一種絞車?yán)|繩放出長度測量方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種船舶用絞車?yán)|繩的測量方法和裝置，尤其是一種絞車?yán)|繩放出長度測量方法和裝置，屬于船舶裝置【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明的裝置包括卷筒主軸、套接在卷筒主軸上的卷筒及纏繞在卷筒上的纜繩，其特征在于：所述卷筒主軸的一端通過聯(lián)軸器連接絕對(duì)值編碼器，所述絕對(duì)值編碼器電連接可編程控制器，所述可編程控制器內(nèi)設(shè)有內(nèi)部儲(chǔ)存器，所述內(nèi)部儲(chǔ)存器電連接纜繩長度顯示裝置。其有益效果是：裝置結(jié)構(gòu)巧妙，方法切實(shí)可行，可以精確計(jì)算出纜繩放出長度，提高作業(yè)質(zhì)量。
【專利說明】一種絞車?yán)|繩放出長度測量方法和裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種船舶用絞車?yán)|繩的測量方法和裝置，尤其是一種絞車?yán)|繩放出長 度測量方法和裝置，屬于船舶裝置【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 鎧裝纜絞車是一種特種絞車，卷筒收放纜繩為特殊的光電纜，用于機(jī)動(dòng)型救生鐘 收放系統(tǒng)。工作母船通過鎧裝纜中的高壓電力電纜為救生鐘水下運(yùn)行提供動(dòng)力源；救生鐘 的水下工作狀態(tài)動(dòng)作和水下工作環(huán)境均通過鎧裝纜將小信號(hào)傳送到中央控制室進(jìn)行監(jiān)控。 由于鎧裝纜承擔(dān)著信號(hào)傳輸和電力輸送工作，對(duì)水下具有至關(guān)總要作用，水下絞車接收母 船上絞車?yán)|繩放出長度測量結(jié)果，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)收放作業(yè)；因此鎧裝纜絞車?yán)|長精度要求高， 然而，傳統(tǒng)測量采用2-3個(gè)電感式接近開關(guān)檢測焊接于卷筒周邊的金屬凸起或孔洞，結(jié)合 收放纜操作信號(hào)判斷，從而通過脈沖計(jì)數(shù)乘以脈沖對(duì)應(yīng)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(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提出一種絞車?yán)|繩放出長度測量方法 和裝置，可以精確計(jì)算出纜繩放出長度，提高作業(yè)質(zhì)量。
[0004] 本發(fā)明通過以下技術(shù)方案解決技術(shù)問題：一種絞車?yán)|繩放出長度測量方法，其特 征在于：包括以下步驟：
[0005] a.將纜繩全部收回至纜車卷筒上，用絕對(duì)值編碼器檢測絞車卷筒初始位置，所述 絕對(duì)值編碼器將初始位置的讀數(shù)傳輸至可編程控制器，所述可編程控制器計(jì)算纜繩卷繞層 數(shù)和每層纜繩圈數(shù)；
[0006] b.收、放纜繩時(shí)，編碼器實(shí)時(shí)記錄卷筒相對(duì)于初始零位轉(zhuǎn)過的數(shù)
[0007] 值，由可編程控制器計(jì)算當(dāng)前纜繩所處的層數(shù)，計(jì)算纜繩放出或回收
[0008] 的長度，儲(chǔ)存至內(nèi)部儲(chǔ)存器，所述內(nèi)部儲(chǔ)存器連接纜繩長度顯示裝置，
[0009] 顯示結(jié)果。
[0010] 所述收回纜繩時(shí)，以卷筒纜繩完全收回后按卷繞六層為例，計(jì)算放出長度的公式 如下，
[0011] Nlen〈 = Nlen6 時(shí)，S = 6, LEN = Nlen*3. 142*[Dl+(2S-l)dl]/1000
[0012] Nlen 6+N1 時(shí)，S = 5，LEN = LTH6+LENS-LENS0+(Nlen-Nlen6)*3. 142*[D1+(2S-1) dl]/1000
[0013] Nlen〈 = Nlen6+Nl*2 時(shí)，S = 4，LEN = LTH5+LTH6+LENS-LENS0+(Nlen-Nlen6-Nl) *3. 142*[Dl+(2S-l)dl]/1000
[0014] Nlen〈 = Nlen6+Nl*3 時(shí)，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(shí)，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(shí)，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(shù)，
[0018] Nlen6 =第六層容繩對(duì)應(yīng)編碼器讀數(shù)；
[0019] S =當(dāng)前繩層；LEN =纜繩放出長度；
