CN113725802B - 一种船舶供电用的岸电桩系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种船舶供电用的岸电桩系统，包括设置在岸边上且可移动的岸电桩系统和设置在船舶上的线缆供给系统，岸电桩系统包括移动底盘、集成在移动底盘上的自动收放线装置、接头旋转装置、视觉识别装置和自动对接装置，岸电桩线缆的一端与自动收放线装置连接，且其另一端与所述接头旋转装置上的岸电桩插座连接，岸电桩插座与船舶下放的岸电接头连接，岸电接头设置在自动对接装置上，视觉识别装置靠近岸电接头位置设置。本发明提供的船舶供电用的岸电桩系统，岸边上设有可移动的岸电桩系统，船舶上设有线缆供给系统，通过两者的综合作用效果，方便了线缆的轻量化输送，有助于船舶移动到合适的位置进行充电过程，具有多功能的综合技术效果。

Description

一种船舶供电用的岸电桩系统

技术领域

本发明属于智能机器人技术领域，具体说是涉及一种船舶供电用的岸电桩系统。

背景技术

近几年我国经济发展迅速，使得航运业务迅猛发展，船舶靠港的数量密度大大增加，同时船舶靠港期间使用自备柴油发电机供电，会排放大量有害污染物、给港区造成环境污染，节约资源发展船舶岸电迫在眉睫。

当前国内的岸电桩多为固定设计，船舶停泊位置固定，对船舶靠岸操作要求很高，如果停泊位置不准确，需要人工拖拽线缆到岸电桩处，或者增加一根岸电线缆延长线。由于大功率岸电线缆及接头重量很大，需要耗费大量人力物力，因此，如何方便船舶的供电，成为本方案中重点解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种船舶供电用的岸电桩系统，解决了如何方便船舶供电的技术问题，岸边上设有可移动的岸电桩系统，船舶上设有线缆供给系统，通过两者的综合作用效果，不仅方便了线缆的轻量化输送，而且有助于船舶移动到合适的位置，进行充电过程，具有多功能的综合技术效果。

一种船舶供电用的岸电桩系统，包括设置在岸边上且可移动的岸电桩系统和设置在船舶上的线缆供给系统，所述岸电桩系统包括移动底盘、集成在所述移动底盘上的自动收放线装置、接头旋转装置、视觉识别装置和自动对接装置，岸电桩线缆的一端与所述自动收放线装置连接，且其另一端与所述接头旋转装置上的岸电桩插座连接，所述岸电桩插座与所述船舶下放的岸电接头连接，所述岸电接头设置在所述自动对接装置上，所述视觉识别装置靠近所述岸电接头位置设置。

所述自动收放线装置包括主体框架、设置在所述主体框架上的卷线盘、通过传动链与卷线盘轴连接的驱动电机二，所述岸电桩线缆卷曲在所述卷线盘上，一端与所述岸电接头连接的岸电桩线缆穿过卷线盘中心，连接到接头旋转装置中的岸电桩插座上，所述岸电桩线缆的另一端与供电控制系统连接。

所述接头旋转装置包括定位座二、驱动电机一、驱动齿轮、插座旋转座以及所述岸电桩插座组成，所述定位座二设置在所述移动底盘上，所述岸电桩插座设置在所述插座旋转座上，所述插座旋转座与所述驱动齿轮同轴连接，所述驱动电机一带动所述驱动齿轮旋转。

所述自动对接装置包括滑轨二、固定座和快速卡钳，所述岸电接头设置在所述固定座上，所述固定座和所述快速卡钳可滑动的设置在所述滑轨二上，所述岸电接头卡设在所述快速卡钳上。

所述视觉识别装置包括高清视觉相机、滑轨一、定位座一，所述高清视觉相机和所述滑轨一通过所述定位座一设置在移动底盘上，所述高清视觉相机可滑动的设置在所述滑轨一上。

所述线缆供给系统包括水平设置且两端开口的移动筒、设置在所述移动筒底端的滚轮、用于使所述移动筒直线运动的驱动调节机构、与所述移动筒连接的吊装组件，所述移动筒内穿设有离岸线缆，所述移动筒上设置有用于离岸线缆移动的送给机构，所述送给机构和所述驱动调节机构分别与所述吊装组件连接。

所述送给机构包括分别设置在所述离岸线缆上下方的上转辊和下转辊、一端与所述上转辊铰接的上转杆、一端与所述下转辊铰接的下转杆，所述上转杆和所述下转杆的另一端分别铰接在所述移动筒的上下端，所述上转辊和所述下转辊通过传动带连接，所述上转辊或者下转辊与电机一连接；

