CN105652722A - 一种卷帘机系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卷帘机系统，包括：用于驱使卷帘轴运动的驱动机构，包括电动机和减速器，所述电动机固设于支撑机构上，并与所述减速器传动连接；与大棚用卷帘配合的卷帘轴，所述卷帘轴与所述减速器的输出轴传动连接，所述卷帘包括一层以上帘子；以及，智能处理单元，用以依据设定工作指令调控所述驱动机构的工作状态，而使所述卷帘被铺设到大棚上的设定位置或被完全卷起。本发明还公开了一种卷帘机系统的控制方法。本发明可以通过简单的指令使得卷帘轴自动行走自定义距离，中间过程中无需人为干预，当到达设定位置的临界点时，卷帘机自动识别和停止，从而防止意外发生，降低操作人员的工作量，并提高安全性。

Description

一种卷帘机系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及农业机械领域，尤其涉及一种卷帘机系统及其控制方法。

背景技术

近些年来，随着农业技术的迅猛发展，我国温室大棚面积逐年增加，应用在育苗、蔬菜、果实等栽培。我国北方地区冬春季节昼夜温差大，温室大棚内保温措施常采用晚间在大棚上面铺设具有保温性能的帘子的方法。铺帘、卷帘作业是比较繁重、费时的作业，为此研究设计价格低廉的卷帘机，以减轻农民的工作负荷和经济负担。

目前市面上常见的卷帘机都不带自测距功能，又因为每次卷帘机卷动一次全程的时间都很长，会增大操作人员的工作压力，如果操作人员稍微分神，就有可能导致卷帘机卷翻。

此外，由于卷帘机的轴半径加上帘子的多层厚度，导致卷帘过程中，速度不是匀速的，所以传统的卷帘机难以准确计算出从指定位置a点运行b秒后总共走了多少米距离。故而，传统的卷帘机时常发生卷偏或者被大型异物卡住的现象(例如操作人员被卷入)，从而造成严重的安全事故，目前仍然没有很好的解决方案，只能靠人工肉眼检查运行过程，一旦单人操作时，操作人员被卷入，那么就会造成伤亡事故。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种卷帘机系统及卷帘机系统的控制方法，以克服现有技术的不足。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明实施例提供的一种卷帘机系统的控制方法包括：

提供卷帘机系统，包括电动机、减速器、卷帘轴以及智能处理单元，所述电动机固设于支撑机构上，并与所述减速器连接，所述减速器的输出轴与所述卷帘轴传动连接；

操作人员向所述智能处理单元输入工作指令，所述工作指令的内容为使所述卷帘轴行走设定距离；

所述智能处理单元接收工作指令，并确定卷帘轴当前运行的速度和当前位置，同时存储当前位置信息，并将当前位置作为下次运算的起点位置，若当前位置为大棚顶点、大棚底点或大棚顶点与大棚底点之间的任意一点，则：

所述智能处理单元计算以大棚顶点为起点位置开始向下运行指定时间t₁至当前位置的距离的计算公式为：

$l={\∫}_0^{t_1}(r-\frac{tw\mathrm{\Δ}}{2\mathrm{\π}})wdt={\mathrm{rt}}_{1}w-\frac{w^2\mathrm{\Δ}}{4\mathrm{\π}}{t_1}^2,$

在当前位置的基础上再向下运动t₂时间所运行的距离的计算公式为：

$l_1={\∫}_{t_1}^{t_1+t_2}\[(r-\frac{t_{1}w\mathrm{\Δ}}{2\mathrm{\π}})-\frac{tw\mathrm{\Δ}}{2\mathrm{\π}}\]wdt=(r-\frac{t_{1}w\mathrm{\Δ}}{2\mathrm{\π}}){\mathrm{wt}}_2-\frac{w^2\mathrm{\Δ}}{4\mathrm{\π}}\[{(t_1+t_2)}^2-{t_1}^2\],$

在当前位置的基础上再向上运动t₂时间所运行的距离的计算公式为：

$l_2={\∫}_{t_1}^{t_1+t_2}\[(r-\frac{t_{1}w\mathrm{\Δ}}{2\mathrm{\π}})+\frac{tw\mathrm{\Δ}}{2\mathrm{\π}}\]wdt=(r-\frac{t_{1}w\mathrm{\Δ}}{2\mathrm{\π}}){\mathrm{wt}}_2+\frac{w^2\mathrm{\Δ}}{4\mathrm{\π}}\[{(t_1+t_2)}^2-{t_1}^2\],$

