CN113860725A - 一种拉丝机升速阶段的控制***、方法及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种拉丝机升速阶段的控制***、方法及存储介质，该***包括：视觉检测***、丝径仪和控制器，视觉检测***获取预制棒最外端位置，将其发送至控制器；丝径仪用于检测光纤裸纤外径；控制器根据预制棒最外端位置计算预制棒棒径，根据预制棒棒径和光纤裸纤外径控制拉丝参数。通过实施本发明，采用视觉检测***检测预制棒最外端外置，基于该最外端位置计算预制棒的棒径，根据预制棒的棒径和光纤裸纤外径变化实时调整拉丝参数。由此，实现了对拉丝机升速阶段的闭环控制，能够控制拉丝机拉丝过程中的参数，达到了拉丝机升速阶段自动控制的效果，全程无需人员介入，提升拉丝机自动化程序，减少了拉丝过程的耗时，避免了人员操作的失误。
Description
技术领域
本发明涉及拉丝机技术领域，具体涉及一种拉丝机升速阶段的控制***、方法及存储介质。
背景技术
光纤拉丝生产主要是将预制棒拉伸成不同丝径的玻璃混合物。光纤拉丝机是制作光纤的主要设备，光纤拉丝机的性能直接决定了光纤的质量，本课题主要是针对光纤拉丝机控制***的研究。光纤拉丝机一般主要由加热电炉部分、预制棒送给部分、光纤拉伸部分以及丝径在线检测部分组成。
在拉丝机生产过程中，预制棒安装于送棒装置，送入拉丝加热炉后，需要对其加热升温升速，直至达到平稳的生产速度1000m/min。拉丝速度在0－1000m/min的这一过程即为升速过程，在此期间，需要在人机界面设置送棒长度，加热温度，牵引速度等参数，且需密切关注整个升速过程不断提升速度直至切下第一盘废纤。然而目前拉丝机的生产过程通常是由操作人员实时操作，生产过程耗时长，且容易出现各类操作错误。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了涉及一种拉丝机升速阶段的控制***、方法及存储介质，以解决现有技术中由操作人员实时控制拉丝机的操作过程，生产耗时长的技术问题。
本发明提出的技术方案如下：
本发明实施例第一方面提供一种拉丝机升速阶段的控制***，包括：视觉检测***、丝径仪和控制器，所述视觉检测***获取预制棒最外端位置，将所述预制棒最外端位置发送至所述控制器；所述丝径仪用于检测光纤裸纤外径；所述控制器根据所述预制棒最外端位置计算预制棒棒径，根据所述预制棒棒径和所述光纤裸纤外径控制拉丝参数。
可选地，所述丝径仪还用于实时检测预制棒位置，将所述预制棒位置发送至所述控制器；所述控制器将所述预制棒位置和基准位置进行比较，当所述预制棒位置偏离基准位置时，调节预制棒位置。
可选地，所述控制器还用于获取历史拉丝参数，根据历史拉丝参数和机器学习算法生成基准位置。
可选地，所述视觉检测***包括第一工业相机和第二工业相机，所述第一工业相机和所述第二工业相机分别置于预制棒两侧，所述第一工业相机和所述第二工业相机呈九十度角放置。
可选地，所述控制器根据所述预制棒最外端位置计算预制棒棒径，根据所述预制棒棒径和所述光纤裸纤外径控制拉丝参数，包括：所述控制器将所述光纤裸纤外径和外径阈值比较，当所述光纤裸纤外径小于外径阈值时，保持牵引速度不变；当所述光纤裸纤外径大于外径阈值时，提高拉丝速度，增加加热功率；所述控制器还用于每隔预设时间根据所述预制棒最外端位置计算预制棒棒径，将所述预制棒棒径和棒径阈值比较，当所述预制棒棒径大于棒径阈值时，提高拉丝速度，增加加热功率；当所述预制棒棒径小于棒径阈值时，降低拉丝速度，减小加热功率。
可选地，所述控制器还用于根据历史拉丝参数和机器学习算法生成基准功率和基准温度；所述控制器根据所述基准功率和基准温度进行拉丝参数的设置。
本发明实施例第二方面提供一种拉丝机升速阶段的控制方法，所述控制方法应用于本发明实施例第一方面及第一方面任一项所述的拉丝机升速阶段的控制***，所述控制方法包括：获取预制棒最外端位置和光纤裸纤外径；根据所述预制棒最外端位置计算预制棒棒径；根据所述预制棒棒径和光纤裸纤外径控制拉丝参数。
可选地，根据所述预制棒棒径和光纤裸纤外径控制拉丝参数，包括：实时将所述光纤裸纤外径和外径阈值比较；当所述光纤裸纤外径小于外径阈值时，保持牵引速度不变；当所述光纤裸纤外径大于外径阈值时，提高拉丝速度，增加加热功率；每隔预设时间将所述预制棒棒径和棒径阈值比较；当所述预制棒棒径大于棒径阈值时，提高拉丝速度，增加加热功率；当所述预制棒棒径小于棒径阈值时，降低拉丝速度，减小加热功率。
