專利名稱：一種光纖微纜收放絞車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于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(shù)：
一般來說，光纖微纜是指直徑小于0. 1英寸的光纜，與普通的導(dǎo)線相比，光纖微纜 具有密度小、直徑細、抗干擾性好、傳輸頻帶寬、傳輸速率高、成本低等優(yōu)點。通過光纖微纜 實現(xiàn)水下機器人與母船的通信，可以大大減小收放系統(tǒng)的尺寸和重量，減小纜對載體運動 范圍、運動速度和機動性能的影響。但是，光纖微纜由于直徑較小，其斷裂強度較低。光纖微纜在收放過程中，如果過 于張緊會造成損壞，過于松弛則容易纏繞。因此，對光纖微纜收放系統(tǒng)提出了很高的要求。 普遍的采用的技術(shù)途徑是通過恒張力收放實現(xiàn)微纜張力的基本恒定。在《機器人》2006年第1期上，介紹了中科院沈陽自動化所研制的SARV光纖微纜 收放系統(tǒng)，該系統(tǒng)由絞車、張力檢測機構(gòu)、控制系統(tǒng)等組成，絞車的卷筒由步進電機驅(qū)動，張 力檢測機構(gòu)測量光纖微纜上的張力，判斷光纖微纜是否處于過度張緊或松弛狀態(tài)，控制系 統(tǒng)根據(jù)張力設(shè)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恒定。上述現(xiàn)有方案存在以下缺點第一，步進電機的速度變化范圍有限，當(dāng)速度變化很 大時難以適應(yīng)；第二，上述用速度控制的方法實現(xiàn)張力控制，存在滯緩和超調(diào)問題，光纖微 纜容易在瞬間發(fā)生過松或過緊的問題，從而損壞光纖或影響排纜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)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(yīng)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(xiàn)，使光纖微纜在收放過程中得到更好的保護。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案這種光纖微纜收放絞車，包括直流力矩 電機、卷筒、張緊機構(gòu)和排線機構(gòu)，卷筒與直流力矩電機的輸出軸相連接，所述的張緊機構(gòu) 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卷繞連接在卷筒上。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(shè)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(fā)明有益的效果是1)、本發(fā)明的絞車采用直流力矩電機驅(qū)動卷筒，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(xiàn)有速度閉環(huán)控制系統(tǒng)帶來的不足；2)、本發(fā)明的絞車中設(shè)置了具有長度補償作用的張緊機構(gòu)，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(fā)明組成結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的一個實施實例結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說明卷筒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(gòu)7，定滑輪B8，壓輪9，支架10，基座11。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)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、卷筒1、張緊機構(gòu)和排線機 構(gòu)，卷筒1與直流力矩電機2的輸出軸相連搖卷筒1由直流力矩電機2驅(qū)動。為了更好地實現(xiàn) 張力的穩(wěn)定控制，本光纖微纜絞車還帶有一套張緊機構(gòu)。所述的張緊機構(gòu)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卷繞連接在卷筒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(jīng)過張緊機構(gòu)的纜繩的長度。張緊機構(gòu)會根據(jù)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。卷筒由直流力矩電機驅(qū)動，直流力矩電機是一種機械特性較“軟”的電機，可長時 間工作于“堵轉(zhuǎn)”狀態(tài)。理想狀態(tài)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(guān)。利用直流力矩電機的這種特性，只需控制電流大 小，即可使卷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(jù)纜繩上張力的變化收回或放出纜繩。在實際應(yīng)用中，當(dāng)設(shè)定好控制電流后，電機處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)。當(dāng)水下機器人離開時， 拉動光纖微纜，使纜上張力變大，卷筒被拉動而放出纜繩；當(dāng)水下機器人返回時，光纖微纜 張力變小，卷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(jù)放纜長度、海流 情況、水下機器人運動情況的參數(shù)，適時調(diào)節(jié)力矩電機的電流，使放出的光纖微纜處于合適 的受力狀態(tài)，防止纏繞和斷裂的發(fā)生。如圖2所示，在本實例中，光纖微纜直徑1mm、長6000m，設(shè)計工作張力25N。卷筒 縱向布置，卷筒一端的軸直流力矩電機驅(qū)動，軸端裝有旋轉(zhuǎn)編碼器。排線機構(gòu)由滑輪、溜板、 光桿、絲桿、滑軌等組成，滑輪沿卷筒軸向移動，溜板到達一端時觸發(fā)行程開關(guān)，作為端點定 位。絲桿的一端伸入動力箱，由動力箱內(nèi)的步進電機驅(qū)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(shè)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(jīng)過張緊機構(gòu)，再繞過排線結(jié)構(gòu)的滑輪，最后繞在卷筒 上。動滑輪為輕質(zhì)材料，擺臂受扭簧的作用，拉緊光纖微纜6，當(dāng)光纖微纜6上的外張力突然 變化時，起到緩沖的作用。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，參與卷筒扭矩的控制，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(tǒng)根據(jù)纜線張力、纜速、纜長、水下機器人的距離等參數(shù)通 過一定的控制策略來實時調(diào)整卷筒扭矩，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，凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要 求的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種光纖微纜收放絞車，其特征是包括直流力矩電機O)、卷筒(1)、張緊機構(gòu)和排 線機構(gòu)，卷筒(1)與直流力矩電機O)的輸出軸相連接，所述的張緊機構(gòu)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)卷繞連接在卷筒(1)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖微纜收放絞車，其特征是所述的支架(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(shè)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(fā)明涉及一種光纖微纜收放絞車，包括直流力矩電機、卷筒、張緊機構(gòu)和排線機構(gòu)，卷筒與直流力矩電機的輸出軸相連接，所述的張緊機構(gòu)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卷繞連接在卷筒上。本發(fā)明有益的效果是1)本發(fā)明的絞車采用直流力矩電機驅(qū)動卷筒，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(xiàn)有速度閉環(huán)控制系統(tǒng)帶來的不足；2)本發(fā)明的絞車中設(shè)置了具有長度補償作用的張緊機構(gòu)，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(yōu)先權(quán)日2011年4月8日
發(fā)明者沈少杰 申請人:中國船舶重工集團公司第七一五研究所