本發(fā)明涉及海洋船載絞車技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種海洋絞車排纜移動(dòng)速度位移復(fù)合測(cè)試裝置及測(cè)試方法。

背景技術(shù)：

海洋絞車主要應(yīng)用于深海資源開(kāi)發(fā)裝備、ROV系統(tǒng)、水下拖曳系統(tǒng)等的收放，其上收放介質(zhì)鎧裝纜不僅傳遞力，也傳遞動(dòng)力源和信號(hào)源，直徑較大。深海幾千米作業(yè)，使海洋絞車上的鎧裝纜收放涉及長(zhǎng)距離多層纏繞問(wèn)題。排纜系統(tǒng)的好壞直接影響鎧裝纜的受力狀態(tài)和壽命，排纜同步控制及其重要。要實(shí)現(xiàn)排纜控制必須對(duì)排纜機(jī)構(gòu)的速度以及位置進(jìn)行測(cè)量。

專利ZL201620167044.8公開(kāi)了深海臍帶纜絞車伺服排纜恒張力自適應(yīng)控制裝置，它通過(guò)在排繩器的導(dǎo)輪上安裝排繩器編碼器，對(duì)臍帶纜的速度進(jìn)行檢測(cè)；專利ZL201420851641.3公開(kāi)了一種絞車上多種直徑纜陣的電氣自動(dòng)排纜裝置，亦通過(guò)設(shè)有絲桿編碼器的伺服電機(jī)測(cè)得絲桿轉(zhuǎn)速獲得纜繩的速度，并結(jié)合絲桿兩端設(shè)有的限位行程開(kāi)關(guān)對(duì)排纜進(jìn)行同步控制。

現(xiàn)有排纜同步控制主要通過(guò)編碼器獲得絲桿轉(zhuǎn)速，必須結(jié)合行程限位開(kāi)關(guān)進(jìn)行同步控制，控制復(fù)雜、成本較高。大行程速度和位移復(fù)合測(cè)量裝置及方法的缺失制約了排纜同步控制系統(tǒng)性能和成本的改善。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種能對(duì)海洋絞車排纜往復(fù)移動(dòng)速度和位移進(jìn)行復(fù)合檢測(cè)、測(cè)試裝置簡(jiǎn)單、成本低、測(cè)試方便的海洋絞車排纜移動(dòng)速度和位移復(fù)合測(cè)試裝置，以及使用該裝置對(duì)海洋絞車排纜移動(dòng)速度和位移的測(cè)試方法。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是：一種海洋絞車排纜移動(dòng)速度和位移復(fù)合測(cè)試裝置，包括支座，卷簧，儲(chǔ)繩筒，支撐軸，測(cè)試齒輪及雙向霍爾開(kāi)關(guān)；所述的支撐軸安裝在支架上，儲(chǔ)繩筒通過(guò)軸承安裝在支撐軸上，所述的卷簧的一端與支架固定連接，另一端固定在儲(chǔ)繩筒上；儲(chǔ)繩筒上固定安裝有測(cè)試齒輪，測(cè)試齒輪與儲(chǔ)繩筒同軸；所述的雙向霍爾開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)于測(cè)試齒輪安裝在支架上，雙向霍爾開(kāi)關(guān)的軸線通過(guò)齒輪的中心；支架上對(duì)應(yīng)于儲(chǔ)繩筒設(shè)有鋼絲繩端頭鎖緊裝置。

上述的海洋絞車排纜移動(dòng)速度和位移復(fù)合測(cè)試裝置中，所述的支座包括底板及兩垂直安裝在底板上的側(cè)板；兩側(cè)板平行設(shè)置；一側(cè)板內(nèi)側(cè)面上中心處設(shè)有支撐軸固定部，另一側(cè)板上對(duì)應(yīng)于支撐軸固定部設(shè)有通孔，通孔處安裝有封口端蓋，封口端蓋內(nèi)側(cè)設(shè)有支撐軸固定部。

上述的海洋絞車排纜移動(dòng)速度和位移復(fù)合測(cè)試裝置中，所述的支撐軸為空心軸。

上述的海洋絞車排纜移動(dòng)速度和位移復(fù)合測(cè)試裝置中，所述的支架上設(shè)有開(kāi)口罩，儲(chǔ)繩筒和支撐軸位于支架和開(kāi)口罩圍成的密閉空間內(nèi)。

上述的海洋絞車排纜移動(dòng)速度和位移復(fù)合測(cè)試裝置中，所述的開(kāi)口罩上對(duì)應(yīng)于儲(chǔ)繩筒設(shè)有U型板，所述的鋼絲繩端頭鎖緊裝置安裝在U型板上，位于開(kāi)口罩內(nèi)。

一種利用上述的海洋絞車排纜移動(dòng)速度和位移復(fù)合測(cè)試裝置的海洋絞車排纜移動(dòng)速度和位移復(fù)合測(cè)試方法，包括如下步驟：