可选地，该拉丝机升速阶段的控制方法还包括：检测预制棒位置；将所述预制棒位置和基准位置进行比较；当所述预制棒位置偏离基准位置时，调节预制棒位置。
本发明实施例第三方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如本发明实施例第一方面及第一方面任一项所述的拉丝机升速阶段的控制方法。
本发明提供的技术方案，具有如下效果：
本发明实施例提供的拉丝机升速阶段的控制***、方法及存储介质，设置视觉检测***、丝径仪和控制器，通过视觉检测***检测预制棒最外端外置，丝径仪用于检测光纤裸纤外径，控制器基于该最外端位置计算预制棒的棒径，根据预制棒的棒径和光纤裸纤外径变化实时调整拉丝参数。由此，该拉丝机升速阶段的控制***，通过视觉检测***和控制器的设置，实现了对拉丝机的闭环控制，能够控制拉丝机拉丝过程中的参数，达到了拉丝机自动控制的效果，全程无需人员介入，提升拉丝机自动化程序，减少了拉丝过程的耗时，避免了人员操作的失误。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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是根据本发明实施例的拉丝机升速阶段的控制***的结构框图；
图2是根据本发明实施例的拉丝机升速阶段的控制***中视觉检测***检测预制棒最外端位置的结构框图；
图3(a)至图3(c)是根据本发明实施例的拉丝机升速阶段的控制***中丝径仪检测的预制棒偏离基准位置的结构框图；
图4是根据本发明实施例的拉丝机升速阶段的控制方法的流程图；
图5是根据本发明实施例提供的计算机可读存储介质的结构示意图；
图6是根据本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域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，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种拉丝机升速阶段的控制***，如图1所示，该控制***包括：视觉检测***10、丝径仪30和控制器20，所述视觉检测***10获取预制棒最外端位置，将所述预制棒最外端位置发送至所述控制器20；所述丝径仪30用于检测光纤裸纤外径；所述控制器20根据所述预制棒最外端位置计算预制棒棒径，根据所述预制棒棒径和所述光纤裸纤外径控制拉丝参数。
在一实施方式中，该拉丝机升速阶段可以是用于光纤生产起头升速阶段，即生产速度从0m/min升至1200m/min的过程，期间耗时大概20min。往后生产速度一直保持在3000m/min。此阶段是稳速阶段，无需进行拉丝参数的调整。
本发明实施例提供的拉丝机升速阶段的控制***，设置视觉检测***10、丝径仪和控制器20，通过视觉检测***10检测预制棒最外端外置，丝径仪用于检测光纤裸纤外径，控制器20基于该最外端位置计算预制棒的棒径，根据预制棒的棒径和光纤裸纤外径变化实时调整拉丝参数。由此，该拉丝机升速阶段的控制***，通过视觉检测***10、丝径仪和控制器20的设置，实现了对拉丝机的闭环控制，能够控制拉丝机拉丝过程中的参数，达到了拉丝机自动控制的效果，全程无需人员介入，提升拉丝机自动化程序，减少了拉丝过程的耗时，避免了人员操作的失误。
在一实施方式中，该控制器20可以选择PLC控制器20(可编程逻辑控制器20)。具体地，该PLC控制器20可以独立于原拉丝机升速阶段的控制器20，与原有的控制器20互不干涉。即该PLC控制器20可以选择嵌入式PLC控制器20，该控制***具有更好的应用推广效果。具体地，该拉丝机升速阶段的控制***可以应用于所有的线缆制造设备控制***中，例如，可以用于光纤制造、光缆制造或者海缆制造等等。具体地，该控制***还设置有无线模块，如WiFi模块或者5G边缘网关模块，控制器20和视觉检测***10之间采用该无线模块通信。
