一種絞車纜繩放出長度測量方法和裝置製造方法

2023-12-06 03:33:26 3

一種絞車纜繩放出長度測量方法和裝置製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種船舶用絞車纜繩的測量方法和裝置，尤其是一種絞車纜繩放出長度測量方法和裝置，屬於船舶裝置【技術領域】。本發明的裝置包括捲筒主軸、套接在捲筒主軸上的捲筒及纏繞在捲筒上的纜繩，其特徵在於：所述捲筒主軸的一端通過聯軸器連接絕對值編碼器，所述絕對值編碼器電連接可編程控制器，所述可編程控制器內設有內部儲存器，所述內部儲存器電連接纜繩長度顯示裝置。其有益效果是：裝置結構巧妙，方法切實可行，可以精確計算出纜繩放出長度，提高作業質量。
【專利說明】一種絞車纜繩放出長度測量方法和裝置

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種船舶用絞車纜繩的測量方法和裝置，尤其是一種絞車纜繩放出長 度測量方法和裝置，屬於船舶裝置【技術領域】。

【背景技術】
[0002] 鎧裝纜絞車是一種特種絞車，捲筒收放纜繩為特殊的光電纜，用於機動型救生鍾 收放系統。工作母船通過鎧裝纜中的高壓電力電纜為救生鍾水下運行提供動力源；救生鍾 的水下工作狀態動作和水下工作環境均通過鎧裝纜將小信號傳送到中央控制室進行監控。 由於鎧裝纜承擔著信號傳輸和電力輸送工作，對水下具有至關總要作用，水下絞車接收母 船上絞車纜繩放出長度測量結果，實現對應收放作業；因此鎧裝纜絞車纜長精度要求高， 然而，傳統測量採用2-3個電感式接近開關檢測焊接於捲筒周邊的金屬凸起或孔洞，結合 收放纜操作信號判斷，從而通過脈衝計數乘以脈衝對應的近似纜繩長度得出放纜長度，這 種粗放式測量方式不能滿足收放的需要。


