CN113479706A - 一种兼容多种航空线缆的快速自动收线装置及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种兼容多种航空线缆的快速自动收线装置及其使用方法，涉及收线机构技术领域，包括显示控制系统和自动排线系统，显示控制系统包括显示模块和驱动控制模块，显示模块提供人机交互界面，驱动控制模块对自动排线系统绕线精准控制，自动排线系统包括导引框、线轮、主轴驱动机构、导引驱动机构、停止收线感应机构和张力控制机构，主轴驱动机构驱动线轮主轴旋转，导引驱动机构驱动导引框上的夹具移动，使得线缆以螺旋线排列在线轮的外层，停止收线感应机构和张力控制机构设置在导引机构上，停止收线感应机构用于检测插头端部金属部分，并将信号送给驱动控制模块，张力控制机构用于检测收线时线缆的速度，将测得线速度传递给驱动控制模块。

Description

一种兼容多种航空线缆的快速自动收线装置及其使用方法
技术领域
本发明涉及收线机构技术领域，特别是涉及一种兼容多种航空线缆的快速自动收线装置及其使用方法。
背景技术
测试用航空线缆长度一般在5～30m，自重最高能达到10Kg。完成测试后，传统撤收环节操作人员人工搬运线缆进行收线，并手工进行整理放置。整理后的线缆不仅所占空间大，且下次使用时仍需重新整理使用，费时费力。使用自动收线装置，不仅可以减轻收线时和使用前的整理负担，还降低航空测试等场景下撤收环节的工作强度，使操作人员更加高效地进行测试工作，节约时间成本和人工成本。本发明面向航空测试现场，以快速自动收线为切入点提出一种兼容多种航空线缆的快速自动收线装置。
发明内容
为了解决航空测试现场收线过程繁琐、人工负担重的问题，本发明提出了一种兼容多种航空线缆的快速自动收线装置及其使用方法，该快速自动收线装置，通过在其显示控制系统上进行参数设置，并配合兼容多种尺寸航空线缆的线轮，基于FPGA嵌入式技术控制和驱动系统，实现航空测试场景撤收环节的快速收线。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种兼容多种航空线缆的快速自动收线装置，其特征在于：包括显示控制系统和自动排线系统，所述显示控制系统包括显示模块和驱动控制模块，所述显示模块提供人机交互界面，所述驱动控制模块对自动排线系统绕线精准控制，所述自动排线系统包括导引框、线轮、主轴驱动机构、导引驱动机构、停止收线感应机构和张力控制机构，所述主轴驱动机构驱动线轮主轴旋转，所述导引驱动机构驱动导引框上的夹具移动，使得线缆以螺旋线排列在线轮的外层，所述停止收线感应机构和张力控制机构设置在导引机构上，所述停止收线感应机构用于检测插头端部金属部分，并将信号送给驱动控制模块，所述张力控制机构用于检测收线时线缆的速度，并将测得线速度传递给驱动控制模块。
优选的，所述显示模块采用触摸显示屏和显示控制模块，所述触摸显示屏和显示控制模块相连，所述驱动控制模块采用通用处理模块，所述通用处理模块与导引驱动机构、主轴驱动机构、张力控制机构和停止收线感应机构相连。
优选的，还包括电源模块，所述电源模块与通用处理模块相连和电源相连。
优选的，所述线轮采用工字轮，所述工字轮内转动设置有转动主轴。
优选的，所述线轮上设置有航空插头保护槽。
优选的，所述主轴驱动机构包括主轴外壳和主轴驱动电机，所述主轴外壳固定设置在工字轮上，所述主轴外壳内设置有主轴驱动电机，所述主轴驱动电机输出端与转动主轴相连。
优选的，所述主轴外壳外侧固定设置有导引框。
优选的，所述导引驱动机构包括X轴电动推杆、Y轴电动推杆和夹具，所述X轴电动推杆下端与导引框相连，所述X轴电动推杆上端与Y轴电动推杆左端相连，所述Y轴电动推杆右端与夹具相连。
优选的，所述停止收线感应机构和张力控制机构分别设置在Y轴电动推杆下端和上端，所述停止收线感应机构采用电感式接近开关，所述张力控制机构包括速度传感器和接触轮，所述接触轮设置在夹具，所述速度传感器用于检测接触轮的线速度。
优选的，所述显示控制系统下端与支柱上端相连，所述支柱下端与导引框相连。
优选的，所述线轮下端设置有移动式底座。