所述上转辊或者下转辊通过拉出线与所述离岸线缆的头部连接。

所述驱动调节机构包括设置在所述移动筒上端面的转轮、穿过所述转轮中心的转轮轴、与所述转轮轴两端铰接的升降架、与所述升降架顶端连接的气缸，所述气缸与支架连接，所述升降架顶端和底端分别设置有上限位柱和下限位柱，所述上限位柱活动穿过所述支架顶端，所述下限位柱活动穿设在所述支架的底端，所述下限位柱外套设有弹簧，所述升降架上设置有与所述转轮轴连接的电机二；所述转轮轴上设置有限位齿轮。

所述吊装组件包括一端与所述移动筒头部连接且另一端与所述转轮轴连接的吊线一、一端与所述上转辊或者所述下转辊连接且另一端与转轴连接的吊线二，所述转轴的两端分别铰接设置在船体上，所述转轴靠近所述移动筒的尾端设置。

所述上转杆和所述下转杆的另一端分别设置有上啮合齿和下啮合齿，所述上啮合齿和所述下啮合齿分别与上齿轮和下齿轮连接，所述上齿轮和所述下齿轮分别通过轮轴设置在所述移动筒的侧部，所述上齿轮和所述下齿轮啮合连接，所述上齿轮或者所述下齿轮与驱动电机连接；

所述限位齿轮与所述上啮合齿可分离式的连接。

本发明达成以下显著效果：

（1）设计可移动的大功率岸电桩，降低船舶停靠时对准确度的要求，方便岸电装置对接，即在船舶靠岸停泊后，自行运动至船舶岸电线缆下放处，将岸电线缆与自身岸电桩接口自动对接，从而实现为船舶高压自动化供电的功能，无需人工再对线缆进行拖拽作业，大大节省了人力，提高了工作效率；

（2）通过自动收放线装置与接头选装装置同步运行，节省原来收放线装置中电力滑环设计，取消该处的运动部件，大幅度降低成本同时，简化了结构设计，同时提高电力供应时的安全性；

（3）通过视觉识别技术，对船舶接头进行形状、安全性识别并评估，如有安全风险则进行安全提示，确保岸电连接安全性，同时自动识别船舶接头情况，调整自身岸电角度进行对接，在岸电接头对接过程中，降低了对接头角度要求；

（4）设置有线缆供给系统，将线缆设置在移动筒中，在送给机构的作用下，使得线缆向岸边移动，在驱动调节机构的作用下，使得移动筒向岸边移动，由于线缆具有较大的重量，通过本装置，可以避免人力运送线缆到岸边的缺点，使得线缆的离岸转运自动化；

此外，线缆和岸电接头设置在移动筒内，避免岸电接头暴露在空气中，有助于对线缆和岸电接头的保护，例如，防雨、防风和防海水的侵蚀，有助于增加线缆和岸电接头的使用寿命；

最后，由于线缆呈直线设置在移动筒中，避免了线缆以往在收放时的盘曲，有助于节省空间，避免线缆堆放的凌乱，更加有利于使用的安全。

附图说明

图1为本发明实施例中大功率可移动岸电桩总成图。

图2为本发明实施例中自动收放线装置图。

图3为本发明实施例中接头旋转装置图。

图4为本发明实施例中自动对接装置的结构图。

图5为本发明实施例中视觉识别装置图。

图6为本发明实施例中线缆供给系统的立体图一。

图7为本发明实施例中线缆供给系统的主视图。

图8为本发明实施例中驱动调节机构的安装结构图。

图9为本发明实施例中线缆供给系统的立体图二。

其中，附图标记为：1、自动收放线装置；2、接头旋转装置；3、移动底盘；4、视觉识别装置；5、自动对接装置；6、岸电桩插座；7、插座旋转座；8、驱动齿轮；9、驱动电机一；10、滑轨一；11、定位座一；12、高清视觉相机；13、快速卡钳；14、岸电接头；15、滑轨二；16、固定座；17、卷线盘；18、驱动电机二；19、卷线盘中心；20、主体框架；21、定位座二；22、离岸线缆；22-1、吊线一；22-2、头部；23、转轴；23-1、吊线二；24、上转辊；24-1、拉出线；25、电机一；26、上转杆；27、上齿轮；28、下齿轮；29、下转杆；30、下转辊；31、移动筒；32、滚轮；33、气缸；34、上限位柱；35、电机二；36、弹簧；37、限位齿轮；38、转轮。

