CN207792312U - 缆绳收卷系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种缆绳收卷系统，用于系留浮空器。其中，该系统包括：储缆卷筒，用于回收缆绳；排缆丝杠，且与储缆卷筒平行设置；排线轮，排线轮与排线丝杠螺纹连接并沿着排线丝杠相对于储缆卷筒移动，缆绳穿过排线轮回收至储缆卷筒；驱动装置，用于驱动储缆卷筒和排缆丝杠转动；激光雷达传感器，与储缆卷筒的侧面相对设置，用于扫描储缆卷筒上的缆绳的排列间距，得到缆绳排列数据；控制器，与激光雷达传感器通信连接，用于通过缆绳排列数据来控制驱动装置的运行参数，以控制排缆丝杠的排缆速度。本实用新型解决了现有技术中缆绳收卷系统的参数是固定的，导致缆绳收卷系统的参数与缆绳收卷系统所处的实际情况不匹配的技术问题。

Description

缆绳收卷系统

技术领域

本实用新型涉及自动控制领域，具体而言，涉及一种缆绳收卷系统。

背景技术

现有技术中缆绳收卷系统使用固定的参数进行缆绳的收卷，即在不同工况下，使用固定的转速控制储缆卷筒旋转，但由于在缆绳的使用环境中，工况是实时变化的，因此会导致缆绳排列不整齐，有损缆绳使用寿命，甚至造成安全隐患。

例如，以用于系留飞艇的缆绳为例，系留飞艇的负载浮力变化时，现有的收卷系统的参数并没有随之变化，因此不能精确控制收卷电机的收卷力矩，导致缆绳排列松紧不一致；且现有系统本身不具备检测缆绳是否排列整齐的反馈机制，故系统自身不能感知缆绳是否整齐，需要人眼观察调整，但缆绳排列过程中时间很短，需要快速反馈，短暂的排列失误会引起后续的连锁反应。

针对现有技术中缆绳收卷系统的参数是固定的，导致缆绳收卷系统的参数与缆绳收卷系统所处的实际情况不匹配的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种缆绳收卷系统，以至少解决现有技术中缆绳收卷系统的参数是固定的，导致缆绳收卷系统的参数与缆绳收卷系统所处的实际情况不匹配的技术问题。

根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种缆绳收卷系统，用于系留浮空器，该系统包括：储缆卷筒，设于锚泊平台上，用于回收缆绳；排缆丝杠，设于锚泊平台上，且与储缆卷筒平行设置；排线轮，排线轮与排线丝杠螺纹连接并沿着排线丝杠相对于储缆卷筒移动，缆绳穿过排线轮回收至储缆卷筒；驱动装置，设于锚泊平台上，用于驱动储缆卷筒和排缆丝杠转动；激光雷达传感器，与储缆卷筒的侧面相对设置，用于扫描储缆卷筒上的缆绳的排列间距，得到缆绳排列数据；控制器，与激光雷达传感器通信连接，用于通过缆绳排列数据来控制驱动装置的运行参数，以控制排缆丝杠的排缆速度。

进一步地，驱动装置包括排缆电机，排缆电机与排缆丝杠同轴连接，用于驱动排缆丝杠转动。

进一步地，驱动装置还包括收卷电机，收卷电机与储缆卷筒同轴设置，用于驱动储缆卷筒转动。

进一步地，激光雷达传感器设置于储缆卷筒的筒轴的中垂线上，激光雷达传感器的扫描范围大于储缆卷筒的长度。

进一步地，控制器包括工控计算机，激光雷达传感器通过数据线与工控计算机相连，将测得的缆绳排列数据传给工控计算机，以处理得到第一指令数据。

进一步地，系统还包括：控制器还包括第一伺服控制器，分别与工控计算机和排缆电机相连，第一伺服控制器通过工控计算机发出的第一指令数据控制排缆电机的转速。

进一步地，系统还包括：拉力传感器，拉力传感器设在锚泊平台上，并位于储缆卷筒与排缆丝杠之间，拉力传感器包括检测部件，缆绳穿过检测部件并被检测部件压紧，以测量缆绳的张力数据。

