一種光纖微纜收放絞車的製作方法
2023-05-30 23:43:31
專利名稱：一種光纖微纜收放絞車的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於水下機器人用光纖微纜收放的絞車，主要是一種光纖微纜收放絞車。
背景技術：
一般來說，光纖微纜是指直徑小於0. 1英寸的光纜，與普通的導線相比，光纖微纜 具有密度小、直徑細、抗幹擾性好、傳輸頻帶寬、傳輸速率高、成本低等優點。通過光纖微纜 實現水下機器人與母船的通信，可以大大減小收放系統的尺寸和重量，減小纜對載體運動 範圍、運動速度和機動性能的影響。但是，光纖微纜由於直徑較小，其斷裂強度較低。光纖微纜在收放過程中，如果過 於張緊會造成損壞，過於鬆弛則容易纏繞。因此，對光纖微纜收放系統提出了很高的要求。 普遍的採用的技術途徑是通過恆張力收放實現微纜張力的基本恆定。在《機器人》2006年第1期上，介紹了中科院瀋陽自動化所研製的SARV光纖微纜 收放系統，該系統由絞車、張力檢測機構、控制系統等組成，絞車的捲筒由步進電機驅動，張 力檢測機構測量光纖微纜上的張力，判斷光纖微纜是否處於過度張緊或鬆弛狀態，控制系 統根據張力設定值與張力檢測值，控制步進電機的速度，來保持光纖微纜張力的基本恆定。上述現有方案存在以下缺點第一，步進電機的速度變化範圍有限，當速度變化很 大時難以適應；第二，上述用速度控制的方法實現張力控制，存在滯緩和超調問題，光纖微 纜容易在瞬間發生過松或過緊的問題，從而損壞光纖或影響排纜。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術的缺點和不足，提供一種光纖微纜收放絞車，該絞 車能迅速及時地適應水下機器人的運動，保證光纖微纜的安全，使纜張力的控制更容易實 現，使光纖微纜在收放過程中得到更好的保護。本發明解決其技術問題採用的技術方案這種光纖微纜收放絞車，包括直流力矩 電機、捲筒、張緊機構和排線機構，捲筒與直流力矩電機的輸出軸相連接，所述的張緊機構 包括一個動滑輪、定滑輪A和定滑輪B，動滑輪安裝在帶有彈簧裝置的支架上，光纖微纜通 過定滑輪A、動滑輪、定滑輪B卷繞連接在捲筒上。所述的支架為一端固定在基座上、另一固定連接在動滑輪上的擺臂，彈簧裝置為 設置在擺臂上扭簧，定滑輪A上配合連接有壓輪，光纖微纜穿插在定滑輪A和壓輪之間。本發明有益的效果是1)、本發明的絞車採用直流力矩電機驅動捲筒，改善張力控制特性。通過控制電機 電流的方式直接控制纜繩張力，避免現有速度閉環控制系統帶來的不足；2)、本發明的絞車中設置了具有長度補償作用的張緊機構，防止了瞬間的速度變 化引起纜繩過緊或過松的情況。
圖1是本發明組成結構示意圖；圖2是本發明的一個實施實例結構示意圖。附圖標記說明捲筒1、直流力矩電機2、定滑輪A3，動滑輪4，彈簧裝置5，光纖微 纜6，排線機構7，定滑輪B8，壓輪9，支架10，基座11。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明如圖1所示，這種光纖微纜收放絞車，包括直流力矩電機2、捲筒1、張緊機構和排線機 構，捲筒1與直流力矩電機2的輸出軸相連搖捲筒1由直流力矩電機2驅動。為了更好地實現 張力的穩定控制，本光纖微纜絞車還帶有一套張緊機構。所述的張緊機構包括一個動滑輪4、定 滑輪A3和定滑輪B8，動滑輪4安裝在帶有彈簧裝置5的支架10上，光纖微纜6通過定滑輪A3、 動滑輪4、定滑輪B8卷繞連接在捲筒1上。動滑輪4的移動改變彈簧裝置5的作用力，同時也 改變了經過張緊機構的纜繩的長度。張緊機構會根據纜繩張力的變化，吸收或放出部分纜繩， 以平緩這種張力的變化。通過控制電流大小來控制所述的直流力矩電機2的扭矩。