[發明專利]一種光纖微纜收放絞車

有效

• 申請號: 201110092674.5
• 申請日: 2011-04-08
• 公開（公告）號: CN102135651A
• 公開（公告）日: 2011-07-27
• 發明（設計）人: 沈少杰
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一五研究所
• 主分類號: G02B6/44
• 分類號: G02B6/44
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 陳繼亮

技術領域

本發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

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提出了很高的要求。普遍的采用的技術途徑是通過恒張力收放實現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，該系統由絞車、張力檢測機構、控制系統等組成，絞車的卷筒由步進電機驅動，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于過度張緊或松弛狀態，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恒定。

上述現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采用的技術方案：這種光纖微纜收放絞車，包括直流力矩電機、卷筒、張緊機構和排線機構，卷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)、本發明的絞車采用直流力矩電機驅動卷筒，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。

附圖說明

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：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7，定滑輪B8，壓輪9，支架10，基座11。

具體實施方式

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、卷筒1、張緊機構和排線機構，卷筒1與直流力矩電機2的輸出軸相連接，卷筒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。

卷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，可長時間工作于“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，當設定好控制電流后，電機處于堵轉狀態。當水下機器人離開時，拉動光纖微纜，使纜上張力變大，卷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，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于合適的受力狀態，防止纏繞和斷裂的發生。