一种双余度绞车缆索运行参数综合测量装置

技术领域

本发明属于绞车技术领域，特别涉及一种双余度绞车缆索运行参数综合测量装置。

背景技术

通常情况下，绞车缆索收放长度和速度，通过与卷筒连接的检测元件记录卷筒所转动的圈数和转速，或动过动力源的输入圈数和转速再换算到卷筒的数据，再根据卷筒上每圈卷绕的缆索长度计算出缆索的收放长度和速度；绞车负载大小通过检测卷筒或动力源的输入转矩，根据负载大小与卷筒结构参数的关系，通过转矩大小计算出负载大小。

利用这种方式得到的缆索运行参数，依赖于缆索卷绕在卷筒上的尺寸参数，由于缆索在卷筒上的卷绕特性决定了这种测量方式存在一定的误差，缆索长度较短的单层卷绕的绞车利用这种方式得到的缆索长度、速度及负载大小数据较为准确，但误差会随着卷绕层数的增多和缆索长度的增大而增大。尤其是航空绞车，为了实现小型化轻量化要求，缆索卷绕层数往往达到十几层甚至几十层，缆索长度达几百米甚至几千米，这使得通过卷筒的运行参数计算得到缆索运行参数存在很大的误差。

授权公告号为CN 214471004 U的专利公开了一种绳索测速与测力装置，该装置采用三滑轮测速，测力装置能够测量缆索的运动速度和拉力，其原理是利用中间滑轮及其上安装的称重传感器或轴销传感器测量滑轮上的拉力大小，再根据两侧滑轮与中间滑轮的夹角计算得出缆索上的拉力；利用与滑轮同轴安装的速度传感器检测滑轮转速，结合滑轮直径计算转换为缆索速度；这种装置无法对缆索长度进行测量，且受其原理限制，难以实现多余度设置；并且这种测量装置滑轮数量多、体积大、结构复杂；缆索通过过测量装置需经三次反向弯折，对缆索寿命损伤较大。

授权公告号为CN 102798729 B的专利公开了一种钢丝绳拉力绳速测量装置，该装置采用单滑轮测量，测力与测速方法与上述三滑轮机构相同，对于上述测量方式的改进，在支架上增加光电(或电感、超声波、霍尔等形式)传感器，并在滑轮上设置检测点，传感器感知转动滑轮上的检测点，每感应到一次检测点即输出一个脉冲信号，通过记录脉冲信号次数，结合滑轮上设置的检测点数量计算可知滑轮转过的角度，通过角度计算可得出缆索运行的长度，这种方法可检测缆索的运行长度，但这种测量方法是通过记录传感器产生信号的次数，根据次数与单次的长度计算得到总的长度数据，这种方式只能记录相对运动位移，无法记录缆索的绝对长度，也无法辨识缆索的运动方向。在可靠性要求较高的系统中，通常设置有手动操作模式，当出现异常断电或其他情况时，需通过手动方式完成缆索的回收或放出，由于这种测量装置的工作原理限制，当在断电情况下进行操作时无法记录缆索的长度信息，再次上电将会出现缆长数据紊乱的情况。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种新的双余度绞车缆索运行参数综合测量装置。

本发明具体技术方案如下：

本发明提供一种双余度绞车缆索运行参数综合测量装置，包括支架，所述支架上设有轴销测力传感器，滑轮通过轴承与所述轴销测力传感器连接，所述滑轮的一侧设有多圈绝对位置编码器，所述多圈绝对位置编码器通过转换齿轮与所述滑轮连接。

进一步的改进，所述轴承设有至少两个，与所述滑轮的通孔连接且均套设于所述轴销测力传感器外，且所述轴销测力传感器贯穿所述支架的前后两侧。

进一步的改进，所述转换齿轮包括齿圈以及齿轮，所述齿圈与所述滑轮同轴连接，所述齿轮所述齿圈啮合，且与所述多圈绝对位置编码器的输入端连接。

进一步的改进，所述多圈绝对位置编码器与所述齿轮均设有至少两个，各所述齿轮沿所述滑轮的圆周均布设置且均均与所述滑轮啮合。

进一步的改进，所述支架上设有止动块，所述止动块设于所述轴销测力传感器与多圈绝对位置编码器之间。

进一步的改进，所述轴销测力传感器上设有凹槽，部分止动块卡接于所述凹槽内。

进一步的改进，所述支架上远离所述多圈绝对位置编码器的一侧设有缆索防脱挡板。

进一步的改进，所述缆索防脱挡板与所述滑轮之间设有间隙，所述间隙小于缆索直径的二分之一。

进一步的改进，所述轴销测力传感器和所述多圈绝对位置编码器均与绞车控制器通讯，所述绞车控制器包括如下部分：

接收单元，被配置为接收轴销测力传感器上传的电压信号和所述多圈绝对位置编码器上传的位置信号；

信号处理单元，被配置为将电压信号进行处理，得到缆绳所受载荷大小，并对位置信号进行处理，得到滑轮转动的角位移θ；

计算单元，被配置为计算单位时间内角位移θ得到角速度ω，根据角位移判断缆绳的运动方向以及根据角位移和角速度计算缆索运动的长度和速度，缆绳运动速度V和长度S的计算公式如下：