捲筒由直流力矩電機驅動，直流力矩電機是一種機械特性較「軟」的電機，可長時 間工作於「堵轉」狀態。理想狀態下，電機的輸出扭矩與電流成正比，只要控制電流大小，即 可控制電機的輸出扭矩，而與速度無關。利用直流力矩電機的這種特性，只需控制電流大 小，即可使捲筒上的纜繩能夠始終保持一定的張力，而不必直接控制收放的速度和方向，卷 筒會「被動地」根據纜繩上張力的變化收回或放出纜繩。在實際應用中，當設定好控制電流後，電機處於堵轉狀態。當水下機器人離開時， 拉動光纖微纜，使纜上張力變大，捲筒被拉動而放出纜繩；當水下機器人返回時，光纖微纜 張力變小，捲筒自動在力矩電機的作用下回收，使纜繩保持張緊。可以根據放纜長度、海流 情況、水下機器人運動情況的參數，適時調節力矩電機的電流，使放出的光纖微纜處於合適 的受力狀態，防止纏繞和斷裂的發生。如圖2所示，在本實例中，光纖微纜直徑1mm、長6000m，設計工作張力25N。捲筒 縱向布置，捲筒一端的軸直流力矩電機驅動，軸端裝有旋轉編碼器。排線機構由滑輪、溜板、 光杆、絲杆、滑軌等組成，滑輪沿捲筒軸向移動，溜板到達一端時觸發行程開關，作為端點定 位。絲杆的一端伸入動力箱，由動力箱內的步進電機驅動。所述的支架10為一端固定在基 座11上、另一固定連接在動滑輪4上的擺臂，彈簧裝置5為設置在擺臂上扭簧，定滑輪A3 上配合連接有壓輪9，光纖微纜6穿插在定滑輪A3和壓輪9之間。光纖微纜6從下方進入，先經過張緊機構，再繞過排線結構的滑輪，最後繞在捲筒 上。動滑輪為輕質材料，擺臂受扭簧的作用，拉緊光纖微纜6，當光纖微纜6上的外張力突然 變化時，起到緩衝的作用。角位移傳感器測量擺臂的位置，來反映纜繩的實際張力。以此作 為一個控制參量，參與捲筒扭矩的控制，實際張力增加時，減小力矩電機電流，實際張力減 小時，增加力矩電機電流。控制系統根據纜線張力、纜速、纜長、水下機器人的距離等參數通 過一定的控制策略來實時調整捲筒扭矩，以避免光纖打折、過量放纜、張力超值等問題。除上述實施例外，凡採用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發明要 求的保護範圍。
權利要求
1.一種光纖微纜收放絞車，其特徵是包括直流力矩電機O)、捲筒(1)、張緊機構和排 線機構，捲筒(1)與直流力矩電機O)的輸出軸相連接，所述的張緊機構包括一個動滑輪 G)、定滑輪A(3)和定滑輪B(8)，動滑輪(4)安裝在帶有彈簧裝置(5)的支架(10)上，光纖 微纜(6)通過定滑輪A(3)、動滑輪G)、定滑輪B(8)卷繞連接在捲筒(1)上。
2.根據權利要求1所述的光纖微纜收放絞車，其特徵是所述的支架(10)為一端固定 在基座(11)上、另一固定連接在動滑輪(4)上的擺臂，彈簧裝置( 為設置在擺臂上扭簧， 定滑輪AC3)上配合連接有壓輪(9)，光纖微纜(6)穿插在定滑輪AC3)和壓輪(9)之間。
全文摘要
本發明涉及一種光纖微纜收放絞車，包括直流力矩電機、捲筒、張緊機構和排線機構，捲筒與直流力矩電機的輸出軸相連接，所述的張緊機構包括一個動滑輪、定滑輪A和定滑輪B，動滑輪安裝在帶有彈簧裝置的支架上，光纖微纜通過定滑輪A、動滑輪、定滑輪B卷繞連接在捲筒上。本發明有益的效果是1)本發明的絞車採用直流力矩電機驅動捲筒，改善張力控制特性。通過控制電機電流的方式直接控制纜繩張力，避免現有速度閉環控制系統帶來的不足；2)本發明的絞車中設置了具有長度補償作用的張緊機構，防止了瞬間的速度變化引起纜繩過緊或過松的情況。
文檔編號G02B6/44GK102135651SQ20111009267
公開日2011年7月27日 申請日期2011年4月8日 優先權日2011年4月8日
發明者沈少傑 申請人:中國船舶重工集團公司第七一五研究所