电缆卷绕半径的测量方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电缆卷绕半径的测量方法及系统，涉及电力牵引工程车辆领域。其中的方法包括：采集电缆卷绕半径的校准信号；检测卷盘实际转动圈数；判断电缆收放状态；根据电缆卷绕半径的校准信号修正电缆卷绕半径的计算基准值；根据相邻两处校准信号的时间段内检测到的卷盘实际转动圈数，修正电缆每层平均缠绕圈数；根据修正后的电缆卷绕半径的计算基准值、电缆收放状态、修正后检测到的卷盘实际转动圈数、修正后的电缆每层平均缠绕圈数以及电缆直径计算电缆卷绕半径。从而准确测量电缆卷绕半径，消除累积误差。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力牵引工程车辆领域，特别涉及一种电缆卷绕半径的测量方法及系统。
技术介绍
电动地下铲运机多用于矿山工程和隧道工程，其动力源自高压供电，工作过程中需拖动电缆行走，电缆收放需与车速同步，避免松盘、崩断或剧烈甩动等现象发生。而电缆卷绕半径是实施电缆收放与车速同步控制的重要参考依据，检测精度直接影响同步性能，甚至会引发安全事故，因此需要一种有效的手段对电缆卷绕半径进行精确测量。理想情况下，电缆从卷盘下方出线，一层层排绕在卷盘上，一层N圈，一层排满后，电缆排在第二层，电缆卷绕有效半径随着电缆层数的增加变大。通过安装在卷盘上的编码器测得卷盘旋转圈数，通过卷盘总旋转圈数除以每层理论圈数，进而转化为有效电缆卷绕半径。然而，电动地下铲运机工作一段时间后，卷缆系统在不断的收缆与放缆过程中，会产生电缆卷绕半径计算累积误差。尤其当电缆出现压绳、咬绳等现象，使得电缆每层卷绕圈数偏离理论值N圈，这种偏差长期的累积会严重影响电缆的张紧程度控制，导致卷缆乱绳现象的发生，影响电缆使用寿命，甚至涉及电动地下铲运机的工作安全。
技术实现思路
本专利技术所要解决的一个技术问题是：如何准确测量电缆卷绕半径，消除累积误差。根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种电缆卷绕半径的测量方法，包括：采集电缆卷绕半径的校准信号；检测卷盘实际转动圈数；判断电缆收放状态；根据电缆卷绕半径的校准信号修正电缆卷绕半径的计算基准值；根据相邻两处校准信号的时间段内检测到的卷盘实际转动圈数，修正电缆每层平均缠绕圈数；根据修正后的电缆卷绕半径的计算基准值、电缆收放状态、修正后检测到的卷盘实际转动圈数、修正后的电缆每层平均缠绕圈数以及电缆直径计算电缆卷绕半径。在一些实施例中，计算电缆卷绕半径的计算公式为：其中，当电缆收放状态为收缆时，公式中采用+号；当电缆收放状态为放缆时，公式中采用－号；其中，R为计算出的电缆卷绕半径，Rk为修正后的电缆卷绕半径的计算基准值，ZK为修正后检测到的卷盘实际转动圈数，CK为修正后的电缆每层平均缠绕圈数，d为电缆直径。在一些实施例中，根据电缆卷绕半径的校准信号修正电缆卷绕半径的计算基准值包括：当电缆卷绕半径的校准信号通断情况符合预设规则时，根据发出校准信号的校准装置的位置修正电缆卷绕半径的计算基准值。在一些实施例中，修正电缆卷绕半径的计算基准值包括：收缆时，如果校准信号由时通时断变为持续未接收到信号，则将发出该校准信号的校准装置的位置作为电缆卷绕半径的计算基准值；或者，放缆时，如果校准信号由持续未接收到信号变为时通时断，则将发出该校准信号的校准装置的位置作为电缆卷绕半径的计算基准值。在一些实施例中，修正后的电缆每层平均缠绕圈数的计算公式为：其中，CK为修正后的电缆每层平均缠绕圈数，CK的初始值设定为理论值，ZTK为相邻两处校准信号的时间段内检测到的卷盘实际转动圈数，l为之前分别发出该相邻两处校准信号的两校准装置之间的径向距离，d为电缆直径。在一些实施例中，电缆卷绕半径的校准信号由在卷盘径向设置的校准装置发出；读取编码器记录的卷盘实际转动角度，并通过卷盘实际转动角度的变化情况判断电缆收放状态。根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种电缆卷绕半径的测量系统，包括：校准装置、编码器和控制器；其中，控制器分别与校准装置和编码器连接，校准装置沿卷盘径向设置；校准装置向控制器输入电缆卷绕半径的校准信号，编码器向控制器输入卷盘实际转动圈数和电缆收放状态，控制器接收校准装置和编码器输入的信息，并输出电缆卷绕半径。在一些实施例中，校准装置为光电发送和接收装置。在一些实施例中，校准装置的数量根据校准精度设置。在一些实施例中，校准装置有多个，并沿卷盘径向均匀设置。在一些实施例中，控制器包括：基准值修正单元，用于根据电缆卷绕半径的校准信号修正电缆卷绕半径的计算基准值；平均缠绕圈数修正单元，用于根据相邻两处校准信号的时间段内检测到的卷盘实际转动圈数，修正电缆每层平均缠绕圈数；卷绕半径计算单元，用于根据修正后的电缆卷绕半径的计算基准值、电缆收放状态、修正后检测到的卷盘实际转动圈数、修正后的电缆每层平均缠绕圈数以及电缆直径计算电缆卷绕半径。在一些实施例中，卷绕半径计算单元用于计算电缆卷绕半径的计算公式为：其中，当电缆收放状态为收缆时，公式中采用+号；当电缆收放状态为放缆时，公式中采用－号；其中，R为计算出的电缆卷绕半径，Rk为修正后的电缆卷绕半径的计算基准值，ZK为修正后检测到的卷盘实际转动圈数，CK为修正后的电缆每层平均缠绕圈数，d为电缆直径。在一些实施例中，基准值修正单元用于：当电缆卷绕半径的校准信号通断情况符合预设规则时，根据发出校准信号的校准装置的位置修正电缆卷绕半径的计算基准值。