在一实施方式中，如图2所示(图2中显示为预制棒30的俯视图)，所述视觉检测***10包括第一工业相机11和第二工业相机12，所述第一工业相机11和所述第二工业相机12分别置于预制棒30两侧，所述第一工业相机11和所述第二工业相机12呈九十度角放置。具体地，在拉丝机的拉丝过程中，拉丝机是移动的，而两台工业相机是固定在预制棒30的两侧成90°角放置。在生产过程中，预制棒30会向下移动，通过两台工业相机照射预制棒30最外端，检测预制棒30最外端位置。具体地，当工业相机检测到最外端位置后，将其发送至控制器20。其中，通过工业相机得到的是预制棒最外端位置的图像，控制器20可以对该图像进行处理分析，得到其中预制棒最外端的位置。然后将得到的预制棒最外端位置作差从而得到预制棒棒径。在该实施例中，采用工业相机作为视觉检测***10，使得获取的预制棒最外端位置更加清晰，同时工业相机的快门时间非常短，由此能够实现对预制棒的实时检测。
在一实施方式中，所述控制器20根据所述预制棒最外端位置计算预制棒棒径，根据所述预制棒棒径和光纤裸纤外径控制拉丝参数，包括：
所述控制器将所述光纤裸纤外径和外径阈值比较，当所述光纤裸纤外径小于外径阈值时，保持牵引速度不变；当所述光纤裸纤外径大于外径阈值时，提高拉丝速度，增加加热功率；所述控制器还用于每隔预设时间根据所述预制棒最外端位置计算预制棒棒径，将所述预制棒棒径和棒径阈值比较，当所述预制棒棒径大于棒径阈值时，提高拉丝速度，增加加热功率；当所述预制棒棒径小于棒径阈值时，降低拉丝速度，减小加热功率。其中，外径阈值可以基于实际情况确定，在调整拉丝参数时，可以实时根据光纤裸纤外径和外径阈值的关系进行调节，从而使得光纤裸纤外径始终控制在外径阈值。此外，在根据外径阈值控制光纤裸纤外径后，还可以每隔预设时间将预制棒棒径和棒径阈值比较，当预制棒棒径小于棒径阈值时，说明给料减少，可以适当降低拉丝速度，减少加热功率；当预制棒棒径大于棒径阈值时，说明给料增加，可以适当增加拉丝速度，增加加热功率。其中，在根据预制棒棒径调整拉丝参数时，可以是在根据外径阈值调整基础上的微调。
在一实施方式中，所述丝径仪还用于实时检测预制棒位置，将所述预制棒位置发送至所述控制器20；所述控制器20将所述预制棒位置和基准位置进行比较，当所述预制棒位置偏离基准位置时，调节预制棒位置。具体地，通过在控制***中设置丝径仪，丝径仪能够检测到预制棒相对X－Y坐标的位置，或者说能够检测到预制棒在X－Y坐标系中的位置坐标，并将其传输至控制器20。控制器20将丝径仪检测到的位置坐标和基准位置的位置坐标进行比较，当其偏离基准位置一定程度时，能够对预制棒的位置进行自动调整。
具体地，以基准位置为XY坐标系的原点位置进行说明，如图3(a)所示，表示预制棒位置未偏离基准位置，图3(b)和图3(c)所示为预制棒位置偏离基准位置，当如图3(b)所示为预制棒右偏，此时将预制棒向左移动；当如图3(c)所示为预制棒上偏，此时将预制棒向下移动。
在一实施方式中，所述控制器20还用于获取历史拉丝参数，根据历史拉丝参数和机器学习算法生成基准位置。所述控制器20还用于根据历史拉丝参数和机器学习算法生成基准功率和基准温度；所述控制器20根据所述基准功率和基准温度进行拉丝参数的设置。
具体地，在控制器20中可以预置机器学习算法模型，同时还可以获取各类历史数据，将各类历史数据输入该控制器20的机器学习算法模型中进行学习，从而得到不同预制棒的来棒截止波长、衰减对应的不同拉丝炉加热功率、下棒棒位以及温度。即通过预置机器学习算法模型，能够确定不同预制棒的来棒截止波长、衰减值与不同的加热功率、下棒棒位以及温度之间的关系。由此，当采用该拉丝机升速阶段的控制***控制拉丝过程时，可以将相应预制棒的来棒截止波长、衰减值输入到该控制器20中，通过预置机器学习算法确定对应的拉丝炉加热功率、下棒棒位以及温度等参数。其中，基于下棒棒位可以确定预制棒基准位置，可以将该基准位置设置为X－Y坐标的原点位置，从而便于和丝径仪检测的预制棒位置进行比较，以及对预制棒位置进行调整。
本发明实施例还提供一种拉丝机升速阶段的控制方法，如图4所示，所述控制方法应用于上述实施例所述的拉丝机升速阶段的控制***，所述控制方法包括如下步骤：
步骤S101：获取预制棒最外端位置和光纤裸纤外径；在一实施方式中，可以采用视觉检测***获取预制棒最外端位置。具体地，可以设置第一工业相机第二工业相机分别置于预制棒两侧，所述第一工业相机和所述第二工业相机呈九十度角放置。其中，在拉丝机的拉丝过程中，拉丝机是移动的，而两台工业相机是固定在预制棒的两侧成90°角放置。在生产过程中，预制棒会向下移动，通过两台工业相机照射预制棒最外端，检测预制棒最外端位置。在该实施例中，采用工业相机作为视觉检测***，使得获取的预制棒最外端位置更加清晰，同时工业相机的快门时间非常短，由此能够实现对预制棒的实时检测。其中，光纤裸纤外径可以通过丝径仪进行测量。