以上各式中，t为时间，α为初始时刻的轴半径，w为角速度，Δ为卷帘增加的厚度差，

所述智能处理单元计算出卷帘轴自当前位置行走所述设定距离所需时间，则：

若当前位置为大棚顶点与大棚底点之间的任意位置，所述智能处理单元使驱动机构驱动卷帘轴自动运动直至行走所述设定距离；

若当前位置为大棚顶点，所述工作指令的内容为使所述卷帘轴向上行走，或者，若当前位置为大棚底点，所述工作指令的内容为使所述卷帘轴向下行走，则所述智能处理单元均使驱动机构自动停止运行。

本发明实施例提供的一种卷帘机系统，其包括：

用于驱使卷帘轴运动的驱动机构，包括电动机和减速器，所述电动机固设于支撑机构上，并与所述减速器传动连接；

与大棚用卷帘配合的卷帘轴，所述卷帘轴与所述减速器的输出轴传动连接，所述卷帘包括一层以上帘子；

以及，智能处理单元，用以依据设定工作指令调控所述驱动机构的工作状态，而使所述卷帘被铺设到大棚上的设定位置或被完全卷起；

其中，若操作人员向所述智能处理单元输入工作指令，且所述工作指令的内容为使所述卷帘轴行走设定距离，则：

所述智能处理单元接收工作指令，并确定卷帘轴当前运行的速度和当前位置，同时存储当前位置信息，并将当前位置作为下次运算的起点位置，若当前位置为大棚顶点、大棚底点或大棚顶点与大棚底点之间的任意一点，则：

所述智能处理单元计算以大棚顶点为起点位置开始向下运行指定时间t₁至当前位置的距离的计算公式为：

$l={\∫}_0^{t_1}(r-\frac{tw\mathrm{\Δ}}{2\mathrm{\π}})wdt={\mathrm{rt}}_{1}w-\frac{w^2\mathrm{\Δ}}{4\mathrm{\π}}{t_1}^2,$

在当前位置的基础上再向下运动t₂时间所运行的距离的计算公式为：

$l_1={\∫}_{t_1}^{t_1+t_2}\[(r-\frac{t_{1}w\mathrm{\Δ}}{2\mathrm{\π}})-\frac{tw\mathrm{\Δ}}{2\mathrm{\π}}\]wdt=(r-\frac{t_{1}w\mathrm{\Δ}}{2\mathrm{\π}}){\mathrm{wt}}_2-\frac{w^2\mathrm{\Δ}}{4\mathrm{\π}}\[{(t_1+t_2)}^2-{t_1}^2\],$

在当前位置的基础上再向上运动t₂时间所运行的距离的计算公式为：

$l_2={\∫}_{t_1}^{t_1+t_2}\[(r-\frac{t_{1}w\mathrm{\Δ}}{2\mathrm{\π}})+\frac{tw\mathrm{\Δ}}{2\mathrm{\π}}\]wdt=(r-\frac{t_{1}w\mathrm{\Δ}}{2\mathrm{\π}}){\mathrm{wt}}_2+\frac{w^2\mathrm{\Δ}}{4\mathrm{\π}}\[{(t_1+t_2)}^2-{t_1}^2\],$

以上各式中，t为时间，α为初始时刻的轴半径，w为角速度，Δ为卷帘增加的厚度差，

所述智能处理单元计算出卷帘轴自当前位置行走所述设定距离所需时间，则：

若当前位置为大棚顶点与大棚底点之间的任意位置，所述智能处理单元使驱动机构驱动卷帘轴自动运动直至行走所述设定距离；

若当前位置为大棚顶点，所述工作指令的内容为使所述卷帘轴向上行走，或者，若当前位置为大棚底点，所述工作指令的内容为使所述卷帘轴向下行走，则所述智能处理单元均使驱动机构自动停止运行。

优选的，所述卷帘机系统还包括电流过载检测单元，所述电流过载检测单元与所述智能处理单元连接，在通电情况下，若所述电流过载检测单元测得电流突变和过载现象，则所述智能处理单元使驱动机构驱使卷帘轴停止运行，继而反向运转。