(1)調(diào)節(jié)雙向霍爾開(kāi)關(guān)與測(cè)試齒輪外緣之間的距離，至信號(hào)正常；

(2)將雙向霍爾開(kāi)關(guān)的信號(hào)線連接PLC的A/B相計(jì)數(shù)器；

(3)通過(guò)采集雙向霍爾開(kāi)關(guān)輸出的脈沖信號(hào)，結(jié)合測(cè)試齒輪的齒數(shù)計(jì)算排纜移動(dòng)速度；

(4)采集雙向霍爾開(kāi)關(guān)輸出的脈沖信號(hào)，通過(guò)數(shù)學(xué)處理存儲(chǔ)在PLC掉電數(shù)據(jù)寄存器中，對(duì)排纜位移進(jìn)行計(jì)算，并記錄和存儲(chǔ)。

上述的海洋絞車排纜移動(dòng)速度和位移復(fù)合測(cè)試方法中，步驟(3)中計(jì)算排纜移動(dòng)速度的公式如下：

式中：v-排纜速度；f-通過(guò)霍爾傳感器采集的脈沖數(shù)；z-測(cè)試齒輪的齒數(shù)；r-測(cè)試鋼絲繩繞儲(chǔ)繩筒的有效半徑；±-代表移動(dòng)速度方向。

上述的海洋絞車排纜移動(dòng)速度和位移復(fù)合測(cè)試方法中，步驟(4)中排纜位移的計(jì)算公式如下：

式中，s-為排纜移動(dòng)位移；f_i-第i次通過(guò)霍爾傳感器采集的脈沖數(shù)；T-高速計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)周期；z-測(cè)試齒輪的齒數(shù)；r-測(cè)試鋼絲繩繞儲(chǔ)繩筒的有效半徑。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1.本發(fā)明的測(cè)試裝置結(jié)合PLC的A/B相高速計(jì)數(shù)器和掉電數(shù)據(jù)寄存器，可實(shí)現(xiàn)排纜往復(fù)移動(dòng)速度和位移的復(fù)合測(cè)試；本發(fā)明的測(cè)試裝置采用卷筒拉測(cè)試鋼絲繩接觸方式測(cè)量移動(dòng)速度和位移，測(cè)量位移范圍大；

2.本發(fā)明的測(cè)試裝置設(shè)有渦狀卷簧提供一定張緊和回復(fù)力保證測(cè)試鋼絲繩繃緊，避免亂繩，跟蹤測(cè)量精度較高；

3.本發(fā)明的測(cè)試裝置采用大直徑空心支撐軸，保證支撐強(qiáng)度，且降低測(cè)試裝置回轉(zhuǎn)慣量；

4.本發(fā)明測(cè)試裝置的支座一端設(shè)有大安裝孔，儲(chǔ)繩筒和支撐軸安裝方便。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的海洋絞車排纜往復(fù)移動(dòng)速度和位移復(fù)合測(cè)試裝置的主視圖。

圖2為本發(fā)明的海洋絞車排纜往復(fù)移動(dòng)速度和位移復(fù)合測(cè)試裝置的俯視圖。

圖3為圖1中的A-A剖視圖。

圖中：1、支座，2、儲(chǔ)繩筒，3、卷簧，4、測(cè)試鋼絲繩，5、支撐軸，6、定位隔套，7、卷簧內(nèi)連接螺釘，8、卷簧外連接螺釘，9、開(kāi)口罩，10、測(cè)試齒輪，11、卷筒端蓋，12、封口端蓋，13、調(diào)心軸承，14、雙向霍爾開(kāi)關(guān)，15、單頭卡套鎖緊裝置，16、U型板，101、底板，102、左支板，103、右支板，902、霍爾開(kāi)關(guān)斜撐座。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。

如圖1-圖3所示，本發(fā)明的海洋絞車排纜移動(dòng)速度和位移復(fù)合測(cè)試裝置包括支座1，卷簧3，儲(chǔ)繩筒2，支撐軸5，測(cè)試齒輪10及雙向霍爾開(kāi)關(guān)14。所述的支座1包括底板101及兩垂直安裝在底板上的側(cè)板102和側(cè)板103；側(cè)板102和側(cè)板103平行設(shè)置。側(cè)板102的內(nèi)側(cè)面上中心處設(shè)有支撐軸固定部，側(cè)板103上對(duì)應(yīng)于支撐軸固定部設(shè)有通孔，通孔的直徑大于支撐軸5的直徑，通孔處安裝有封口端蓋12，封口端蓋12內(nèi)側(cè)設(shè)有支撐軸固定部。支撐軸5的兩端分別安裝在側(cè)板102上的支撐軸固定部和封口端蓋12上的支撐軸固定部?jī)?nèi)，支撐軸5為空心結(jié)構(gòu)，減輕了其重量，并保證了其強(qiáng)度。所述的支架1上設(shè)有開(kāi)口罩9，儲(chǔ)繩筒2和支撐軸5位于支架1和開(kāi)口罩9圍成的密閉空間內(nèi)。