步骤S102：根据所述预制棒最外端位置计算预制棒棒径；具体地，当通过工业相机获取到预制棒最外端位置的图像后，可以将其发送到控制器中计算预制棒棒径。其中，控制器可以对该图像进行处理分析，得到其中预制棒最外端的位置。然后将得到的预制棒最外端位置作差从而得到预制棒棒径。
步骤S103：根据所述预制棒棒径和光纤裸纤外径控制拉丝参数。在一实施方式中，在确定拉丝参数时，将所述光纤裸纤外径和外径阈值比较，当所述光纤裸纤外径小于外径阈值时，保持牵引速度不变；当所述光纤裸纤外径大于外径阈值时，提高拉丝速度，增加加热功率；同时每隔预设时间将所述预制棒棒径和棒径阈值比较，当所述预制棒棒径大于棒径阈值时，提高拉丝速度，增加加热功率；当所述预制棒棒径小于棒径阈值时，降低拉丝速度，减小加热功率。其中，外径阈值可以基于实际情况确定，在调整拉丝参数时，可以实时根据光纤裸纤外径和外径阈值的关系进行调节，从而使得光纤裸纤外径始终控制在外径阈值。此外，在根据外径阈值控制光纤裸纤外径后，还可以每隔预设时间将预制棒棒径和棒径阈值比较，当预制棒棒径小于棒径阈值时，说明给料减少，可以适当降低拉丝速度，减少加热功率；当预制棒棒径大于棒径阈值时，说明给料增加，可以适当增加拉丝速度，增加加热功率。其中，在根据预制棒棒径调整拉丝参数时，可以是在根据外径阈值调整基础上的微调。
本发明实施例提供的拉丝机升速阶段的控制方法，采用上述拉丝机升速阶段的控制***，通过获取预制棒最外端外置，基于该最外端位置计算预制棒的棒径，根据预制棒的棒径和光纤裸纤外径变化实时调整拉丝参数。由此，该拉丝机升速阶段的控制方法，实现了对拉丝机的闭环控制，能够控制拉丝机拉丝过程中的参数，达到了拉丝机自动控制的效果，全程无需人员介入，提升拉丝机自动化程序，减少了拉丝过程的耗时，避免了人员操作的失误。
在一实施方式中，该拉丝机升速阶段的控制方法还包括：检测预制棒位置；将所述预制棒位置和基准位置进行比较；当所述预制棒位置偏离基准位置时，调节预制棒位置。具体地，可以采用上述控制***中的丝径仪检测预制棒位置。其中，丝径仪能够检测到预制棒相对X－Y坐标的位置，或者说能够检测到预制棒在X－Y坐标系中的位置坐标，并将其传输至控制器。控制器将丝径仪检测到的位置坐标和基准位置的位置坐标进行比较，当其偏离基准位置一定程度时，能够对预制棒的位置进行自动调整。该基准位置可以是通过控制器中的预置机器学习算法模型计算确定。
本发明实施例还提供一种存储介质，如图5所示，其上存储有计算机程序601，该指令被处理器执行时实现上述实施例中拉丝机升速阶段的控制方法的步骤。该存储介质上还存储有音视频流数据，特征帧数据、交互请求信令、加密数据以及预设数据大小等。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read－Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid－State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read－Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid－State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
如图6所示，本发明实施例提供的拉丝机升速阶段的控制***中的控制器可以包括处理器51和存储器52，其中处理器51和存储器52可以通过总线或者其他方式连接，图6中以通过总线连接为例。
处理器51可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。处理器51还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。
存储器52作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的对应的程序指令/模块。处理器51通过运行存储在存储器52中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的拉丝机升速阶段的控制方法。