优选的，所述卷帘机系统还包括磁感应转速角度传感器，所述磁感应转速角度传感器与所述智能处理单元连接，在通电情况下，若超过指定时间范围而磁感应转速角度传感器，无脉冲响应和角度变化，且所述电流过载检测单元测得电流突变和过载现象，则智能处理单元判定卷帘轴被卡住，并使驱动机构驱使卷帘轴停止运行，继而反向运转。

优选的，所述减速器包括箱体以及设于所述箱体内的一级蜗轮蜗杆机构和二级蜗轮蜗杆机构，所述电动机通过刚性联轴器与所述一级蜗轮蜗杆机构连接，所述卷帘轴通过万向联轴器与所述二级蜗轮蜗杆机构连接。

优选的，所述支撑机构包括顶杆、摆杆和摆杆轴，所述顶杆的底端与所述摆杆顶端铰接，所述摆杆底端横行插设所述摆杆轴，所述电动机固设于所述顶杆的顶端面上。

与现有技术相比，本发明的优点至少在于：

1)可以通过简单的指令，命令卷帘轴自动行走指定的距离(例如1米、3米、5米等)，中间过程中无需人为干预，遇到起点和终点自动停止，可以释放操作人员等待的时间，并防止意外发生；

2)通过智能处理单元的时间和电流过载检测模块，可以判断出是否发生人员被卷住的情况。当通电情况下，一旦超过t＝5秒(时间可以设定)，转速角度传感器没有发生脉冲响应和角度变化，则判断为被卡住；被卡住时，如果通过电流发生突变和过载现象，卷帘机会立刻停机，并反向卷动转1秒(时间可以设定)，使被卷入人员脱困。

附图说明

为了更清楚地说明本发明结构特征和技术要点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

图1为本发明实施例中一种卷帘机系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中大棚及卷帘机系统的工作示意图之一；

图3为本发明实施例中大棚及卷帘机系统的工作示意图之二；

图4为本发明实施例中大棚及卷帘机系统的工作示意图之三。

附图标记说明:1-刚性联轴器，2-电动机，3-顶杆，4-摆杆，5-摆杆，6-减速器，7-二级蜗杆传动，8-一级蜗杆传动，9-万向联轴器，10-卷帘轴，11-智能处理单元，12-电流过载检测单元，13-磁感应转速角度传感器。

具体实施方式

下面将结合本实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行具体、清楚、完整地描述。

参见图1所示，本实施例提供了一种卷帘机系统，包括电动机2、减速器6、卷帘轴10及以及智能处理单元11，所述电动机2固设于支撑机构上并与减速器6传动连接，所述减速器6的输出轴与卷帘轴10传动连接。

所述智能处理单元用以依据设定工作指令调控所述驱动机构的工作状态，而使所述卷帘被铺设到大棚上的设定位置或被完全卷起；

其中，若操作人员向所述智能处理单元输入工作指令，且所述工作指令的内容为使所述卷帘轴行走设定距离，则：

所述智能处理单元接收工作指令，并确定卷帘轴当前运行的速度和当前位置，同时存储当前位置信息，并将当前位置作为下次运算的起点位置，若当前位置为大棚顶点、大棚底点或大棚顶点与大棚底点之间的任意一点，则：

所述智能处理单元计算以大棚顶点为起点位置开始向下运行指定时间t₁至当前位置的距离的计算公式为：

$l={\∫}_0^{t_1}(r-\frac{tw\mathrm{\Δ}}{2\mathrm{\π}})wdt={\mathrm{rt}}_{1}w-\frac{w^2\mathrm{\Δ}}{4\mathrm{\π}}{t_1}^2,$

在当前位置的基础上再向下运动t₂时间所运行的距离的计算公式为：

$l_1={\∫}_{t_1}^{t_1+t_2}\[(r-\frac{t_{1}w\mathrm{\Δ}}{2\mathrm{\π}})-\frac{tw\mathrm{\Δ}}{2\mathrm{\π}}\]wdt=(r-\frac{t_{1}w\mathrm{\Δ}}{2\mathrm{\π}}){\mathrm{wt}}_2-\frac{w^2\mathrm{\Δ}}{4\mathrm{\π}}\[{(t_1+t_2)}^2-{t_1}^2\],$