具体实施方式

为了能更加清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

参见图1，一种船舶供电用的岸电桩系统，包括设置在岸边上且可移动的岸电桩系统和设置在船舶上的线缆供给系统，岸电桩系统包括移动底盘3、集成在移动底盘3上的自动收放线装置1、接头旋转装置2、视觉识别装置4和自动对接装置5，线缆的一端与自动收放线装置1连接，且其另一端与接头旋转装置2上的岸电桩插座6连接，岸电桩插座6与船舶下放的岸电接头14连接，岸电接头14设置在自动对接装置5上，视觉识别装置4靠近岸电接头14位置设置。

参见图2，自动收放线装置1包括主体框架20、设置在主体框架20上的卷线盘17、通过传动链与卷线盘轴连接的驱动电机二18，线缆卷曲在卷线盘17上，一端与岸电接头14连接的线缆穿过卷线盘中心19，连接到接头旋转装置2中的岸电桩插座6上，线缆的另一端与供电控制系统连接。

参见图3，接头旋转装置2包括定位座二21、驱动电机一9、驱动齿轮8、插座旋转座7以及岸电桩插座6组成，定位座二21设置在移动底盘3上，岸电桩插座6设置在插座旋转座7上，插座旋转座7与驱动齿轮8同轴连接，驱动电机一9带动驱动齿轮8旋转。

参见图4，自动对接装置5包括滑轨二15、固定座16和快速卡钳13，岸电接头14设置在固定座16上，固定座16和快速卡钳13可滑动的设置在滑轨二15上，岸电接头14卡设在快速卡钳13上。

参见图5，视觉识别装置4包括高清视觉相机12、滑轨一10、定位座一11，高清视觉相机12和滑轨一10通过定位座一11设置在移动底盘3上，高清视觉相机12可滑动的设置在滑轨一10上。

参见图6、图7和图9，线缆供给系统包括水平设置且两端开口的移动筒31、设置在移动筒31底端的滚轮32、用于使移动筒31直线运动的驱动调节机构、与移动筒31连接的吊装组件，移动筒31内穿设有线缆，移动筒31上设置有用于线缆移动的送给机构，送给机构和驱动调节机构分别与吊装组件连接。

送给机构包括分别设置在离岸线缆22上下方的上转辊24和下转辊30、一端与上转辊24铰接的上转杆26、一端与下转辊30铰接的下转杆29，上转杆26和下转杆29的另一端分别铰接在移动筒31的上下端，上转辊24和下转辊30通过传动带连接，上转辊24或者下转辊30与电机一25连接；

上转辊24或者下转辊30通过拉出线24-1与离岸线缆22的头部22-2连接。

参见图8，驱动调节机构包括设置在移动筒31上端面的转轮38、穿过转轮38中心的转轮轴、与转轮轴两端铰接的升降架、与升降架顶端连接的气缸33，气缸33与支架连接，升降架顶端和底端分别设置有上限位柱34和下限位柱，上限位柱34活动穿过支架顶端，下限位柱活动穿设在支架的底端，下限位柱外套设有弹簧36，升降架上设置有与转轮轴连接的电机二35；

转轮轴上设置有限位齿轮37。

吊装组件包括一端与移动筒31头部连接且另一端与转轮轴连接的吊线一22-1、一端与上转辊24或者下转辊30连接且另一端与转轴23连接的吊线二23-1，转轴23的两端分别铰接设置在船体上，转轴23靠近移动筒31的尾端设置。在吊装组件的作用下，避免移动筒在重力作用下下垂。

上转杆26和下转杆29的另一端分别设置有上啮合齿和下啮合齿，上啮合齿和下啮合齿分别与上齿轮27和下齿轮28连接，上齿轮27和下齿轮28分别通过轮轴设置在移动筒31的侧部，上齿轮27和下齿轮28啮合连接，上齿轮27或者下齿轮28与驱动电机连接；

限位齿轮37与上啮合齿可分离式的连接。

当上啮合齿运动到限位齿轮37位置时，上啮合齿与限位齿轮37啮合连接，可以实现对移动筒31的定位。

当船舶靠岸后，获取船舶下放线缆接头位置，移动底盘3开始运行，配合底盘运行速度，自动收放线装置1从车体后部放出线缆。在线缆放出同时，随着自动收放线装置1旋转，接头旋转装置2以同样角速度进行转动，通过此设计来保持线缆与线缆接头正常连接，不会因为收放线过程而产生接头与线缆间的扭曲导致接头线缆间连接异常。移动岸电桩运行到下放线缆处，可自动识别放入自动对接平台的接头角度，同时旋转自身岸电桩接头角度以匹配船舶接头，然后自动对接装置5实现接头自动对接功能，进而向船舶提供电力供应。