[0020] Dl =卷筒直徑；dl =纜繩直徑；
[0021] Nl =每層滿纜對(duì)應(yīng)的編碼器讀數(shù)；
[0022] LENS =卷筒總?cè)堇K量；LENSO =卷筒實(shí)際容繩量；
[0023] LTHi =第i層容纜量。
[0024] 所述放出纜繩時(shí)，以卷筒纜繩完全放出后計(jì)算放出長度的公式如下，收回纜繩長 度=總?cè)堇K量-放出纜繩長度。
[0025] 本發(fā)明進(jìn)一步提供基于上述方法的絞車?yán)|繩放出長度測量裝置，包括卷筒主軸、 套接在卷筒主軸上的卷筒及纏繞在卷筒上的纜繩，其特征在于：所述卷筒主軸的一端通過 聯(lián)軸器連接絕對(duì)值編碼器，所述絕對(duì)值編碼器電連接可編程控制器，所述可編程控制器內(nèi) 設(shè)有內(nèi)部儲(chǔ)存器，所述內(nèi)部儲(chǔ)存器電連接纜繩長度顯示裝置。
[0026] 所述聯(lián)軸器和絕對(duì)值編碼器的外部設(shè)有保護(hù)罩，所述絕對(duì)值編碼器的底部固定支 架。
[0027] 所述支架為兩個(gè)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 折處位于背離長邊形成的直角一側(cè)。
[0028] 本發(fā)明的絕對(duì)值編碼器用于檢測絞車卷筒初始位置和實(shí)時(shí)位置，可編程控制器用 于對(duì)編碼器讀數(shù)進(jìn)行運(yùn)算處理，顯示裝置用于纜繩放出長度顯示的，各部件之間連接實(shí)現(xiàn) 數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄓ嵒芈?。多圈絕對(duì)值編碼器通過柔性聯(lián)軸器安裝于絞車卷筒中心軸上，絞車 收放纜操作時(shí)卷筒旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)編碼器旋轉(zhuǎn)，實(shí)時(shí)記錄卷筒相對(duì)于初始零位轉(zhuǎn)過的數(shù)值；編碼 器讀數(shù)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(jù)編碼器讀數(shù)，通過 邏輯判斷和數(shù)學(xué)運(yùn)算，計(jì)算當(dāng)前光電纜所處的層數(shù)，根據(jù)卷筒直徑、纜繩層數(shù)和方向，計(jì)算 得出轉(zhuǎn)過的線距離，即纜繩放出或回收長度，存儲(chǔ)于內(nèi)部寄存器。纜繩長度顯示裝置根據(jù)通 訊協(xié)議讀取可編程控制器內(nèi)存儲(chǔ)的纜繩長度數(shù)據(jù)直觀顯示。
[0029] 其中：多圈絕對(duì)值編碼器單圈分辨率可達(dá)8192位置/轉(zhuǎn)，同時(shí)，它的多圈計(jì)數(shù)可達(dá) 4096圈，絕對(duì)值編碼器的位置是由輸出代碼的讀數(shù)來確定的，輸出代碼用于指定絕對(duì)位置， 在一轉(zhuǎn)內(nèi)每個(gè)位置的讀數(shù)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主要用于人機(jī) 界面和可編程控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送；PR0FIBUS-DP用于將多圈絕對(duì)值編碼的輸出的二進(jìn)制 碼送至可編程控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)的計(jì)算。
[0031] 可編程控制器：一種數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它 采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù) 運(yùn)算等操作的指令。
[0032] 人機(jī)界面：系統(tǒng)和用戶之間進(jìn)行交互和信息交換的媒介，它實(shí)現(xiàn)信息的內(nèi)部形式 與人類可以接受形式之間的轉(zhuǎn)換。
[0033] 本發(fā)明的有益效果是：裝置結(jié)構(gòu)巧妙，方法切實(shí)可行，可以精確計(jì)算出纜繩放出長 度，提高作業(yè)質(zhì)量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0034] 圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035] 圖2為圖1的系統(tǒng)配置圖。

【具體實(shí)施方式】
[0036] 實(shí)施例