【發明內容】

[0003] 本發明的目的是針對現有技術存在的缺陷，提出一種絞車纜繩放出長度測量方法 和裝置，可以精確計算出纜繩放出長度，提高作業質量。
[0004] 本發明通過以下技術方案解決技術問題：一種絞車纜繩放出長度測量方法，其特 徵在於：包括以下步驟：
[0005] a.將纜繩全部收回至纜車捲筒上，用絕對值編碼器檢測絞車捲筒初始位置，所述 絕對值編碼器將初始位置的讀數傳輸至可編程控制器，所述可編程控制器計算纜繩卷繞層 數和每層纜繩圈數；
[0006] b.收、放纜繩時，編碼器實時記錄捲筒相對於初始零位轉過的數
[0007] 值，由可編程控制器計算當前纜繩所處的層數，計算纜繩放出或回收
[0008] 的長度，儲存至內部儲存器，所述內部儲存器連接纜繩長度顯示裝置，
[0009] 顯示結果。
[0010] 所述收回纜繩時，以捲筒纜繩完全收回後按卷繞六層為例，計算放出長度的公式 如下，
[0011] Nlen〈 = Nlen6 時，S = 6, LEN = Nlen*3. 142*[Dl+(2S-l)dl]/1000
[0012] Nlen 6+N1 時，S = 5，LEN = LTH6+LENS-LENS0+(Nlen-Nlen6)*3. 142*[D1+(2S-1) dl]/1000
[0013] Nlen〈 = Nlen6+Nl*2 時，S = 4，LEN = LTH5+LTH6+LENS-LENS0+(Nlen-Nlen6-Nl) *3. 142*[Dl+(2S-l)dl]/1000
[0014] Nlen〈 = Nlen6+Nl*3 時，S = 3，LEN = LTH4+LTH5+LTH6+LENS-LENS0+(Nlen-Nlen 6-Nl*2)*3. 142*[Dl+(2S-1)dl]/1000
[0015] Nlen〈 = Nlen6+Nl*4 時，S = 2，LEN = LTH3+LTH4+LTH5+LTH6+LENS-LENS0+(Nlen -Nlen6-Nl*3)*3. 142*[Dl+ (2S-1)dl]/1000
[0016] Nlen〈 = Nlen6+Nl*5 時，S = 1，LEN = LTH2+LTH3+LTH4+LTH5+LTH6+LENS-LENS0+ (Nlen-Nlen6-Nl*4)*3. 142*[Dl+(2S-1)dl]/1000 [0017] 其中：Nlen =編碼器讀數，
[0018] Nlen6 =第六層容繩對應編碼器讀數；
[0019] S =當前繩層；LEN =纜繩放出長度；
[0020] Dl =捲筒直徑；dl =纜繩直徑；
[0021] Nl =每層滿纜對應的編碼器讀數；
[0022] LENS =捲筒總容繩量；LENSO =捲筒實際容繩量；
[0023] LTHi =第i層容纜量。
[0024] 所述放出纜繩時，以捲筒纜繩完全放出後計算放出長度的公式如下，收回纜繩長 度=總容繩量-放出纜繩長度。
[0025] 本發明進一步提供基於上述方法的絞車纜繩放出長度測量裝置，包括捲筒主軸、 套接在捲筒主軸上的捲筒及纏繞在捲筒上的纜繩，其特徵在於：所述捲筒主軸的一端通過 聯軸器連接絕對值編碼器，所述絕對值編碼器電連接可編程控制器，所述可編程控制器內 設有內部儲存器，所述內部儲存器電連接纜繩長度顯示裝置。
[0026] 所述聯軸器和絕對值編碼器的外部設有保護罩，所述絕對值編碼器的底部固定支 架。
[0027] 所述支架為兩個L型支架組合，所述兩支架的長邊相接呈直角，所述支架的L型彎 折處位於背離長邊形成的直角一側。
[0028] 本發明的絕對值編碼器用於檢測絞車捲筒初始位置和實時位置，可編程控制器用 於對編碼器讀數進行運算處理，顯示裝置用於纜繩放出長度顯示的，各部件之間連接實現 數據傳輸的通訊迴路。多圈絕對值編碼器通過柔性聯軸器安裝於絞車捲筒中心軸上，絞車 收放纜操作時捲筒旋轉帶動編碼器旋轉，實時記錄捲筒相對於初始零位轉過的數值；編碼 器讀數通過通訊線路傳輸至可編程序控制器，由可編程邏輯控制器根據編碼器讀數，通過 邏輯判斷和數學運算，計算當前光電纜所處的層數，根據捲筒直徑、纜繩層數和方向，計算 得出轉過的線距離，即纜繩放出或回收長度，存儲於內部寄存器。纜繩長度顯示裝置根據通 訊協議讀取可編程控制器內存儲的纜繩長度數據直觀顯示。
[0029] 其中：多圈絕對值編碼器單圈解析度可達8192位置/轉，同時，它的多圈計數可達 4096圈，絕對值編碼器的位置是由輸出代碼的讀數來確定的，輸出代碼用於指定絕對位置， 在一轉內每個位置的讀數是唯一的。
[0030] 通訊線路：該裝置使用了 MPI和PR0FIBUS-DP兩種通訊方式。MPI主要用於人機 界面和可編程控制器進行數據傳送；PR0FIBUS-DP用於將多圈絕對值編碼的輸出的二進位 碼送至可編程控制器進行數據的計算。
[0031] 可編程控制器：一種數字運算操作電子系統，專為在工業環境下應用而設計。它 採用了可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術 運算等操作的指令。
[0032] 人機界面：系統和用戶之間進行交互和信息交換的媒介，它實現信息的內部形式 與人類可以接受形式之間的轉換。
[0033] 本發明的有益效果是：裝置結構巧妙，方法切實可行，可以精確計算出纜繩放出長 度，提高作業質量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0034] 圖1為本發明裝置的結構示意圖。
[0035] 圖2為圖1的系統配置圖。

