和其他动态信息(方框178)。应了解，微控制器94也可通过lc振荡器166实现闭环，以(例如)达成锁相条件。

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