进一步地，拉力传感器与工控计算机通过无线或有线通信连接，工控计算机接收到缆绳的张力数据处理得到第二指令数据。

进一步地，控制器还包括第二伺服控制器，分别与工控计算机和收卷电机相连，第二伺服控制器通过第二指令数据控制收卷电机的力矩。

进一步地，系统还包括第一支架和第二支架，储缆卷筒和排缆丝杠分别设置在第一支架和第二支架上，第一支架和第二支架的高度相等。

在本实用新型实施例中，通过激光雷达传感器扫描储缆卷筒上的缆绳，得到缆绳排列数据，通过控制器根据缆绳排列数据，调整驱动装置的运行参数，从而调整储缆卷筒和排缆丝杠。上述方案通过激光雷达传感器检测储缆卷筒中线缆的密集程度，根据储缆卷筒中线缆的密集程度来调整储缆卷筒和排缆丝杠的运转，从而来调整储缆卷筒中缆绳的密集程度。解决了现有技术中缆绳收卷系统的参数是固定的，导致缆绳收卷系统的参数与缆绳收卷系统所处的实际情况不匹配的技术问题，保证缆绳排列均匀整齐。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据本实用新型实施例的缆绳收卷系统的示意图；以及

图2是根据本实用新型的一种可选的缆绳收卷系统的示意图。

其中，上述附图包括一下附图标记：

10、激光雷达传感器；20、排缆电机；30、控制器(工控计算机)；40、排缆丝杠；50、储缆卷筒；60、拉力传感器；70、收卷电机；80、伺服控制器；90、缆绳；100、驱动装置。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

实施例1

根据本实用新型实施例，提供了一种缆绳收卷系统的实施例，用于系留浮空器，图1是根据本实用新型实施例的缆绳收卷系统的示意图，如图1所示，该系统包括：

储缆卷筒50，设于锚泊平台上，用于回收缆绳。

排缆丝杠40，设于锚泊平台上，且与储缆卷筒平行设置。

排线轮，与排线丝杠螺纹连接并沿着排线丝杠相对于储缆卷筒移动，缆绳穿过排线轮回收至储缆卷筒。

驱动装置100，设于锚泊平台上，用于驱动储缆卷筒和排缆丝杠转动。

具体的，上述驱动装置可以包括收卷电机和排缆电机，其中，收卷电机用于驱动储缆卷筒转动，排缆电机用于驱动排缆丝杠转动。

激光雷达传感器10，与储缆卷筒的侧面相对设置，用于扫描储缆卷筒上的缆绳的排列间距，得到缆绳排列数据。

具体的，上述激光雷达传感器用于向目标方向发射激光信号，接收设备返回的反射信号，并通过将反射信号与发射激光信号进行比对来确定设备的位置、速度等特征量。上述缆绳排列数据可以是激光雷达传感器检测到的激光雷达传感器与缆绳的距离，用于表征储缆卷筒的密集程度。

控制器30，与激光雷达传感器通信连接，用于通过缆绳排列数据来控制驱动装置的运行参数，以控制排缆丝杠的排缆速度。

具体的，上述控制器可以是工控计算机，获取激光雷达传感器检测到的缆绳排列数据，并根据缆绳排列数据调整驱动装置的运行参数，从而调整排缆丝杠和储缆卷筒的运转，以使排缆丝杠的和储缆卷筒的转速与储缆卷筒中线缆的密集程度相匹配，进而使储缆卷筒中线缆的密集程度保持在较稳定状态，保证缆绳排列均匀整齐。

上述控制器通过调整驱动装置的运行参数来控制调整储缆卷筒和排缆丝杠的运动，从而使得缆绳收卷系统中排缆丝杠能够与储缆卷筒实际的储缆情况相对应，避免了储缆卷筒过于稀疏或过于紧密的情况发生。

此处需要说明的是，上述方案可以应用于系留飞艇等多种需要系留线的设备上，以系留飞艇为例，本申请的缆绳为光电复合缆绳，系留飞艇属于航空领域产品，对安全性可靠性要求非常高，光电复合缆绳是系留飞艇的重要组成部分，且价格昂贵。本实施例的上述方案实现了收卷实时闭环控制，减少了人眼观察的不确定性，提高了系统的自动化程度，保障了光电复合缆绳的安全，提高了系留飞艇的可靠性；同时降低了由于排列不均匀和受力不均匀导致的光电复合缆绳受损率，延长了光电复合缆绳使用寿命，大大降低了光电复合缆绳损耗成本。

由上可知，本申请上述实施例通过激光雷达传感器扫描储缆卷筒上的缆绳，得到缆绳排列数据，通过控制器根据缆绳排列数据，调整驱动装置的运行参数，从而调整储缆卷筒和排缆丝杠。上述方案通过激光雷达传感器检测储缆卷筒中线缆的密集程度，根据储缆卷筒中线缆的密集程度来调整储缆卷筒和排缆丝杠的运转，从而来调整储缆卷筒中缆绳的密集程度。解决了现有技术中缆绳收卷系统的参数是固定的，导致缆绳收卷系统的参数与缆绳收卷系统所处的实际情况不匹配的技术问题，保证缆绳排列均匀整齐。