V＝ω×R

S＝θ×R

其中，R表示滑轮绳槽中心半径。

进一步的改进，所述计算单元中根据角位移的增减趋势判断缆索的运动方向，其中，角位移呈增大趋势则缆索处于放出运动方向，角位移呈减小趋势则缆索处于回收运行方向

本发明所取得的有益效果：

本发明提供一种新的双余度绞车缆索运行参数综合测量装置，通过轴销测力传感器以及多圈绝对位置编码器能够同时测量绞车缆索收放长度、运动方向、收放速度和负载大小，并能够在断电后记录缆长数据且可以实现双余度或多余度设计和提高测量的精确度。

附图说明

图1为本发明中双余度绞车缆索运行参数综合测量装置的结构示意图；

图2为本发明中双余度绞车缆索运行参数综合测量装置的侧视图；

图3为本发明中双余度绞车缆索运行参数综合测量装置的剖视图；

图4为本发明中双余度绞车缆索运行参数综合测量装置的齿轮布置示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述，下列实施例仅用于解释本发明的发明内容，不用于限定本发明的保护范围。

本发明提供一种双余度绞车缆索运行参数综合测量装置，如图1-图2所示，包括支架1，所述支架1上设有轴销测力传感器2，滑轮5通过轴承3与所述轴销测力传感器2连接，所述轴销测力传感器2的一侧设有多圈绝对位置编码器4，所述多圈绝对位置编码器4通过转换齿轮与所述滑轮5连接。

本实施例中所述轴承3设有至少两个，与所述滑轮5的通孔连接且均套设于所述轴销测力传感器2外，且所述轴销测力传感器2贯穿所述支架1的前后两侧。

本实施例中所述转换齿轮包括齿圈6以及齿轮7，所述齿圈6与所述滑轮5同轴连接，所述齿轮7所述齿圈6啮合，且与所述多圈绝对位置编码器4的输入端连接。

本实施例中所述多圈绝对位置编码器4与所述齿轮7均至少两个，各所述齿轮7沿所述滑轮的圆周均布设置且均均与所述滑轮5啮合。通过设置与滑轮上固定齿圈相啮合的齿轮数量，能够多位置设置传感器，实现双余度或多余度检测。

本实施例中所述支架1上设有止动块8，所述止动块8设于所述轴销测力传感器2与多圈绝对位置编码器4之间。所述轴销测力传感器2上设有凹槽，部分止动块8卡接于所述凹槽内。

本实施例中所述支架1上远离所述多圈绝对位置编码器4的一侧设有缆索防脱挡板9，所述缆索防脱挡板9与所述滑轮5之间设有间隙，所述间隙小于缆索直径的二分之一。

本实施例中所述轴销测力传感器2和所述多圈绝对位置编码器4均与绞车控制器通讯，所述绞车控制器包括如下部分：

接收单元101，被配置为接收轴销测力传感器上传的电压信号和所述多圈绝对位置编码器上传的位置信号；

信号处理单元102，被配置为将电压信号进行处理，得到缆绳所受载荷大小，并对位置信号进行处理，得到滑轮转动的角位移θ；

计算单元103，被配置为计算单位时间内角位移θ得到角速度ω，根据角位移判断缆绳的运动方向以及根据角位移和角速度计算缆索运动的长度和速度，缆绳运动速度V和长度S的计算公式如下：

V＝ω×R

S＝θ×R

其中，R表示滑轮绳槽中心半径。

本实施例中所述计算单元103中根据角位移的增减趋势判断缆索的运动方向，其中，角位移呈增大趋势则缆索处于放出运动方向，角位移呈减小趋势则缆索处于回收运行方向。

滑轮通过轴承安装在轴销测力传感器上，轴销测力传感器固定在支架的安装孔中，缆索上的负载通过滑轮传递给轴销测量传感器，通过检测缆索传递到滑轮上的力计算可得缆绳上的拉力；多多圈绝对位置编码器能够检测并记录滑轮转动的绝对角位移θ，通过计算单位时间内的角位移可得到角速度ω，根据角位移的增减趋势可判断缆索的运动方向，角位移程增大趋势则缆索处于放出运动方向，角位移程减小趋势则缆索处于回收运行方向；根据滑轮角位移数值和转动速度，结合滑轮绳槽中心半径R，计算得出缆索运动的长度和速度。

所述轴销测力传感器通过轴承3与滑轮连接，缆索上的力由滑轮经轴承传递到轴销销测力传感器，通过应变测量元件测量传感器受到缆索载荷产生的应变，输出电压信号，电压信号传输到绞车控制器中进行数据处理，可得到所受载荷大小；所述多圈绝对位置编码能够检测转轴的转动角度和转动速度。

已经描述了主题的特定实施方式。其他实施方式在以下权利要求的范围内。例如，在权利要求中记载的活动可以以不同的顺序执行并且仍旧实现期望的结果。作为一个实例，为了实现期望的结果，附图中描述的处理不必须要求示出的特定顺序或者顺序次序。在特定实现中，多任务处理和并行处理可以是有优势的。