在当前位置的基础上再向上运动t₂时间所运行的距离的计算公式为：

$l_2={\∫}_{t_1}^{t_1+t_2}\[(r-\frac{t_{1}w\mathrm{\Δ}}{2\mathrm{\π}})+\frac{tw\mathrm{\Δ}}{2\mathrm{\π}}\]wdt=(r-\frac{t_{1}w\mathrm{\Δ}}{2\mathrm{\π}}){\mathrm{wt}}_2+\frac{w^2\mathrm{\Δ}}{4\mathrm{\π}}\[{(t_1+t_2)}^2-{t_1}^2\],$

以上各式中，t为时间，α为初始时刻的轴半径，w为角速度，Δ为卷帘增加的厚度差，

所述智能处理单元计算出卷帘轴自当前位置行走所述设定距离所需时间，则：

若当前位置为大棚顶点与大棚底点之间的任意位置，所述智能处理单元使驱动机构驱动卷帘轴自动运动直至行走所述设定距离；

若当前位置为大棚顶点，所述工作指令的内容为使所述卷帘轴向上行走，或者，若当前位置为大棚底点，所述工作指令的内容为使所述卷帘轴向下行走，则所述智能处理单元均使驱动机构自动停止运行。

优选的，卷帘机系统还包括电流过载检测单元12，电流过载检测单元12与智能处理单元11连接，在通电情况下，若电流过载检测单元11测得电流突变和过载现象，则智能处理单元11使驱动机构驱使卷帘轴停止运行，继而反向运转。

优选的，卷帘机系统还包括磁感应转速角度传感器13，磁感应转速角度传感器13与智能处理单元11连接，在通电情况下，若超过指定时间范围而磁感应转速角度传感器13，无脉冲响应和角度变化，且电流过载检测单元12测得电流突变和过载现象，则智能处理单元11判定卷帘轴被卡住，并使驱动机构驱使卷帘轴停止运行，继而反向运转。

优选的，减速器6包括箱体以及设于箱体内的一级蜗轮蜗杆机构8和二级蜗轮蜗杆机构7，电动机2通过刚性联轴器与一级蜗轮蜗杆机构8连接，卷帘轴10通过万向联轴器9与二级蜗轮蜗杆机构7连接。

优选的，支撑机构包括顶杆3、摆杆4和摆杆轴5，顶杆3的底端与摆杆4顶端铰接，摆杆4的底端部横行插设摆杆轴5，电动机2固设于顶杆3的顶端面上。支撑机构能够左右摆动而用于防止电动机2的输入轴与减速器6的轴同心度不够而导致憋轴的现象。

此外，智能处理单元11、电流过载检测单元12和磁感应转速角度传感器13集中可以安装在减速器6的箱体内。

本发明提供的卷帘机系统的大致的工作原理如下：

电动机2通过减速器6带动卷帘轴10转动，具体的，电动机2通过一级蜗轮蜗杆机构8和二级蜗轮蜗杆机构7实现速度的递减，卷帘卷在卷帘轴10上，并在卷帘轴10的带动下完成收帘作业；卷帘机作铺帘作业时，电动机2作反向转动，因而完成铺帘作业。

以下具体说明所述卷帘机系统的应用和实施：

(一)温室大棚尺寸设计过程如下：

参见图2所示，在棚顶、棚底位置分别设置限位开关(棚顶、棚底位置分别设为M,N)，用于智能处理单元设置卷帘轴的初始位置，

当卷帘轴到达M、N点的时候会强制制动停止，防止卷帘翻转或者掉落，M点设为起点，N点设为终点，其中：

1)大棚的坡度一般为1：5.4左右

2)后端高度H₁＝2.5m

3)前端高度h₁＝1.2m

4)宽度为B₁＝8m

5)卷帘区域宽度B₂＝7m

6)长度L₁＝30-60m

7)卷帘坡度L²＝B₁ ²+(H₁-h₁)²,L＝8.1m

8)卷帘轴的半径为r₀＝0.025m

卷帘尺寸设计如下：

帘厚△＝0.03m；帘宽B＝9m；帘长L＝30-60m

作业要求如下：

收帘或铺帘作业5分钟内结束；卷帘轴10转速n₂≤3r/min

(二)卷帘转角的确定

卷帘过程的运动分析

极坐标方程为：r＝aθ

这种螺线的每条臂的距离永远相等于2πa。

笛卡尔坐标方程式为：

r＝10*(1+t)

x＝r*cos(t/360)

y＝r*sin(t/360)

z＝0

阿基米德螺旋线的标准极坐标方程：r(θ)＝a+b(θ)