本系统中的动力机构均与PLC控制系统连接，在此不再详述。

本发明的具体工作过程：

本方案在移动底盘3上集成自动收放线装置1、接头旋转装置2、视觉识别装置4，自动对接装置5，其中岸电桩线缆通过自动收放线装置1进行收放，岸电桩线缆的末端与接头旋转装置2上固定的岸电桩插座连接，采用大功率柔性线缆。

在底盘进行运动时，自动收放线装置1根据底盘速度进行旋转，使收放线速度与底盘运行速度一致，以确保岸电桩线缆不受底盘拖拽力，同时接头旋转装置带动岸电桩插座与自动收放线装置以相同角速度旋转。

待底盘停止运行后，接头旋转装置2再自行旋转至准备对接位置，等待岸电接头对接。船舶下放岸电接头后，接头被安放固定至自动对接装置之上，视觉识别装置运行至岸电接头处，对接头对接处形状进行识别，检测是否有可能威胁到对接、供电作业的安全隐患，如有隐患则报警并中止对接作业，如无隐患，视觉识别装置4复位至初始位置，自动对接装置推动岸电接头，完成接头与自身岸电桩插座的对接，确认对接完毕后，开启供电作业。

供电完成后，自动对接装置5将插头插座分离，岸电接头由船舶自行回收，自动对接装置回归初始位置，自动收放线装置进行收线作业，移动岸电桩返回初始位置等待下一次作业。

自动收放线装置1主要由主体框架20、驱动电机二18和卷线盘17组成，岸电桩线缆卷曲在卷线盘17上，可通过卷线盘17进行收放，岸电桩线缆穿过卷线盘中心19，并连接到接头旋转装置2中的岸电桩插座6之上。

接头旋转装置2主要由定位座二21、驱动电机一9、驱动齿轮8、插座旋转座7以及岸电桩插座6组成，定位座二21固定于移动底盘3上，用于支撑整个接头旋转装置2，岸电桩插座6固定于插座旋转座7上，可由驱动电机一9带动驱动齿轮8进行驱动，插座旋转座7可进行360°旋转，其作用有二：插座旋转座7带动岸电桩插座6与自动收放线装置1以相同角速度进行旋转，避免在收放线过程中造成的线缆扭曲，节省普通卷线盘采用的高压滑环连接方式，节省成本及物料空间；在与船舶下放岸电接头对接时，可旋转调整角度，满足对接时的对准要求。

自动对接装置5主要由滑轨二15、固定座16、快速卡钳13组成，岸电接头14是船舶下放线缆的岸电接头，不属于本设备固定组成部分。滑轨二15可带动固定座16、快速卡钳13及岸电接头14前后滑动，船舶靠岸下放线缆及岸电接头后，固定座16、快速卡钳13在初始位置，即滑轨二前端，岸电接头14被放置在固定座16上，通过快速卡钳13进行固定。通过视觉识别装置进行安全识别后，滑轨二15推动固定座16，快速卡钳13及岸电接头14向对接位置，即滑轨二末端运动，完成岸电接头14与接头旋转装置2上岸电桩插座6的对接工作。

视觉识别装置4主要由高清视觉相机12、滑轨一10及定位座一11组成。定位座一11将高清视觉相机12、滑轨一10固定于移动底盘3上，高清视觉相机12可沿滑轨一10左右移动。在未工作时，高清视觉相机12并拢在滑轨一10的中心位置，闪出自动对接装置5中岸电接头14的运动轨迹位置。在岸电接头14被放置于自动对接装置5后，高清视觉相机12分别向左右滑动，分别对准岸电接头14的两个接头，进行视觉安全识别及角度判断，完成后高清视觉相机12返回滑轨一10中心位置。

本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述，当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种船舶供电用的岸电桩系统，其特征在于，包括设置在岸边上且可移动的岸电桩系统和设置在船舶上的线缆供给系统，所述岸电桩系统包括移动底盘（3）、集成在所述移动底盘（3）上的自动收放线装置（1）、接头旋转装置（2）、视觉识别装置（4）和自动对接装置（5），岸电桩线缆的一端与所述自动收放线装置（1）连接，且其另一端与所述接头旋转装置（2）上的岸电桩插座（6）连接，所述岸电桩插座（6）与所述船舶下放的岸电接头（14）连接，所述岸电接头（14）设置在所述自动对接装置（5）上，所述视觉识别装置（4）靠近所述岸电接头（14）位置设置；