[0037] 本實(shí)施例的裝置如圖1所示，包括卷筒主軸2、套接在卷筒主軸2上的卷筒7及纏 繞在卷筒7上的纜繩1，卷筒主軸2的一端通過聯(lián)軸器3連接絕對(duì)值編碼器5,絕對(duì)值編碼器 5電連接可編程控制器，可編程控制器內(nèi)設(shè)有內(nèi)部儲(chǔ)存器，內(nèi)部儲(chǔ)存器電連接纜繩長度顯示 裝置。聯(lián)軸器3和絕對(duì)值編碼器5的外部設(shè)有保護(hù)罩4,絕對(duì)值編碼器5的底部固定支架 6。支架6為兩個(gè)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 位于背離長邊形成的直角一側(cè)。其系統(tǒng)配置如圖2所示，編碼器10通過PR0FIBUS-DP總線 通訊9,將數(shù)據(jù)送至可編程控制器11，通過對(duì)程序的編輯，將需要顯示的繩長度通過MPI多 點(diǎn)通訊8將數(shù)據(jù)傳送值人機(jī)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卷筒上，用絕對(duì)值編碼器檢測絞車卷筒初始位置，所述絕 對(duì)值編碼器將初始位置的讀數(shù)傳輸至可編程控制器，所述可編程控制器計(jì)算纜繩卷繞層數(shù) 和每層纜繩圈數(shù)；
[0040] b.收、放纜繩時(shí)，編碼器實(shí)時(shí)記錄卷筒相對(duì)于初始零位轉(zhuǎn)過的數(shù)值，由可編程控制 器計(jì)算當(dāng)前纜繩所處的層數(shù)，計(jì)算纜繩放出或回收的長度，儲(chǔ)存至內(nèi)部儲(chǔ)存器，所述內(nèi)部儲(chǔ) 存器連接纜繩長度顯示裝置，顯示結(jié)果。
[0041] 初始狀態(tài)：當(dāng)所有正常纜繩全部收回到卷筒上，也就是放纜長度為零時(shí)，按下纜繩 長度復(fù)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(shí)可編程控制器記 錄當(dāng)前編碼器讀數(shù)作為初始基準(zhǔn)，計(jì)算纜繩卷繞層數(shù)和每層纜繩圈數(shù)。
[0042] 開始放纜：放纜時(shí)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)聯(lián)軸器帶動(dòng)編碼器軸旋轉(zhuǎn)，編碼器數(shù)值隨之變化。 可編程控制器實(shí)時(shí)接收編碼器當(dāng)前數(shù)值，根據(jù)卷筒出繩方向、編碼器初始轉(zhuǎn)向設(shè)定等信息， 確定放纜長度增加。根據(jù)卷筒直徑、纜繩外徑、卷筒上纜繩層數(shù)等信息，經(jīng)內(nèi)部計(jì)算得出纜 繩放出長度。
[0043] 收攬過程：與放纜過程相反，卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)編碼器數(shù)值向與放纜相反的方向變動(dòng)， 可編程控制器實(shí)時(shí)接收編碼器當(dāng)前數(shù)值，根據(jù)卷筒出繩方向、編碼器初始轉(zhuǎn)向設(shè)定等信息， 確定放纜長度增加。根據(jù)卷筒直徑、纜繩外徑、卷筒上纜繩層數(shù)等信息，經(jīng)內(nèi)部計(jì)算得出當(dāng) 前纜繩放出長度。以卷筒纜繩完全收回后卷繞六層為例，纜繩放出長度計(jì)算公式如下：
[0044] Nlen〈 = Nlen6 時(shí)，S = 6, LEN = Nlen*3. 142*[Dl+(2S-l)dl]/1000
[0045] Nlen 6+N1 時(shí)，S = 5，LEN = LTH6+LENS-LENS0+(Nlen-Nlen6)*3. 142*[D1+(2S-1) dl]/1000
[0046] Nlen〈 = Nlen6+Nl*2 時(shí)，S = 4, LEN = LTH5+LTH6+LENS-LENS0+ (Nlen-Nlen6-Nl) *3. 142*[Dl+(2S-l)dl]/1000
[0047] Nlen〈 = Nlen6+Nl*3 時(shí)，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(shí)，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(shí)，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(shù)，
[0051] Nlen6 =第六層容繩對(duì)應(yīng)編碼器讀數(shù)；
[0052] S =當(dāng)前繩層；LEN =纜繩放出長度；
[0053] Dl =卷筒直徑；dl =纜繩直徑；
[0054] Nl =每層滿纜對(duì)應(yīng)的編碼器讀數(shù)；
[0055] LENS =卷筒總?cè)堇K量；LENSO =卷筒實(shí)際容繩量；
[0056] LTHi =第i層容纜量。
[0057] 本實(shí)施例使用帶有PR0FIBUS接口的絕對(duì)值編碼器，方法中采用編碼器單圈最大 分辨率為8192,理論精度為卷筒外層纜繩周長的1/8192,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出精度為0. Im的絞車運(yùn)行 需要。編碼器圈數(shù)最大為4096,理論纜繩總長度為纜繩內(nèi)圈周長的4096倍滿足目前所有可 能纜繩長度，還可以通過軟件復(fù)位設(shè)定實(shí)現(xiàn)無限擴(kuò)展。編碼器與PLC通過DP總線通訊，保 證傳輸距離和穩(wěn)定性。