一种兼容多种航空线缆的快速自动收线装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1线轮准备：根据收线线缆尺寸将相应的线轮安装在转动主轴上；
步骤2线缆准备：将所收线缆的一端航空插头放入自动收线系统中保护槽内固定；
步骤3收线参数设定：通过触摸显示屏将收线参数输入通用处理模块；
步骤4系统自检：通过触摸显示屏启动收线，夹具夹住线缆，系统自检并同时驱动夹具沿Z轴向下匀速直线运动AB距离到B点处，导引线缆固定在线轮上，检查外部导引装置能够拾取线缆；
步骤5快速收线：线轮驱动机构带动线轮进行旋转，导引驱动机构以相同的角速度绕绕主轴转动的同时在其导轨上沿Z轴上以vh的速度作匀速直线运动，每绕过一圈导引驱动机构在Z轴上移动hn，引导线缆在线轮中以螺旋线运动；
步骤6完成收线：停止感应收线机构感应到线缆插头后，自动收线装置停止收线。
优选的，所述收线参数包括线缆长度、线径和保护套参数。
优选的，停止感应收线机构位于Y轴电动推杆上且随Y轴电动推杆运动，在感应到线缆的插头后控制自动收线装置自动停止收线，当Y轴电动推杆再次到达A点前收到以上两类停止信号，此时收线提前结束；当Y轴电动推杆到达A点后仍未被停止，Y轴电动推杆沿径向向外移动一个线径的距离，到达Q2进行第二圈收线，进行第二圈收线时，线轮不停止转动，X轴电动推杆沿Z轴向下匀速直线运动，此时线缆在线轮中开始新一轮的螺旋线运动，直至到达A点；自动收线装置在未收到停止信号前，判定收线继续，导引驱动机构在沿AB往复运动，移动至下一个点位QN。
本技术方案的有益效果如下：
一、本发明提供一种兼容多种航空线缆的快速自动收线装置，显示控制系统共设有两个功能部分，包含显示模块和驱动控制模块，采用FPGA实现显示控制系统电路，其中的通用处理模块对应驱动控制模块，显示控制模块和触摸显示屏组成显示系统，另有电源模块对整个系统供电。自动排线系统共设有六个功能部分包含导引框、线轮、主轴驱动机构、导引驱动机构、停止收线感应机构和张力控制机构。该快速自动收线装置，通过在其显示控制系统上进行参数设置，并配合兼容多种尺寸航空线缆的线轮，基于FPGA嵌入式技术控制和驱动系统，实现航空测试场景撤收环节的快速收线。
二、本发明提供一种兼容多种航空线缆的快速自动收线装置，线轮上设置有航空插头保护槽，收线前需将所收线缆的一端航空插头放入自动收线系统中保护槽内固定。
三、本发明提供一种兼容多种航空线缆的快速自动收线装置，接触轮位于拾取线缆的夹具上，当夹具拾取线缆进行收线时，线缆带动夹具上的接触轮运动，接触轮角速度由速度传感器，并转化为线速度信号送给通用处理模块。收线过程中，保持所收线缆的张力恒定是保证收线成功的一个重要条件。如果收线时线缆张力过大，不仅影响收线质量，严重时甚至超过线缆的抗拉强度而将其拉断。然而如张力过小，则线缆无法紧密排列在线轮上，形成松线、乱线的情况，或者是产生滑套现象，影响了实验的撤收。因此在收线时，需要能够调节线缆的张力，并使之在一定范围内保持稳定，避免上述问题。张力控制技术的优劣会严重影响收线质量。
四、本发明提供一种兼容多种航空线缆的快速自动收线装置，支柱作为快速自动收线装置的结构部分为显示控制系统提供支撑。
五、本发明提供一种兼容多种航空线缆的快速自动收线装置，移动式底座使一种兼容多种航空线缆的快速自动收线装置便于移动，为航空测试中的使用节约时间。
附图说明
下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，其中：
图1 为本发明的结构示意图；
图2为本发明中自动排线系统的结构示意图；
图3为本发明中导引框和导引驱动机构的结构示意图；
图4为本发明中线轮的结构示意图；
图5为本发明中主轴驱动机构的结构示意图；
图6为本发明另一实施例的结构示意图；
图7为本发明的绕线过程示意图，Q1、Q2……QN为引导装置在XY平面运动导引点位；