式中：

b-阿基米德螺旋线系数,mm/°,表示每旋转1度时极径的增加(或减小)量；

θ-极角,单位为度，表示阿基米德螺旋线转过的总度数；

a-当θ＝0°时的极径，单位为mm；

改变参数a将改变螺线形状,b控制螺线间距离,通常其为常量。阿基米德螺线有两条螺线,一条θ>0；

卷帘轴卷帘过程中忽略卷帘的压缩量，卷帘以卷帘轴为中心按阿基米德螺旋规律运动。卷帘轴每转一周，卷帘半径变化量为△＝0.03m。用极坐标表示卷帘半径，

则：

其中式中：r为卷帘半径，θ为卷帘轴转角，r₀为卷帘轴半径。

(三)阿基米德螺旋曲线长度的微分方程：

$dB=rd\mathrm{\θ}=(r_0+\frac{\mathrm{\Δ}}{2\mathrm{\π}})d\mathrm{\θ}$

积分得

求解步骤：

1)

2)

3)代入r₀＝0.025mB＝9m

代入基本尺寸整理得θ²+10.47θ-3770＝0

解方程得卷帘轴转角θ＝56.39°

卷帘轴回转圈数β

圈

也就是说整个卷帘全程走完，卷帘轴可以转动9圈。

各主要部件的运动参数

卷帘轴角速度：

其中，式中t-卷帘所需的时间取4分钟。

帘的相对切线速度：U＝ω(β×△+r₀)

计算在指定位置运行指定时间的距离L

L为t时间内,卷帘机走过的距离，

α为初始时刻的轴半径，

w为角速度，

Δ为卷帘增加的厚度差，

从顶点开始，下行t₁时间至任意某一个位置，再上下滚动。每次到顶，t₁清零首先，确定该顶点的位置，

该顶点位置：此时刻r为满卷时的半径，

$l={\∫}_0^{t_1}(r-\frac{tw\mathrm{\Δ}}{2\mathrm{\π}})wdt={\mathrm{rt}}_{1}w-\frac{w^2\mathrm{\Δ}}{4\mathrm{\π}}{t_1}^2$

若再向上或向下运动t₂时间，则：

若向下运行t₂时间：

$l_1={\∫}_{t_1}^{t_1+t_2}\[(r-\frac{t_{1}w\mathrm{\Δ}}{2\mathrm{\π}})-\frac{tw\mathrm{\Δ}}{2\mathrm{\π}}\]wdt=(r-\frac{t_{1}w\mathrm{\Δ}}{2\mathrm{\π}}){\mathrm{wt}}_2-\frac{w^2\mathrm{\Δ}}{4\mathrm{\π}}\[{(t_1+t_2)}^2-{t_1}^2\]$

若向上运行t₂时间：

$l_2={\∫}_{t_1}^{t_1+t_2}\[(r-\frac{t_{1}w\mathrm{\Δ}}{2\mathrm{\π}})+\frac{tw\mathrm{\Δ}}{2\mathrm{\π}}\]wdt=(r-\frac{t_{1}w\mathrm{\Δ}}{2\mathrm{\π}}){\mathrm{wt}}_2+\frac{w^2\mathrm{\Δ}}{4\mathrm{\π}}\[{(t_1+t_2)}^2-{t_1}^2\]$