【具體實施方式】
[0036] 實施例
[0037] 本實施例的裝置如圖1所示，包括捲筒主軸2、套接在捲筒主軸2上的捲筒7及纏 繞在捲筒7上的纜繩1，捲筒主軸2的一端通過聯軸器3連接絕對值編碼器5,絕對值編碼器 5電連接可編程控制器，可編程控制器內設有內部儲存器，內部儲存器電連接纜繩長度顯示 裝置。聯軸器3和絕對值編碼器5的外部設有保護罩4,絕對值編碼器5的底部固定支架 6。支架6為兩個L型支架組合，兩L型支架的長邊相接呈直角，兩L型支架的L型彎折處 位於背離長邊形成的直角一側。其系統配置如圖2所示，編碼器10通過PR0FIBUS-DP總線 通訊9,將數據送至可編程控制器11，通過對程序的編輯，將需要顯示的繩長度通過MPI多 點通訊8將數據傳送值人機界面12,顯示纜繩長度。
[0038] 具體的測量方法如下：
[0039] 將纜繩全部收回至纜車捲筒上，用絕對值編碼器檢測絞車捲筒初始位置，所述絕 對值編碼器將初始位置的讀數傳輸至可編程控制器，所述可編程控制器計算纜繩卷繞層數 和每層纜繩圈數；
[0040] b.收、放纜繩時，編碼器實時記錄捲筒相對於初始零位轉過的數值，由可編程控制 器計算當前纜繩所處的層數，計算纜繩放出或回收的長度，儲存至內部儲存器，所述內部儲 存器連接纜繩長度顯示裝置，顯示結果。
[0041] 初始狀態：當所有正常纜繩全部收回到捲筒上，也就是放纜長度為零時，按下纜繩 長度復位按鈕，清除卷繞誤差，防止誤差累積影響纜繩長度測量精度。此時可編程控制器記 錄當前編碼器讀數作為初始基準，計算纜繩卷繞層數和每層纜繩圈數。
[0042] 開始放纜：放纜時捲筒轉動，經聯軸器帶動編碼器軸旋轉，編碼器數值隨之變化。 可編程控制器實時接收編碼器當前數值，根據捲筒出繩方向、編碼器初始轉向設定等信息， 確定放纜長度增加。根據捲筒直徑、纜繩外徑、捲筒上纜繩層數等信息，經內部計算得出纜 繩放出長度。
[0043] 收攬過程：與放纜過程相反，捲筒轉動帶動編碼器數值向與放纜相反的方向變動， 可編程控制器實時接收編碼器當前數值，根據捲筒出繩方向、編碼器初始轉向設定等信息， 確定放纜長度增加。根據捲筒直徑、纜繩外徑、捲筒上纜繩層數等信息，經內部計算得出當 前纜繩放出長度。以捲筒纜繩完全收回後卷繞六層為例，纜繩放出長度計算公式如下：
[0044] Nlen〈 = Nlen6 時，S = 6, LEN = Nlen*3. 142*[Dl+(2S-l)dl]/1000
[0045] Nlen 6+N1 時，S = 5，LEN = LTH6+LENS-LENS0+(Nlen-Nlen6)*3. 142*[D1+(2S-1) dl]/1000
[0046] Nlen〈 = Nlen6+Nl*2 時，S = 4, LEN = LTH5+LTH6+LENS-LENS0+ (Nlen-Nlen6-Nl) *3. 142*[Dl+(2S-l)dl]/1000
[0047] Nlen〈 = Nlen6+Nl*3 時，S = 3，LEN = LTH4+LTH5+LTH6+LENS-LENS0+(Nlen-Nlen 6-Nl*2)*3. 142*[Dl+(2S-1)dl]/1000
[0048] Nlen〈 = Nlen6+Nl*4 時，S = 2, LEN = LTH3+LTH4+LTH5+LTH6+LENS-LENS0+ (Nlen -Nlen6-Nl*3)*3. 142*[Dl+ (2S-1)dl]/1000
[0049] Nlen〈 = Nlen6+Nl*5 時，S = 1，LEN = LTH2+LTH3+LTH4+LTH5+LTH6+LENS-LENS0+ (Nlen-Nlen6-Nl*4)*3. 142*[Dl+(2S-1)dl]/1000
[0050] 其中：Nlen =編碼器讀數，
[0051] Nlen6 =第六層容繩對應編碼器讀數；
[0052] S =當前繩層；LEN =纜繩放出長度；
[0053] Dl =捲筒直徑；dl =纜繩直徑；
[0054] Nl =每層滿纜對應的編碼器讀數；
[0055] LENS =捲筒總容繩量；LENSO =捲筒實際容繩量；
[0056] LTHi =第i層容纜量。
[0057] 本實施例使用帶有PR0FIBUS接口的絕對值編碼器，方法中採用編碼器單圈最大 解析度為8192,理論精度為捲筒外層纜繩周長的1/8192,遠遠超出精度為0. Im的絞車運行 需要。編碼器圈數最大為4096,理論纜繩總長度為纜繩內圈周長的4096倍滿足目前所有可 能纜繩長度，還可以通過軟體復位設定實現無限擴展。編碼器與PLC通過DP總線通訊，保 證傳輸距離和穩定性。
[0058] 實際運行測試，精度滿足鎧裝纜絞車運行時放纜長度測量精度要求，實現預期目 標，本方法也適用於其他船舶和海洋工程中各類對纜繩長度有較高檢測精度要求的絞車和 拖纜機等。
[0059] 試驗時編碼器和常規測量方式進行比較的的測量數據見表1
[0060] 表 1
[0061]