可选的，根据本申请上述实施例，驱动装置包括排缆电机，排缆电机与排缆丝杠同轴连接，用于驱动排缆丝杠转动。

可选的，根据本申请上述实施例，驱动装置还包括收卷电机，收卷电机与储缆卷筒同轴设置，用于驱动储缆卷筒转动。

可选的，根据本申请上述实施例，激光雷达传感器设置于储缆卷筒的筒轴的中垂线上，激光雷达传感器的扫描范围大于储缆卷筒的长度，保证缆绳在储缆卷筒上长度方向上的任意位置都能被扫描到，避免扫描数据的遗漏。

图2是根据本实用新型的一种可选的缆绳收卷系统的示意图，上述位置关系可如图2所示，激光雷达传感器设置在与储缆卷筒的侧面相对的位置，将激光雷达传感器设置于储缆卷筒的筒周侧面相对的位置能够使激光雷达传感器发射的激光信号正好能够对储缆卷筒上缠绕的线缆进行扫描。优选的，可以将激光雷达传感器设置于储缆卷筒的筒轴的中垂线上。

可选的，根据本申请上述实施例，控制器包括工控计算机，激光雷达传感器通过数据线与工控计算机相连，将测得的缆绳排列数据传给工控计算机，以处理得到第一指令数据。

在上述方案中，工控计算机还用于根据缆绳排列数据，确定第一指令数据。具体的，上述缆绳排列数据可以是激光雷达传感器检测到的激光雷达传感器与缆绳之间的距离，控制器在已经获取到激光雷达传感器设置的位置、储缆卷筒上缠绕的缆绳的层数等参数之后，结合排列数据，可以预测下一圈缆绳与缠绕在储缆卷筒上的位置，从而可以预测下一圈缆绳在缆绳排布整齐的情况下与激光雷达传感器的距离范围。然后当下一圈缆绳缠绕后，将激光雷达传感器的检测值与预测的距离范围进行比对，如果在检测值在预测的距离范围内容，则确定这一圈缆绳排布整齐，如果检测值大于预测的上限值，则确定储缆卷筒上的缆绳排布较稀疏，如果检测值小于预测的下限值，则确定储缆卷筒上的缆绳排布较紧密。

在缆绳的密集程度小于第一阈值的情况下，确定储缆卷筒上的缆绳排布过稀疏，第一指令数据为降低排缆电机的转速的指令数据；在缆绳的密集程度大于第二阈值的情况下，确定储缆卷筒上的缆绳排布过密集，第一指令数据为提高排缆电机的转速的指令数据，从而保证缆绳排列均匀整齐其中，第二阈值大于第一阈值。

可选的，根据本申请上述实施例，上述系统还包括：

控制器还包括第一伺服控制器，分别与工控计算机和排缆电机相连，第一伺服控制器通过工控计算机发出的第一指令数据控制排缆电机的转速。

可选的，根据本申请上述实施例，系统还包括：

拉力传感器，拉力传感器设在锚泊平台上，并位于储缆卷筒与排缆丝杠之间的缆绳上，拉力传感器具包括检测部件，缆绳穿过检测部件并被检测部件压紧，以测量缆绳的张力数据。

具体的，上述拉力传感器检测到的储缆卷筒与排缆丝杠之间的缆绳的张力数据，用于表征外界负载浮力，根据拉力传感器设置的位置，其检测到的张力与外界负载浮力呈一定的正比例关系。

上述拉力传感器还可以包括无线发送装置，控制器包括无线接收装置，拉力传感器通过无线发送装置将缆绳的张力通过无线通信链路发送至控制器，控制器通过无线接收装置接收缆绳的张力。

可选的，根据本申请上述实施例，拉力传感器与工控计算机通过无线或有线通信连接，工控计算机接收到缆绳的张力数据处理得到第二指令数据。

在一种可选的实施例中，在外界负载浮力增大的情况下，第二指令数据可以为降低收卷电机的收卷力矩的指令数据，在外界负载浮力减小的情况下，第二指令数据可以为增加收卷电机的收卷力矩的指令数据。