存储器52可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作装置、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器51所创建的数据等。此外，存储器52可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器52可选包括相对于处理器51远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器51。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
所述一个或者多个模块存储在所述存储器52中，当被所述处理器51执行时，执行如图4所示实施例中的拉丝机升速阶段的控制方法。
上述电子设备具体细节可以对应参阅图4所示的实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (10)
1.一种拉丝机升速阶段的控制***，其特征在于，包括：视觉检测***、丝径仪和控制器，
所述视觉检测***获取预制棒最外端位置，将所述预制棒最外端位置发送至所述控制器；
所述丝径仪用于检测光纤裸纤外径；
所述控制器根据所述预制棒最外端位置计算预制棒棒径，根据所述预制棒棒径和所述光纤裸纤外径控制拉丝参数。
2.根据权利要求1所述的拉丝机升速阶段的控制***，其特征在于，
所述丝径仪还用于实时检测预制棒位置，将所述预制棒位置发送至所述控制器；
所述控制器将所述预制棒位置和基准位置进行比较，当所述预制棒位置偏离基准位置时，调节预制棒位置。
3.根据权利要求2所述的拉丝机升速阶段的控制***，其特征在于，
所述控制器还用于获取历史拉丝参数，根据历史拉丝参数和机器学习算法生成基准位置。
4.根据权利要求1所述的拉丝机升速阶段的控制***，其特征在于，所述视觉检测***包括第一工业相机和第二工业相机，所述第一工业相机和所述第二工业相机分别置于预制棒两侧，所述第一工业相机和所述第二工业相机呈九十度角放置。
5.根据权利要求1所述的拉丝机升速阶段的控制***，其特征在于，所述控制器根据所述预制棒最外端位置计算预制棒棒径，根据所述预制棒棒径和所述光纤裸纤外径控制拉丝参数，包括：
所述控制器将所述光纤裸纤外径和外径阈值比较，当所述光纤裸纤外径小于外径阈值时，保持牵引速度不变；当所述光纤裸纤外径大于外径阈值时，提高拉丝速度，增加加热功率；
所述控制器还用于每隔预设时间根据所述预制棒最外端位置计算预制棒棒径，将所述预制棒棒径和棒径阈值比较，当所述预制棒棒径大于棒径阈值时，提高拉丝速度，增加加热功率；当所述预制棒棒径小于棒径阈值时，降低拉丝速度，减小加热功率。
6.根据权利要求3所述的拉丝机升速阶段的控制***，其特征在于，
所述控制器还用于根据历史拉丝参数和机器学习算法生成基准功率和基准温度；
所述控制器根据所述基准功率和基准温度进行拉丝参数的设置。
7.一种拉丝机升速阶段的控制方法，其特征在于，所述控制方法应用于权利要求1－6任一项所述的拉丝机升速阶段的控制***，所述控制方法包括：
获取预制棒最外端位置和光纤裸纤外径；
根据所述预制棒最外端位置计算预制棒棒径；
根据所述预制棒棒径和光纤裸纤外径控制拉丝参数。
8.根据权利要求7所述的拉丝机升速阶段的控制方法，其特征在于，根据所述预制棒棒径和光纤裸纤外径控制拉丝参数，包括：
实时将所述光纤裸纤外径和外径阈值比较；
当所述光纤裸纤外径小于外径阈值时，保持牵引速度不变；
当所述光纤裸纤外径大于外径阈值时，提高拉丝速度，增加加热功率；
每隔预设时间将所述预制棒棒径和棒径阈值比较；
当所述预制棒棒径大于棒径阈值时，提高拉丝速度，增加加热功率；
当所述预制棒棒径小于棒径阈值时，降低拉丝速度，减小加热功率。
9.根据权利要求7所述的拉丝机升速阶段的控制方法，其特征在于，还包括：
检测预制棒位置；
将所述预制棒位置和基准位置进行比较；
当所述预制棒位置偏离基准位置时，调节预制棒位置。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如权利要求7－9任一项所述的拉丝机升速阶段的控制方法。
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