所述的儲(chǔ)繩筒2通過(guò)軸承13安裝在支撐軸5上，所述的軸承13通過(guò)定位隔套6和卷筒端蓋11在支撐軸5上軸向定位，定位隔套6套裝在支撐軸5上，位于軸承13的左側(cè)，卷筒端蓋11固定安裝在儲(chǔ)繩筒2內(nèi)孔的一端，位于軸承13的右側(cè)。所述的卷簧3的一端與支架1固定連接，另一端固定在儲(chǔ)繩筒2上，卷簧3能夠提供一定張緊和回復(fù)力保證測(cè)試鋼絲繩繃緊，避免亂繩，跟蹤測(cè)量精度較高。儲(chǔ)繩筒2上固定安裝有測(cè)試齒輪10，測(cè)試齒輪10與儲(chǔ)繩筒2同軸。所述的開(kāi)口罩9上對(duì)應(yīng)于測(cè)試齒輪10設(shè)有霍爾開(kāi)關(guān)斜撐座902，雙向霍爾開(kāi)關(guān)14安裝在霍爾開(kāi)關(guān)斜撐座902上，雙向霍爾開(kāi)關(guān)的軸線通過(guò)齒輪的中心。開(kāi)口罩9上對(duì)應(yīng)于儲(chǔ)繩筒2設(shè)有U形板16，U形板16上設(shè)有鋼絲繩端頭鎖緊裝置15，鋼絲繩端頭鎖緊裝置15位于開(kāi)口罩9內(nèi)。

本發(fā)明使用時(shí)，用卷簧內(nèi)連接螺釘7連接卷簧3和支座1，將測(cè)試鋼絲繩4和測(cè)試齒輪10與儲(chǔ)繩筒連接并插入空心支撐軸5和定位隔套6，用卷簧外連接螺釘8連接卷簧3和儲(chǔ)繩筒2。安裝軸承13，連接卷筒端蓋11和儲(chǔ)繩筒2。用螺栓連接封口端蓋和支座1的側(cè)板103。在鋼絲繩4的出繩端安裝鋼絲繩端頭鎖緊裝置15，連接U形板16。調(diào)整鋼絲繩4長(zhǎng)度，用螺栓連接開(kāi)口罩9和支座1。在開(kāi)口罩9的霍爾斜撐座上安裝雙向霍爾開(kāi)關(guān)14，并調(diào)節(jié)好雙向霍爾開(kāi)關(guān)14與測(cè)試齒輪10邊緣處的距離，將距離控制在2-3mm范圍內(nèi)。

本發(fā)明的海洋絞車排纜往復(fù)移動(dòng)速度和位移復(fù)合測(cè)試方法，包括如下步驟：

(1)用螺栓將U形板16與測(cè)試鋼絲繩4連接，將測(cè)試裝置用螺栓通過(guò)支座底板孔安裝在排纜架上。調(diào)節(jié)雙向霍爾開(kāi)關(guān)14，并調(diào)節(jié)好雙向霍爾開(kāi)關(guān)14與測(cè)試齒輪10外緣之間距離，至信號(hào)正常。

(2)測(cè)試過(guò)程中，測(cè)試齒輪10與儲(chǔ)繩筒2同步轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)采集雙向霍爾開(kāi)關(guān)14輸出的脈沖信號(hào)，結(jié)合測(cè)試齒輪10的齒數(shù)，計(jì)算得到排纜移動(dòng)速度，排纜移動(dòng)速度的計(jì)算公式如下:

式中，v-排纜速度，單位：m/s；f-通過(guò)霍爾傳感器采集的脈沖數(shù)，單位：HZ；z-測(cè)試齒輪的齒數(shù)；r-測(cè)試鋼絲繩繞儲(chǔ)繩筒的有效半徑，單位：m；±-代表移動(dòng)速度方向；

(3)測(cè)試過(guò)程中，采集的雙向霍爾開(kāi)關(guān)14輸出的脈沖信號(hào)，通過(guò)數(shù)學(xué)處理存儲(chǔ)在PLC掉電數(shù)據(jù)寄存器中，對(duì)排纜位移進(jìn)行計(jì)算，并記錄和存儲(chǔ)，排纜位移的計(jì)算公式如下:

式中，s-為排纜移動(dòng)位移，單位：m；f_i-第i次通過(guò)霍爾傳感器采集的脈沖數(shù)，單位：HZ；T-高速計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)周期，單位：s；z-測(cè)試齒輪的齒數(shù)；r-測(cè)試鋼絲繩繞儲(chǔ)繩筒的有效半徑，單位：m。