通过以上公式就可以计算出指定时间内运行的距离

卷帘机总传动比

卷帘轴转速n₂

式中t-卷帘所需的时间取4分钟。

电动机转速n₁

为了降低机器设计制造成份，选择转速n₁＝1450r/min的电动机。

总传动比i

i＝n₁/n₂＝1450/2.25＝644.44

减速器结构型式

因总传动比大于480r/min,且为了降低减速器的重量，减速器采用二级蜗轮蜗杆传动的结构型式。

传动比分配

为了蜗轮受力均匀，传动比分配采用相同的国家标准传动比，i₁＝i₂＝25.5。

实际总传动比i＝650.25,实际卷帘轴10转速n₂＝n/I＝1450/650.25＝2.23r/min。

实际收帘所需时间t＝β/n₂＝9/2.23＝4.04min,符合使用要求。

蜗杆、蜗轮技术参数

1)模数m:模数大小直接影响蜗杆、蜗轮尺寸和强度，采用国家标准第一系列的m₁＝m₂＝4mm。

2)压力角均采用国标规定的20°。

3)中心距采用国家标准理论值125mm。

4)蜗杆分度圆直径d₁＝40mm。

5)蜗杆投数Z₁＝2。

6)蜗轮齿数Z₂＝51。

7)蜗轮分度圆直径d₂＝mZ₂＝204mm。

蜗杆、蜗轮材料：为了降低制造成份蜗杆采用45号钢，蜗轮采用HT150。

(三)卷帘机受力分析

主要部件的质量

电动机质量20Kg；减速器6质量35Kg；顶杆3和摆杆4质量20Kg。

卷帘轴质量：m₂＝γv＝7800×πr² ₀L＝918.9Kg；

其中，式中：γ＝7800Kg/m³；帘单位面积的密度为0.65Kg/m²；

卷帘质量

卷帘总重量G₂＝(m₂+m₁)g；

电动机带动主要部件作摆动运动时产生的阻力矩M₁

为了便于计算，认为各主要部件的作用点在卷帘轴中心上，M₁计算如图3-4所示，则：M₁＝G₁Rcosα

式中：G₁＝Σmg＝75×9.806＝735Kg—主要部件的重量

R-摆动半径

R＝[(x-3.04)²+z²]^1/2

分析：①最大阻力矩发生在初始位置，M₁＝735×4.14＝3043Nm。

②阻力矩初始位置最大，随着卷帘轴的上移逐渐减小，α＝90°时等于0，α＞90°时反而变成主动力矩。

卷帘轴转动产生的阻力矩M₂

该阻力矩是卷帘轴本身转动产生的阻力矩与卷帘时产生的阻力矩之和。如图4所示。

卷帘轴10转动产生的阻力矩M₂＝(m₁+m₂)g·(β×△+r₀)cosb

M_2max＝[918.9+0.65×8.5×60]×9.806×(9×0.03+0.025)

＝3617Nm

起动阻力矩M₃

M₃＝Jε；式中：J＝m₂r²/2—静力矩

M₃＝1/2×918.9×0.025²×23.3＝6.7Nm

其它阻力矩

①采用蜗杆减速器时，其轴承摩擦力阻力矩和蜗杆、蜗轮之间的阻力矩很小，可以忽略不计。

②主要部件作摆动运动所产生的起动阻力矩，起动角加速度很小，可以忽略不计阻力矩。

③静力矩变化引起的惯性阻力矩，其大小很小可以忽略不计。

电动机功率N

总功率包括主要部件摆动所需要的功率N₁、卷帘轴10转动所需的功率N₂和起动功率N₃，即，N_e＝N₁+N₂+N₃

N₁＝M₁·ψ_max＝3043×0.0179＝54.2W

N₂＝M₂·ω＝3617×0.233＝842.8W

N₃＝M₃·ω＝6.7×0.233＝1.7W

N≥KN_e＝K·(N₁+N₂+N₃)＝898.6W＝0.9Kw

其中，式中：K-超载系数(1-1.5)

综上所述，本发明提供的卷帘机系统及其控制方法具有以下优点：

1)可以通过简单的指令，命令卷帘轴自动行走指定的距离(例如1米、3米、5米等)，中间过程中无需人为干预，遇到起点和终点自动停止，可以释放操作人员等待的时间，并防止意外发生；

2)通过智能处理单元的时间和电流过载检测模块，可以判断出是否发生人员被卷住的情况。当通电情况下，一旦超过t＝5秒(时间可以设定)，转速角度传感器没有发生脉冲响应和角度变化，则判断为被卡住；被卡住时，如果通过电流发生突变和过载现象，卷帘机会立刻停机，并反向卷动转1秒(时间可以设定)，使被卷入人员脱困。

上述具体实施方式，仅为说明本发明的技术构思和结构特征，目的在于让熟悉此项技术的相关人士能够据以实施，但以上所述内容并不限制本发明的保护范围，凡是依据本发明的精神实质所作的任何等效变化或修饰，均应落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种卷帘机系统的控制方法，其特征在于包括：

提供卷帘机系统，包括电动机、减速器、卷帘轴以及智能处理单元，所述电动机固设于支撑机构上，并与所述减速器连接，所述减速器的输出轴与所述卷帘轴传动连接；

操作人员向所述智能处理单元输入工作指令，所述工作指令的内容为使所述卷帘轴行走设定距离；

所述智能处理单元接收工作指令，并确定卷帘轴当前运行的速度和当前位置，同时存储当前位置信息，并将当前位置作为下次运算的起点位置，若当前位置为大棚顶点、大棚底点或大棚顶点与大棚底点之间的任意一点，则：

