[發明專利]無人環境下特種光纜自動鋪設裝置及鋪設方法

有效

• 申請號: 202011013165.4
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112051654B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 孟雨;郭留濤;劉雪飛;柏立民;孫偉;何樹凱
• 申請（專利權）人: 山東英特力光通信開發有限公司
• 主分類號: G02B6/46
• 分類號: G02B6/46;B65H49/20
• 代理公司: 濟寧匯景知識產權代理事務所(普通合伙) 37254
• 代理人: 朱培

1.無人環境下特種光纜自動鋪設裝置，包括固定支架（5），其特征在于固定支架（5）上固定設置執行機構和控制機構，所述執行機構包括放線機總成（2）和光纜載體總成（1），所述控制機構包括傳感單元（6）和控制單元（3），

所述光纜載體總成（1）包括光纜桶座（13）、光纜桶（12）和光纜桶蓋（11），光纜桶（12）設置成兩端敞開中空結構，光纜桶（12）的下端與光纜桶座（13）可拆卸相連，光纜桶（12）的上端與光纜桶蓋（11）可拆卸相連；所述光纜桶蓋（11）的軸心開設有抽拉光纜的光纜出線口，光纜桶座（13）開設有光纜進線口，光纜桶（12）內通過環形敷繞設置有光纜；光纜從最底層由內而外盤成螺旋狀再依次向上逐層盤繞，表層敷油膏，放線時光纜自儲放桶頂部抽出，頂層為桶蓋，桶蓋中心為光纜出線口，出線口邊緣安裝減小光纜外抽時的摩擦力的陶瓷導環（15），保護光纜外護套桶蓋整體為凹型結構，方便存儲放線過程中流下的油膏，便于后期衛生清理，桶蓋四周設計有繞線夾層，用于光纜連接器纏繞；

所述光纜的一端通過光纜桶座（13）的光纜進線口穿出并設置連接器接口（14），連接器接口（14）通過以太網交換機與控制單元（3）相連；光纜的另一端通過陶瓷導環（15）穿插而出并連接遠離光纜載體結構的以太網交換機，以太網交換機與電腦終端的系統控制器（7）相連；

所述放線機總成（2）包括放線機，放線機設置在位于光纜載體總成（1）上方的固定支架（5）上，位于放線機的光纜入口和出口設置有防止光纜卷曲的左右限位裝置（25），所述左右限位裝置（25）由兩個沿豎直方向并排設置的滾軸組成；

所述控制單元（3）設置在放線機一側的固定支架（5）上，包括伺服電機控制器（31）、PLC控制器（34）、電源控制器（32）、電阻模塊（33）、繼電器（35）及接線端子（36），

所述PLC控制器（34）用于計算伺服控制器的信號及車速脈沖的信號來驅動控制伺服電機（21）轉動，實現放線速度與車速之間的嚴格同步；

所述PLC控制器（34）通過以太網交換機經光纜傳輸至終端系統控制器（7），所述終端系統控制器（7）顯示系統工作狀態、控制單元（3）工作或停止和顯示報警信息；所述系統工作狀態包括運行電壓，車速，放線速度和纜剩余長度；所述顯示報警信息包括電機過載、過速、余線長度預警和通信鏈接狀態；

所述傳感單元（6）采集傳動輪信號并轉化成模擬量及開關信號，將采集到的數字及模擬量傳遞到PLC控制器（34）。

2.根據權利要求1所述的無人環境下特種光纜自動鋪設裝置，其特征在于所述放線機為同步帶傳動三點式張緊結構，包括一個主動輪（22）和三個從動輪（24），主動輪（22）通過同步帶連接伺服電機（21），由伺服電機（21）進行驅動，從動輪（24）呈三角形位置分部于主動輪（22）周圍，通過平皮帶實現與主動輪（22）之間的聯動，光纜從放線機下方進入平皮帶，經90度轉向后方放出車外，在放線機的光纜入口和出口設計有左右限位裝置（25）。

3.根據權利要求2所述的無人環境下特種光纜自動鋪設裝置，其特征在于主動輪（22）表面設置有增大光纜與傳動帶摩擦力防止光纜從平皮帶中脫出的注聚氨酯層，所述聚氨酯層硬度70-80A。

4.根據權利要求1所述的無人環境下特種光纜自動鋪設裝置，其特征在于所述的光纜從最底層由內而外盤成螺旋狀再依次向上逐層盤繞，表層敷油膏，光纜出線口邊緣安裝減小光纜外抽時的摩擦力的陶瓷導環（15）。

5.根據權利要求1所述的無人環境下特種光纜自動鋪設裝置，其特征在于所述的光纜載體總成（1）與放線機之間，還設置有固定在固定支架（5）上的光纜斷線總成（4），所述光纜斷線總成（4）包括斷線器支架（41），斷線器支架（41）的一側固定設置有電動伸縮桿（42），電動伸縮桿（42）的端部連接有沿直線位移的導軌滑塊（43），導軌滑塊（43）上固定設置有切斷電機（44），切斷電機（44）的輸出軸連接合金切割片（45）。

6.一種無人環境下特種光纜自動鋪設方法，其特征在于采用權利要求1-5任意一項權利要求所述的無人環境下特種光纜自動鋪設裝置，包括如下步驟：

Ⅰ.調試階段：

預開啟放線機，光纜載體結構內環形敷繞的光纜通過光纜桶蓋（11）的軸心的導環抽拉而出，并通過太網交換機與電腦終端的系統控制器（7）相連，將光信號轉換成電信號，傳輸給電腦終端的系統控制器（7）；

Ⅱ. 鋪設階段：

開啟放線機，放線機為一同步帶傳動三點式張緊結構，具備一個主動輪（22）和三個從動輪（24），主動輪（22）通過同步帶連接伺服電機（21），由伺服電機（21）進行驅動，從動輪（24）呈三角形位置分部于主動輪（22）周圍，通過平皮帶實現與主動輪（22）之間的聯動，光纜從放線機下方進入平皮帶，經90度轉向后方放出車外，在放線機的光纜入口和出口設計有左右限位裝置（25），防止光纜從平皮帶中脫出，為增大光纜與傳動帶摩擦力，主動輪（22）表面注聚氨酯，硬度70-80A，實現了纜的平穩放線；

Ⅲ. 傳感單元（6）采集傳動輪信號，轉化成模擬量及開關信號，將采集到的數字及模擬量傳遞到PLC控制器（34），PLC控制器（34）計算伺服控制器的信號及車速脈沖的信號來驅動控制伺服電機（21）轉動，實現放線速度與車速之間的嚴格同步，經換算得出當前桶內剩余光纜長度，并采集系統工作電壓電流信號，

Ⅳ. PLC控制器（34）將步驟Ⅲ的數據通過電信號轉換成光信號，經光纜傳輸至后方，再轉換成電信號，并傳輸給后方操控的系統控制器（7），并顯示系統工作狀態包括電壓，車速，放線速度和剩余長度、控制控制單元（3）工作或停止、顯示報警信息包括電機過載、過速、余線長度預警和通信鏈接狀態，實現了在光纜鋪設過程中，利用鋪設纜同步進行光信號傳輸；

Ⅴ. 終止階段：

在放線停止時或緊急情況下，PLC控制器（34）指令發出，電動伸縮桿（42）收縮，經滑塊帶動切線電機直線位移，同時電機旋轉，帶動合金切割片（45）高速旋轉，將光纜切斷；指令結束，電機經伸縮桿帶動復位，穩定快速斷線。