【權利要求】
1. 一種絞車纜繩放出長度測量方法，其特徵在於：包括以下步驟： a. 將纜繩全部收回至纜車捲筒上，用絕對值編碼器檢測絞車捲筒初始位置，所述絕對 值編碼器將初始位置的讀數傳輸至可編程控制器，所述可編程控制器計算纜繩卷繞層數和 每層纜繩圈數； b. 收、放纜繩時，編碼器實時記錄捲筒相對於初始零位轉過的數值，由可編程控制器計 算當前纜繩所處的層數，計算纜繩放出或回收的長度，儲存至內部儲存器，所述內部儲存器 連接纜繩長度顯示裝置，顯示結果。
2. 根據權利要求1所述絞車纜繩放出長度測量方法，其特徵在於： 所述收回纜繩時，以捲筒纜繩完全收回後按卷繞六層為例，計算放出長度的公式如下， Nlen〈 = Nlen6 時，S = 6, LEN = Nlen*3. 142*[Dl+(2S-l)dl]/1000 Nlen 6+N1 時，S = 5, LEN = LTH6+LENS-LENS0+(Nlen-Nlen6)*3.142*[Dl+(2S-l) dl]/1000 Nlen〈 = Nlen6+Nl*2 時，S = 4，LEN = LTH5+LTH6+LENS-LENS0+(Nlen-Nlen6-Nl)*3. 1 42*[Dl+(2S-l)dl]/1000 Nlen〈 = Nlen6+Nl*3 時，S = 3，LEN = LTH4+LTH5+LTH6+LENS-LENS0+(Nlen-Nlen6-Nl *2)*3. 142*[Dl+(2S-l)dl]/1000 Nlen〈 = Nlen6+Nl*4 時，S = 2，LEN = LTH3+LTH4+LTH5+LTH6+LENS-LENS0+(Nlen-Nle n6-Nl*3)*3. 142*[D1+(2S-1)dl]/1000 Nlen〈 = Nlen6+Nl*5 時，S = 1，LEN = LTH2+LTH3+LTH4+LTH5+LTH6+LENS-LENS0+(Nle n-Nlen6-Nl*4)*3. 142*[D1+(2S-1) dl]/1000 其中：Nlen =編碼器讀數， Nlen6 =第六層容繩對應編碼器讀數； S =當前繩層；LEN =纜繩放出長度； D1 =捲筒直徑；dl =纜繩直徑； N1 =每層滿纜對應的編碼器讀數； LENS =捲筒總容繩量；LENS0 =捲筒實際容繩量； LTHi =第i層容纜量。
3. 據權利要求1所述絞車纜繩放出長度測量方法，其特徵在於：所述放出纜繩時，以卷 筒纜繩完全放出後計算放出長度的公式如下，收回纜繩長度=總容繩量-放出纜繩長度。
4. 一種絞車纜繩放出長度測量裝置，包括捲筒主軸、套接在捲筒主軸上的捲筒及纏繞 在捲筒上的纜繩，其特徵在於：所述捲筒主軸的一端通過聯軸器連接絕對值編碼器，所述絕 對值編碼器電連接可編程控制器，所述可編程控制器內設有內部儲存器，所述內部儲存器 電連接纜繩長度顯示裝置。
5. 根據權利要求4所述絞車纜繩放出長度測量裝置，其特徵在於：所述聯軸器和絕對 值編碼器的外部設有保護罩，所述絕對值編碼器的底部固定支架。
6. 根據權利要求5所述絞車纜繩放出長度測量裝置，其特徵在於：所述支架為兩個L 型支架組合，所述兩支架的長邊相接呈直角，所述支架的L型彎折處位於背離長邊形成的 直角一側。
【文檔編號】G01B21/06GK104374357SQ201410629775
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月10日 優先權日:2014年11月10日
【發明者】吳豔, 夏寅, 夏群 申請人:南京中船綠洲機器有限公司