图中标记：1、显示控制系统；11、触摸显示屏；12、显示控制模块；13、通用处理模块；14、电源模块；15、电源；2、自动排线系统；21、导引框；22、线轮；221、航空插头保护槽；23、主轴驱动机构；231、主轴外壳；232、主轴驱动电机；24、导引驱动机构；241、X轴电动推杆；242、Y轴电动推杆；243、夹具；25、停止收线感应机构；26、张力控制机构；3、转动主轴；4、支柱；5、移动式底座。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1
作为本发明一种最基本的实施方案，本实施例公开了一种兼容多种航空线缆的快速自动收线装置，如图1所示，包括显示控制系统1和自动排线系统2，所述显示控制系统1包括显示模块和驱动控制模块，所述显示模块提供人机交互界面，所述驱动控制模块对自动排线系统2绕线精准控制，所述自动排线系统2包括导引框21、线轮22、主轴驱动机构23、导引驱动机构24、停止收线感应机构25和张力控制机构26，所述主轴驱动机构23驱动线轮22主轴3旋转，所述导引驱动机构24驱动导引框21上的夹具243移动，使得线缆以螺旋线排列在线轮22的外层，所述停止收线感应机构25和张力控制机构26设置在导引机构上，所述停止收线感应机构25用于检测插头端部金属部分，并将信号送给驱动控制模块，所述张力控制机构26用于检测收线时线缆的速度，并将测得线速度传递给驱动控制模块。
实施例2
本实施例是在实施例 1 的基础上进行了进一步的优化，如图2-图5所示，所述显示模块采用触摸显示屏11和显示控制模块12，所述触摸显示屏11和显示控制模块12相连，所述驱动控制模块采用通用处理模块13，所述通用处理模块13与导引驱动机构24、主轴驱动机构23、张力控制机构26和停止收线感应机构25相连。
优选的，还包括电源模块14，所述电源模块14与通用处理模块13相连和电源15相连。
优选的，所述线轮22采用工字轮，所述工字轮内转动设置有转动主轴3。
优选的，所述线轮22上设置有航空插头保护槽221。
优选的，所述主轴驱动机构23包括主轴外壳231和主轴驱动电机232，所述主轴外壳231固定设置在工字轮上，所述主轴外壳231内设置有主轴驱动电机232，所述主轴驱动电机232输出端与转动主轴3相连。
优选的，所述主轴外壳231外侧固定设置有导引框21。
优选的，所述导引驱动机构24包括X轴电动推杆241、Y轴电动推杆242和夹具243，所述X轴电动推杆241下端与导引框21相连，所述X轴电动推杆241上端与Y轴电动推杆242左端相连，所述Y轴电动推杆242右端与夹具243相连。
优选的，所述停止收线感应机构25和张力控制机构26分别设置在Y轴电动推杆242下端和上端，所述停止收线感应机构25采用电感式接近开关，所述张力控制机构26包括速度传感器和接触轮，所述接触轮设置在夹具243，所述速度传感器用于检测接触轮的线速度。
实施例3
本实施例是在实施例 1 或实施例2的基础上进行了进一步的优化，如图6所示，所述显示控制系统1下端与支柱4上端相连，所述支柱4下端与导引框21相连。所述线轮22下端设置有移动式底座5。
如图7所示，一种兼容多种航空线缆的快速自动收线装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1线轮22准备：根据收线线缆尺寸将相应的线轮22安装在转动主轴3上；
步骤2线缆准备：将所收线缆的一端航空插头放入自动收线系统中保护槽内固定；
步骤3收线参数设定：通过触摸显示屏11将收线参数输入通用处理模块13；
步骤4系统自检：通过触摸显示屏11启动收线，夹具243夹住线缆，系统自检并同时驱动夹具243沿Z轴向下匀速直线运动AB距离到B点处，导引线缆固定在线轮22上，检查外部导引装置能够拾取线缆；
步骤5快速收线：线轮22驱动机构带动线轮22进行旋转，导引驱动机构24以相同的角速度绕绕主轴3转动的同时在其导轨上沿Z轴上以vh的速度作匀速直线运动，每绕过一圈导引驱动机构24在Z轴上移动hn，引导线缆在线轮22中以螺旋线运动；
步骤6完成收线：停止感应收线机构感应到线缆插头后，自动收线装置停止收线。
优选的，所述收线参数包括线缆长度、线径和保护套参数。