所述智能处理单元计算以大棚顶点为起点位置开始向下运行指定时间t₁至当前位置的距离的计算公式为：

$l={\∫}_0^{t_1}(r-\frac{tw\mathrm{\Δ}}{2\mathrm{\π}})wdt={\mathrm{rt}}_{1}w-\frac{w^2\mathrm{\Δ}}{4\mathrm{\π}}{t_1}^2,$

在当前位置的基础上再向下运动t₂时间所运行的距离的计算公式为：

$l_1{\∫}_{t_1}^{t_1+t_2}\[(r-\frac{t_{1}w\mathrm{\Δ}}{2\mathrm{\π}})-\frac{tw\mathrm{\Δ}}{2\mathrm{\π}}\]wdt=(r-\frac{t_{1}w\mathrm{\Δ}}{2\mathrm{\π}}){\mathrm{wt}}_2-\frac{w^2\mathrm{\Δ}}{4\mathrm{\π}}\[{(t_1+t_2)}^2-{t_1}^2\],$

在当前位置的基础上再向上运动t₂时间所运行的距离的计算公式为：

$l_2{\∫}_{t_1}^{t_1+t_2}\[(r-\frac{t_{1}w\mathrm{\Δ}}{2\mathrm{\π}})+\frac{tw\mathrm{\Δ}}{2\mathrm{\π}}\]wdt=(r-\frac{t_{1}w\mathrm{\Δ}}{2\mathrm{\π}}){\mathrm{wt}}_2+\frac{w^2\mathrm{\Δ}}{4\mathrm{\π}}\[{(t_1+t_2)}^2-{t_1}^2\],$

以上各式中，t为时间，α为初始时刻的轴半径，w为角速度，Δ为卷帘增加的厚度差，

所述智能处理单元计算出卷帘轴自当前位置行走所述设定距离所需时间，则：

若当前位置为大棚顶点与大棚底点之间的任意位置，所述智能处理单元使驱动机构驱动卷帘轴自动运动直至行走所述设定距离；

若当前位置为大棚顶点，所述工作指令的内容为使所述卷帘轴向上行走，或者，若当前位置为大棚底点，所述工作指令的内容为使所述卷帘轴向下行走，则所述智能处理单元均使驱动机构自动停止运行。

2.根据权利要求1所述的卷帘机系统的控制方法，其特征在于，所述卷帘机系统还包括电流过载检测单元，所述电流过载检测单元与所述智能处理单元连接，在通电情况下，若所述电流过载检测单元测得电流突变和过载现象，则所述智能处理单元使驱动机构驱使卷帘轴停止运行，继而反向运转。

3.根据权利要求2所述的卷帘机系统的控制方法，其特征在于，所述卷帘机系统还包括磁感应转速角度传感器，所述磁感应转速角度传感器与所述智能处理单元连接，在通电情况下，若超过指定时间范围而所述磁感应转速角度传感器无脉冲响应和角度变化，且所述电流过载检测单元测得电流突变和过载现象，则智能处理单元判定卷帘轴被卡住，并使驱动机构驱使卷帘轴停止运行，继而反向运转。

4.根据权利要求1所述的卷帘机系统的控制方法，其特征在于，所述减速器包括箱体以及设于所述箱体内的一级蜗轮蜗杆机构和二级蜗轮蜗杆机构，所述电动机通过刚性联轴器与所述一级蜗轮蜗杆机构连接，所述卷帘轴通过万向联轴器与所述二级蜗轮蜗杆机构连接。

5.根据权利要求1所述的卷帘机系统的控制方法，其特征在于，所述支撑机构包括顶杆、摆杆和摆杆轴，所述顶杆的底端与所述摆杆顶端铰接，所述摆杆底端横行插设所述摆杆轴，所述电动机固设于所述顶杆的顶端面上。