在上述方案中，控制器根据缆绳的张力控制收卷电机的收卷力矩，避免缆绳缠绕在储缆卷筒50上过松或者过紧，从而保持缆绳卷绕张力平稳，进而降低缆绳的损耗。

可选的，根据本申请上述实施例，控制器还包括第二伺服控制器，分别与工控计算机和收卷电机相连，第二伺服控制器通过第二指令数据控制收卷电机的力矩。

可选的，根据本申请上述实施例，系统还包括第一支架和第二支架，储缆卷筒和排缆丝杠分别设置在第一支架和第二支架上，第一支架和第二支架的高度相等。

下面，结合图2的示例对上述实施例进行说明，其中，收卷电机70控制储缆卷筒50转动，排缆电机20控制排缆丝杠40转动，驱动装置100包括收卷电机70和排缆电机20。

收卷工作模式下，一个控制周期内的系统内部运行流程如下：激光雷达传感器10发出激光束扫描缆绳90的排列情况，将得到的数据通过电缆传输至工控计算机30，工控计算机30接收并处理激光雷达传感器10传输的数据，重构缆绳的排列状态，根据重构的缆绳排列的数据矩阵，预判断缆绳的密集程度，例如：过疏、过密或者排列适中等。得出排列结果后，工控计算机30通过排缆电机20控制排缆丝杠40的转速，当预判断结果是过密时，通过伺服控制器80加快排缆电机20的转速，当预判断结果是过疏时，通过伺服控制器80降低排缆电机20的转速，保证储缆卷筒50上的缆绳90排列均匀整齐，从而达到了保持缆绳排列整齐的效果。

同时，拉力传感器60检测缆绳实时张力，通过无线链路发送至工控计算机30，工控计算机控制收卷电机70，调节收卷电机70的收卷力矩，从而调控缆绳卷绕张力，当外界负载浮力增大时，通过伺服控制器80控制收卷力矩降低，当外界负载浮力减小时，通过伺服控制器80控制收卷力矩增加，从而保持缆绳卷绕张力平稳，从而达到了减少缆绳损耗，延长缆绳寿命的效果。

上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本实用新型的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种缆绳收卷系统，用于系留浮空器，其特征在于，包括：

储缆卷筒，设于锚泊平台上，用于回收缆绳；

排缆丝杠，设于所述锚泊平台上，且与所述储缆卷筒平行设置；

排线轮，所述排线轮与排线丝杠螺纹连接并沿着所述排线丝杠相对于所述储缆卷筒移动，所述缆绳穿过所述排线轮回收至所述储缆卷筒；

驱动装置，设于所述锚泊平台上，用于驱动所述储缆卷筒和所述排缆丝杠转动；

激光雷达传感器，与所述储缆卷筒的侧面相对设置，用于扫描所述储缆卷筒上的缆绳的排列间距，得到缆绳排列数据；

控制器，与所述激光雷达传感器通信连接，用于通过所述缆绳排列数据来控制所述驱动装置的运行参数，以控制所述排缆丝杠的排缆速度。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述驱动装置包括排缆电机，所述排缆电机与所述排缆丝杠同轴连接，用于驱动所述排缆丝杠转动。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述驱动装置还包括收卷电机，所述收卷电机与所述储缆卷筒同轴设置，用于驱动所述储缆卷筒转动。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述激光雷达传感器设置于所述储缆卷筒的筒轴的中垂线上，所述激光雷达传感器的扫描范围大于所述储缆卷筒的长度。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述控制器包括工控计算机，所述激光雷达传感器通过数据线与所述工控计算机相连，将测得的所述缆绳排列数据传给所述工控计算机，以处理得到第一指令数据。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

所述控制器还包括第一伺服控制器，分别与所述工控计算机和所述排缆电机相连，第一伺服控制器通过所述工控计算机发出的第一指令数据控制所述排缆电机的转速。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

拉力传感器，所述拉力传感器设在所述锚泊平台上，并位于所述储缆卷筒与所述排缆丝杠之间，所述拉力传感器包括检测部件，所述缆绳穿过所述检测部件并被所述检测部件压紧，以测量所述缆绳的张力数据。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述拉力传感器与所述工控计算机通过无线或有线通信连接，所述工控计算机接收到所述缆绳的张力数据处理得到第二指令数据。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述控制器还包括第二伺服控制器，分别与所述工控计算机和所述收卷电机相连，所述第二伺服控制器通过所述第二指令数据控制所述收卷电机的力矩。

10.根据权利要求1至9中任意一项所述的系统，其特征在于，

所述系统还包括第一支架和第二支架，所述储缆卷筒和所述排缆丝杠分别设置在所述第一支架和第二支架上，所述第一支架和所述第二支架的高度相等。