优选的，停止感应收线机构位于Y轴电动推杆242上且随Y轴电动推杆242运动，在感应到线缆的插头后控制自动收线装置自动停止收线，当Y轴电动推杆242再次到达A点前收到以上两类停止信号，此时收线提前结束；当Y轴电动推杆242到达A点后仍未被停止，Y轴电动推杆242沿径向向外移动一个线径的距离，到达Q2进行第二圈收线，进行第二圈收线时，线轮22不停止转动，X轴电动推杆241沿Z轴向下匀速直线运动，此时线缆在线轮22中开始新一轮的螺旋线运动，直至到达A点；自动收线装置在未收到停止信号前，判定收线继续，导引驱动机构24在沿AB往复运动，移动至下一个点位QN。
本技术方案的有益效果如下：
本发明提供一种兼容多种航空线缆的快速自动收线装置，显示控制系统1共设有两个功能部分，包含显示模块和驱动控制模块，采用FPGA实现显示控制系统1电路，其中的通用处理模块13对应驱动控制模块，显示控制模块12和触摸显示屏11组成显示系统，另有电源模块14对整个系统供电。自动排线系统2共设有六个功能部分包含导引框21、线轮22、主轴驱动机构23、导引驱动机构24、停止收线感应机构25和张力控制机构26。该快速自动收线装置，通过在其显示控制系统1上进行参数设置，并配合兼容多种尺寸航空线缆的线轮22，基于FPGA嵌入式技术控制和驱动系统，实现航空测试场景撤收环节的快速收线。
线轮22上设置有航空插头保护槽221，收线前需将所收线缆的一端航空插头放入自动收线系统中保护槽内固定。接触轮位于拾取线缆的夹具243上，当夹具243拾取线缆进行收线时，线缆带动夹具243上的接触轮运动，接触轮角速度由速度传感器，并转化为线速度信号送给通用处理模块13。收线过程中，保持所收线缆的张力恒定是保证收线成功的一个重要条件。如果收线时线缆张力过大，不仅影响收线质量，严重时甚至超过线缆的抗拉强度而将其拉断。然而如张力过小，则线缆无法紧密排列在线轮22上，形成松线、乱线的情况，或者是产生滑套现象，影响了实验的撤收。因此在收线时，需要能够调节线缆的张力，并使之在一定范围内保持稳定，避免上述问题。张力控制技术的优劣会严重影响收线质量。支柱4作为快速自动收线装置的结构部分为显示控制系统1提供支撑。移动式底座5使一种兼容多种航空线缆的快速自动收线装置便于移动，为航空测试中的使用节约时间。
综上所述，本领域的普通技术人员阅读本发明文件后，根据本发明的技术方案和技术构思无需创造性脑力劳动而作出的其他各种相应的变换方案，均属于本发明所保护的范围。

Claims (14)

1.一种兼容多种航空线缆的快速自动收线装置，其特征在于：包括显示控制系统（1）和自动排线系统（2），所述显示控制系统（1）包括显示模块和驱动控制模块，所述显示模块提供人机交互界面，所述驱动控制模块对自动排线系统（2）绕线精准控制，所述自动排线系统（2）包括导引框（21）、线轮（22）、主轴驱动机构（23）、导引驱动机构（24）、停止收线感应机构（25）和张力控制机构（26），所述主轴驱动机构（23）驱动线轮（22）主轴（3）旋转，所述导引驱动机构（24）驱动导引框（21）上的夹具（243）移动，使得线缆以螺旋线排列在线轮（22）的外层，所述停止收线感应机构（25）和张力控制机构（26）设置在导引机构上，所述停止收线感应机构（25）用于检测插头端部金属部分，并将信号送给驱动控制模块，所述张力控制机构（26）用于检测收线时线缆的速度，并将测得线速度传递给驱动控制模块。
2.根据权利要求1所述的一种兼容多种航空线缆的快速自动收线装置，其特征在于：所述显示模块采用触摸显示屏（11）和显示控制模块（12），所述触摸显示屏（11）和显示控制模块（12）相连，所述驱动控制模块采用通用处理模块（13），所述通用处理模块（13）与导引驱动机构（24）、主轴驱动机构（23）、张力控制机构（26）和停止收线感应机构（25）相连。
3.根据权利要求2所述的一种兼容多种航空线缆的快速自动收线装置，其特征在于：还包括电源模块（14），所述电源模块（14）与通用处理模块（13）相连和电源（15）相连。