6.一种卷帘机系统，其特征在于包括：

用于驱使卷帘轴运动的驱动机构，包括电动机和减速器，所述电动机固设于支撑机构上，并与所述减速器传动连接；

与大棚用卷帘配合的卷帘轴，所述卷帘轴与所述减速器的输出轴传动连接，所述卷帘包括一层以上帘子；

以及，智能处理单元，用以依据设定工作指令调控所述驱动机构的工作状态，而使所述卷帘被铺设到大棚上的设定位置或被完全卷起；

其中，若操作人员向所述智能处理单元输入工作指令，且所述工作指令的内容为使所述卷帘轴行走设定距离，则：

所述智能处理单元接收工作指令，并确定卷帘轴当前运行的速度和当前位置，同时存储当前位置信息，并将当前位置作为下次运算的起点位置，若当前位置为大棚顶点、大棚底点或大棚顶点与大棚底点之间的任意一点，则：

所述智能处理单元计算以大棚顶点为起点位置开始向下运行指定时间t₁至当前位置的距离的计算公式为：

$l={\∫}_0^{t_1}(r-\frac{tw\mathrm{\Δ}}{2\mathrm{\π}})wdt={\mathrm{rt}}_{1}w-\frac{w^2\mathrm{\Δ}}{4\mathrm{\π}}{t_1}^2,$

在当前位置的基础上再向下运动t₂时间所运行的距离的计算公式为：

$l_1{\∫}_{t_1}^{t_1+t_2}\[(r-\frac{t_{1}w\mathrm{\Δ}}{2\mathrm{\π}})-\frac{tw\mathrm{\Δ}}{2\mathrm{\π}}\]wdt=(r-\frac{t_{1}w\mathrm{\Δ}}{2\mathrm{\π}}){\mathrm{wt}}_2-\frac{w^2\mathrm{\Δ}}{4\mathrm{\π}}\[{(t_1+t_2)}^2-{t_1}^2\],$

在当前位置的基础上再向上运动t₂时间所运行的距离的计算公式为：

$l_2{\∫}_{t_1}^{t_1+t_2}\[(r-\frac{t_{1}w\mathrm{\Δ}}{2\mathrm{\π}})+\frac{tw\mathrm{\Δ}}{2\mathrm{\π}}\]wdt=(r-\frac{t_{1}w\mathrm{\Δ}}{2\mathrm{\π}}){\mathrm{wt}}_2+\frac{w^2\mathrm{\Δ}}{4\mathrm{\π}}\[{(t_1+t_2)}^2-{t_1}^2\],$

以上各式中，t为时间，α为初始时刻的轴半径，w为角速度，Δ为卷帘增加的厚度差，

所述智能处理单元计算出卷帘轴自当前位置行走所述设定距离所需时间，则：

若当前位置为大棚顶点与大棚底点之间的任意位置，所述智能处理单元使驱动机构驱动卷帘轴自动运动直至行走所述设定距离；

若当前位置为大棚顶点，所述工作指令的内容为使所述卷帘轴向上行走，或者，若当前位置为大棚底点，所述工作指令的内容为使所述卷帘轴向下行走，则所述智能处理单元均使驱动机构自动停止运行。

7.根据权利要求6所述的卷帘机系统，其特征在于，所述卷帘机系统还包括电流过载检测单元，所述电流过载检测单元与所述智能处理单元连接，在通电情况下，若所述电流过载检测单元测得电流突变和过载现象，则所述智能处理单元使驱动机构驱使卷帘轴停止运行，继而反向运转。

8.根据权利要求7所述的卷帘机系统，其特征在于，所述卷帘机系统还包括磁感应转速角度传感器，所述磁感应转速角度传感器与所述智能处理单元连接，在通电情况下，若超过指定时间范围而所述磁感应转速角度传感器无脉冲响应和角度变化，且所述电流过载检测单元测得电流突变和过载现象，则智能处理单元判定卷帘轴被卡住，并使驱动机构驱使卷帘轴停止运行，继而反向运转。

9.根据权利要求6所述的卷帘机系统，其特征在于，所述减速器包括箱体以及设于所述箱体内的一级蜗轮蜗杆机构和二级蜗轮蜗杆机构，所述电动机通过刚性联轴器与所述一级蜗轮蜗杆机构连接，所述卷帘轴通过万向联轴器与所述二级蜗轮蜗杆机构连接。

10.根据权利要求6所述的卷帘机系统，其特征在于，所述支撑机构包括顶杆、摆杆和摆杆轴，所述顶杆的底端与所述摆杆顶端铰接，所述摆杆底端横行插设所述摆杆轴，所述电动机固设于所述顶杆的顶端面上。