[0058] 實(shí)際運(yùn)行測試，精度滿足鎧裝纜絞車運(yùn)行時(shí)放纜長度測量精度要求，實(shí)現(xiàn)預(yù)期目 標(biāo)，本方法也適用于其他船舶和海洋工程中各類對(duì)纜繩長度有較高檢測精度要求的絞車和 拖纜機(jī)等。
[0059] 試驗(yàn)時(shí)編碼器和常規(guī)測量方式進(jìn)行比較的的測量數(shù)據(jù)見表1
[0060] 表 1
[0061]

【權(quán)利要求】
1. 一種絞車?yán)|繩放出長度測量方法，其特征在于：包括以下步驟： a. 將纜繩全部收回至纜車卷筒上，用絕對(duì)值編碼器檢測絞車卷筒初始位置，所述絕對(duì) 值編碼器將初始位置的讀數(shù)傳輸至可編程控制器，所述可編程控制器計(jì)算纜繩卷繞層數(shù)和 每層纜繩圈數(shù)； b. 收、放纜繩時(shí)，編碼器實(shí)時(shí)記錄卷筒相對(duì)于初始零位轉(zhuǎn)過的數(shù)值，由可編程控制器計(jì) 算當(dāng)前纜繩所處的層數(shù)，計(jì)算纜繩放出或回收的長度，儲(chǔ)存至內(nèi)部儲(chǔ)存器，所述內(nèi)部儲(chǔ)存器 連接纜繩長度顯示裝置，顯示結(jié)果。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述絞車?yán)|繩放出長度測量方法，其特征在于： 所述收回纜繩時(shí)，以卷筒纜繩完全收回后按卷繞六層為例，計(jì)算放出長度的公式如下， Nlen〈 = Nlen6 時(shí)，S = 6, LEN = Nlen*3. 142*[Dl+(2S-l)dl]/1000 Nlen 6+N1 時(shí)，S = 5, LEN = LTH6+LENS-LENS0+(Nlen-Nlen6)*3.142*[Dl+(2S-l) dl]/1000 Nlen〈 = Nlen6+Nl*2 時(shí)，S = 4，LEN = LTH5+LTH6+LENS-LENS0+(Nlen-Nlen6-Nl)*3. 1 42*[Dl+(2S-l)dl]/1000 Nlen〈 = Nlen6+Nl*3 時(shí)，S = 3，LEN = LTH4+LTH5+LTH6+LENS-LENS0+(Nlen-Nlen6-Nl *2)*3. 142*[Dl+(2S-l)dl]/1000 Nlen〈 = Nlen6+Nl*4 時(shí)，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(shí)，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(shù)， Nlen6 =第六層容繩對(duì)應(yīng)編碼器讀數(shù)； S =當(dāng)前繩層；LEN =纜繩放出長度； D1 =卷筒直徑；dl =纜繩直徑； N1 =每層滿纜對(duì)應(yīng)的編碼器讀數(shù)； LENS =卷筒總?cè)堇K量；LENS0 =卷筒實(shí)際容繩量； LTHi =第i層容纜量。
3. 據(jù)權(quán)利要求1所述絞車?yán)|繩放出長度測量方法，其特征在于：所述放出纜繩時(shí)，以卷 筒纜繩完全放出后計(jì)算放出長度的公式如下，收回纜繩長度=總?cè)堇K量-放出纜繩長度。
4. 一種絞車?yán)|繩放出長度測量裝置，包括卷筒主軸、套接在卷筒主軸上的卷筒及纏繞 在卷筒上的纜繩，其特征在于：所述卷筒主軸的一端通過聯(lián)軸器連接絕對(duì)值編碼器，所述絕 對(duì)值編碼器電連接可編程控制器，所述可編程控制器內(nèi)設(shè)有內(nèi)部儲(chǔ)存器，所述內(nèi)部儲(chǔ)存器 電連接纜繩長度顯示裝置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述絞車?yán)|繩放出長度測量裝置，其特征在于：所述聯(lián)軸器和絕對(duì) 值編碼器的外部設(shè)有保護(hù)罩，所述絕對(duì)值編碼器的底部固定支架。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述絞車?yán)|繩放出長度測量裝置，其特征在于：所述支架為兩個(gè)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型彎折處位于背離長邊形成的 直角一側(cè)。
【文檔編號(hào)】G01B21/06GK104374357SQ201410629775
【公開日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月10日
【發(fā)明者】吳艷, 夏寅, 夏群 申請(qǐng)人:南京中船綠洲機(jī)器有限公司