在一些实施例中，基准值修正单元用于：收缆时，如果校准信号由时通时断变为持续未接收到信号，则将发出该校准信号的校准装置的位置作为电缆卷绕半径的计算基准值；或者，放缆时，如果校准信号由持续未接收到信号变为时通时断，则将发出该校准信号的校准装置的位置作为电缆卷绕半径的计算基准值。在一些实施例中，平均缠绕圈数修正单元，用于修正电缆每层平均缠绕圈数的计算公式为：其中，CK为修正后的电缆每层平均缠绕圈数，CK的初始值设定为理论值，ZTK为相邻两处校准信号的时间段内检测到的卷盘实际转动圈数，l为之前分别发出该相邻两处校准信号的两校准装置之间的径向距离，d为电缆直径。本专利技术通过上述方案能够准确测量电缆卷绕半径，消除累积误差。通过以下参照附图对本专利技术的示例性实施例的详细描述，本专利技术的其它特征及其优点将会变得清楚。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出本专利技术电缆卷绕半径的测量系统的组成结构示意图。图2示出本专利技术电缆卷绕半径的测量系统的校准装置的设置示意图。图3示出本专利技术电缆卷绕半径的测量系统的工作流程示意图。图4示出本专利技术电缆卷绕半径的测量系统的控制器的各部分结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面结合图1描述本专利技术一个实施例的电缆卷绕半径的测量系统的组成结构。图1示出本专利技术电缆卷绕半径的测量系统的组成结构示意图。如图1所示，该实施例的电缆卷绕半径的测量系统包括编码器11、若干校准装置12，例如示例性的示出的第一校准装置23、第二校准装置24、第三校准装置25、第四校准装置26，以及控制器13。其中，控制器13分别与各个校准装置12和编码器11连接，校准装置12沿卷盘径向设置，每个校准装置例如可以包括发送装置和接收装置并成对设置，其中的发送装置用于持续发出电缆卷绕半径的校准信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电缆卷绕半径的测量方法，包括：采集电缆卷绕半径的校准信号；检测卷盘实际转动圈数；判断电缆收放状态；根据电缆卷绕半径的校准信号修正电缆卷绕半径的计算基准值；根据相邻两处校准信号的时间段内检测到的卷盘实际转动圈数，修正电缆每层平均缠绕圈数；根据修正后的电缆卷绕半径的计算基准值、电缆收放状态、修正后检测到的卷盘实际转动圈数、修正后的电缆每层平均缠绕圈数以及电缆直径计算电缆卷绕半径。

【技术特征摘要】
1.一种电缆卷绕半径的测量方法，包括：采集电缆卷绕半径的校准信号；检测卷盘实际转动圈数；判断电缆收放状态；根据电缆卷绕半径的校准信号修正电缆卷绕半径的计算基准值；根据相邻两处校准信号的时间段内检测到的卷盘实际转动圈数，修正电缆每层平均缠绕圈数；根据修正后的电缆卷绕半径的计算基准值、电缆收放状态、修正后检测到的卷盘实际转动圈数、修正后的电缆每层平均缠绕圈数以及电缆直径计算电缆卷绕半径。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算电缆卷绕半径的计算公式为：R=RK±ZKCK×d]]>其中，当电缆收放状态为收缆时，公式中采用+号；当电缆收放状态为放缆时，公式中采用－号；其中，R为计算出的电缆卷绕半径，Rk为修正后的电缆卷绕半径的计算基准值，ZK为修正后检测到的卷盘实际转动圈数，CK为修正后的电缆每层平均缠绕圈数，d为电缆直径。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据电缆卷绕半径的校准信号修正电缆卷绕半径的计算基准值包括：当电缆卷绕半径的校准信号通断情况符合预设规则时，根据发出校准信号的校准装置的位置修正电缆卷绕半径的计算基准值。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述修正电缆卷绕半径的计算基准值包括：收缆时，如果校准信号由时通时断变为持续未接收到信号，则将发出该校准信号的校准装置的位置作为电缆卷绕半径的计算基准值；或者，放缆时，如果校准信号由持续未接收到信号变为时通时断，则将发出该校准信号的校准装置的位置作为电缆卷绕半径的计算基准值。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述修正后的电缆每层平均缠绕圈数的计算公式为：CK=ZTKl/d]]>其中，CK为修正后的电缆每层平均缠绕圈数，CK的初始值设定为理论值，ZTK为相邻两处校准信号的时间段内检测到的卷盘实际转动圈数，l为之前分别发出该相邻两处校准信号的两校准装置之间的径向距离，d为电缆直径。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，电缆卷绕半径的校准信号由在卷盘径向设置的校准装置发出；或者，读取编码器记录的卷盘实际转动角度，并通过卷盘实际转动角度的变化情况判断电缆收放状态。7.一种电缆卷绕半径的测量系统，包括：校准装置、编码器和控制器；其中，控制器分别与校准装置和编码器连接，校准装置沿卷盘径向设置；校准装置向控制器输入电缆卷绕半径的校准信...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐楠，左帅，刘勇，
申请(专利权)人：徐工集团工程机械有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32