所述自动收放线装置（1）包括主体框架（20）、设置在所述主体框架（20）上的卷线盘（17）、通过传动链与卷线盘轴连接的驱动电机二（18），所述岸电桩线缆卷曲在所述卷线盘（17）上，一端与所述岸电接头（14）连接的岸电桩线缆穿过卷线盘中心（19），连接到接头旋转装置（2）中的岸电桩插座（6）上，所述岸电桩线缆的另一端与供电控制系统连接；

所述接头旋转装置（2）包括定位座二（21）、驱动电机一（9）、驱动齿轮（8）、插座旋转座（7）以及所述岸电桩插座（6）组成，所述定位座二（21）设置在所述移动底盘（3）上，所述岸电桩插座（6）设置在所述插座旋转座（7）上，所述插座旋转座（7）与所述驱动齿轮（8）同轴连接，所述驱动电机一（9）带动所述驱动齿轮（8）旋转；

所述自动对接装置（5）包括滑轨二（15）、固定座（16）和快速卡钳（13），所述岸电接头（14）设置在所述固定座（16）上，所述固定座（16）和所述快速卡钳（13）可滑动的设置在所述滑轨二（15）上，所述岸电接头（14）卡设在所述快速卡钳（13）上；

所述视觉识别装置（4）包括高清视觉相机（12）、滑轨一（10）、定位座一（11），所述高清视觉相机（12）和所述滑轨一（10）通过所述定位座一（11）设置在移动底盘（3）上，所述高清视觉相机（12）可滑动的设置在所述滑轨一（10）上；

所述线缆供给系统包括水平设置且两端开口的移动筒（31）、设置在所述移动筒（31）底端的滚轮（32）、用于使所述移动筒（31）直线运动的驱动调节机构、与所述移动筒（31）连接的吊装组件，所述移动筒（31）内穿设有离岸线缆（22），所述移动筒（31）上设置有用于离岸线缆（22）移动的送给机构，所述送给机构和所述驱动调节机构分别与所述吊装组件连接。

2.根据权利要求1所述的船舶供电用的岸电桩系统，其特征在于，所述送给机构包括分别设置在所述离岸线缆（22）上下方的上转辊（24）和下转辊（30）、一端与所述上转辊（24）铰接的上转杆（26）、一端与所述下转辊（30）铰接的下转杆（29），所述上转杆（26）和所述下转杆（29）的另一端分别铰接在所述移动筒（31）的上下端，所述上转辊（24）和所述下转辊（30）通过传动带连接，所述上转辊（24）或者下转辊（30）与电机一（25）连接；

所述上转辊（24）或者下转辊（30）通过拉出线（24-1）与所述离岸线缆（22）的头部连接。

3.根据权利要求2所述的船舶供电用的岸电桩系统，其特征在于，所述驱动调节机构包括设置在所述移动筒（31）上端面的转轮（38）、穿过所述转轮（38）中心的转轮轴、与所述转轮轴两端铰接的升降架、与所述升降架顶端连接的气缸（33），所述气缸（33）与支架连接，所述升降架顶端和底端分别设置有上限位柱（34）和下限位柱，所述上限位柱（34）活动穿过所述支架顶端，所述下限位柱活动穿设在所述支架的底端，所述下限位柱外套设有弹簧（36），所述升降架上设置有与所述转轮轴连接的电机二（35）；所述转轮轴上设置有限位齿轮（37）。

4.根据权利要求3所述的船舶供电用的岸电桩系统，其特征在于，所述吊装组件包括一端与所述移动筒（31）头部连接且另一端与所述转轮轴连接的吊线一（22-1）、一端与所述上转辊（24）或者所述下转辊（30）连接且另一端与转轴（23）连接的吊线二（23-1），所述转轴（23）的两端分别铰接设置在船体上，所述转轴（23）靠近所述移动筒（31）的尾端设置。

5.根据权利要求4所述的船舶供电用的岸电桩系统，其特征在于，所述上转杆（26）和所述下转杆（29）的另一端分别设置有上啮合齿和下啮合齿，所述上啮合齿和所述下啮合齿分别与上齿轮（27）和下齿轮（28）连接，所述上齿轮（27）和所述下齿轮（28）分别通过轮轴设置在所述移动筒（31）的侧部，所述上齿轮（27）和所述下齿轮（28）啮合连接，所述上齿轮（27）或者所述下齿轮（28）与驱动电机连接；

所述限位齿轮（37）与所述上啮合齿可分离式的连接。

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