4.根据权利要求1或3所述的一种兼容多种航空线缆的快速自动收线装置，其特征在于：所述线轮（22）采用工字轮，所述工字轮内转动设置有转动主轴（3）。
5.根据权利要求4所述的一种兼容多种航空线缆的快速自动收线装置，其特征在于：所述线轮（22）上设置有航空插头保护槽（221）。
6.根据权利要求5所述的一种兼容多种航空线缆的快速自动收线装置，其特征在于：所述主轴驱动机构（23）包括主轴外壳（231）和主轴驱动电机（232），所述主轴外壳（231）固定设置在工字轮上，所述主轴外壳（231）内设置有主轴驱动电机（232），所述主轴驱动电机（232）输出端与转动主轴（3）相连。
7.根据权利要求6所述的一种兼容多种航空线缆的快速自动收线装置，其特征在于：所述主轴外壳（231）外侧固定设置有导引框（21）。
8.根据权利要求7所述的一种兼容多种航空线缆的快速自动收线装置，其特征在于：所述导引驱动机构（24）包括X轴电动推杆（241）、Y轴电动推杆（242）和夹具（243），所述X轴电动推杆（241）下端与导引框（21）相连，所述X轴电动推杆（241）上端与Y轴电动推杆（242）左端相连，所述Y轴电动推杆（242）右端与夹具（243）相连。
9.根据权利要求8所述的一种兼容多种航空线缆的快速自动收线装置，其特征在于：所述停止收线感应机构（25）和张力控制机构（26）分别设置在Y轴电动推杆（242）下端和上端，所述停止收线感应机构（25）采用电感式接近开关，所述张力控制机构（26）包括速度传感器和接触轮，所述接触轮设置在夹具（243），所述速度传感器用于检测接触轮的线速度。
10.根据权利要求9所述的一种兼容多种航空线缆的快速自动收线装置，其特征在于：所述显示控制系统（1）下端与支柱（4）上端相连，所述支柱（4）下端与导引框（21）相连。
11.根据权利要求10所述的一种兼容多种航空线缆的快速自动收线装置，其特征在于：所述线轮（22）下端设置有移动式底座（5）。
12.一种兼容多种航空线缆的快速自动收线装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1线轮（22）准备：根据收线线缆尺寸将相应的线轮（22）安装在转动主轴（3）上；
步骤2线缆准备：将所收线缆的一端航空插头放入自动收线系统中保护槽内固定；
步骤3收线参数设定：通过触摸显示屏（11）将收线参数输入通用处理模块（13）；
步骤4系统自检：通过触摸显示屏（11）启动收线，夹具（243）夹住线缆，系统自检并同时驱动夹具（243）沿Z轴向下匀速直线运动AB距离到B点处，导引线缆固定在线轮（22）上，检查外部导引装置能够拾取线缆；
步骤5快速收线：线轮（22）驱动机构带动线轮（22）进行旋转，导引驱动机构（24）以相同的角速度绕绕主轴（3）转动的同时在其导轨上沿Z轴上以vh的速度作匀速直线运动，每绕过一圈导引驱动机构（24）在Z轴上移动hn，引导线缆在线轮（22）中以螺旋线运动；
步骤6完成收线：停止感应收线机构感应到线缆插头后，自动收线装置停止收线。
13.根据权利要求12所述的一种兼容多种航空线缆的快速自动收线装置的使用方法，其特征在于：步骤3中，所述收线参数包括线缆长度、线径和保护套参数。
14.根据权利要求12或13所述的一种兼容多种航空线缆的快速自动收线装置的使用方法，其特征在于：步骤6中，停止感应收线机构位于Y轴电动推杆（242）上且随Y轴电动推杆（242）运动，在感应到线缆的插头后控制自动收线装置自动停止收线，当Y轴电动推杆（242）再次到达A点前收到以上两类停止信号，此时收线提前结束；当Y轴电动推杆（242）到达A点后仍未被停止，Y轴电动推杆（242）沿径向向外移动一个线径的距离，到达Q2进行第二圈收线，进行第二圈收线时，线轮（22）不停止转动，X轴电动推杆（241）沿Z轴向下匀速直线运动，此时线缆在线轮（22）中开始新一轮的螺旋线运动，直至到达A点；自动收线装置在未收到停止信号前，判定收线继续，导引驱动机构（24）在沿AB往复运动，移动至下一个点位QN。
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