[实用新型]一种基于视觉检测的电驱动海洋绞车自动排缆装置

说明书

本实用新型公开了一种基于视觉检测的电驱动海洋绞车自动排缆装置，包括排缆机构、视觉检测系统、控制器，通过视觉检测相机获取缠绕到储缆卷筒上的缆绳图像，通过图像采集与处理模块采集图像与处理得到缆绳间隙测量值，将此间隙大小作为反馈量来进行自动排缆控制，在排缆过程中视觉检测系统可自适应调节轴向、径向位置，有效解决视觉检测相机动态标定问题，从而提高缆绳间隙视觉检测精度，本实用新型的有益效果：采用直接表征排缆质量的缆绳间隙作为反馈量来进行自动排缆控制，有效避免排缆过程中出现乱缆、夹缆现象，大大提高缆绳使用寿命和海洋绞车运行、海洋装备作业的安全性。

技术领域

本实用新型属于绞车自动排缆装置，具体地说是一种基于视觉检测的海洋绞车自动排缆装置。

背景技术

随着人口急剧膨胀、陆地资源日益枯竭、环境不断恶化，世界各国聚焦蕴藏着丰富的石油、天然气资源以及矿产资源的海洋。海洋绞车是水面支持系统中关键的甲板机械装备，主要依托母船广泛地应用于海洋资源勘探与开发装备的收放及其在深海作业过程中的固定。近年来，海洋资源勘查与开发逐渐从近海向深海转移，随着装备作业深度的不断加大，要求海洋绞车缆绳超长，甚至达到10000米。在绞车运行中，缆绳从卷筒中放出以便海洋装备入海作业，回放海洋装备时缆绳又有序排列并储存于卷筒之中。但是，在缆绳超长、复杂多变海况、工况条件等影响下，绞车有时出现乱缆（空槽、咬缆、背缆）、夹缆现象，从而导致海洋装备收放作业停顿、甚至失败；乱缆、夹缆引发相互挤压容易损坏缆绳，而海洋绞车缆绳一般为脐带缆，不仅具有牵引、吊装功能，并且具有深海供电、控制和通讯功能；缆绳问题轻则海洋装备不能预期作业，重则不能收回装备，成为海洋绞车运行、海洋装备作业的安全隐患。

目前，绞车有机械式、电控式两种自动排缆方式。机械式自动强排缆方法属于间接驱动方式，采用链传动、齿轮传动（减速器）、齿轮齿条传动、带传动以及双向牙嵌式离合器（换向器）等装置将储缆卷筒主轴与排缆丝杆连接，以储缆卷筒动力源驱动排缆机构，采用机械传动比强制储缆卷筒主轴与排缆丝杠协同运动进行自动排缆。电控式自动排缆方法主要有两类，一类是通过检测卷筒转速、丝杆转速或位移，按照卷筒旋转一周排缆机构沿卷筒轴向方向平移一个缆径位移量的原理，以丝杆转速或位移作为反馈，控制丝杆转速与转向，使导缆轮与储缆卷筒之间协调运动，实现自动排缆；另一类是通过检测缆绳偏角，控制丝杆转速与转向，保持缆绳在收放过程中与导缆轮零偏角，使排缆机构与储缆卷筒协同运动，实现自动排缆。缆绳排列密实整齐主要是通过机械传动关系（机械式强排缆）、检测卷筒与丝杆转速或缆绳偏角（电控式排缆）并进行相应控制来间接保证。由于没有检测直接表征排缆质量的物理量，且在自动排缆过程中存在摩擦磨损、检测误差、信号干扰，一旦排缆出现偏差，排缆控制器无从知晓，不能实现自动纠偏，只能人为观察并干预，实行手动纠偏。这对海洋绞车运行、海洋装备造成潜在安全隐患。因此，开发一种基于视觉检测的电驱动海洋绞车自动排缆装置，通过机器视觉检测缠绕在储缆卷筒上缆绳之间的间隙，然后采取相应的措施确保排缆质量，是十分必要的。

发明内容

为了克服现有绞车排缆技术上的不足，本实用新型提供一种结构简单、安全可靠的基于视觉检测的电驱动海洋绞车自动排缆装置。

实用新型解决上述问题的技术方案是：一种基于视觉检测的电驱动海洋绞车自动排缆装置，它包括排缆机构、视觉检测系统、控制器；所述排缆机构实现往返运动；所述视觉检测系统实现缆绳间隙测量；所述控制器实现排缆机构、视觉检测系统的数据采集与控制。

在本实用新型中，所述的基于视觉检测的电驱动海洋绞车自动排缆装置，其特征是：所述的排缆机构包括丝杆、减速器、丝杆驱动伺服电机、丝杆伺服驱动器、丝杆编码器、导缆轮、左行程开关、右行程开关；所述丝杆驱动伺服电机通过减速器与丝杆相连接；所述丝杆编码器与丝杆相连接；所述丝杆伺服驱动器通过电缆与丝杆驱动伺服电机相连接；所述导缆轮通过内螺纹与丝杆相连，通过外圆弧形槽与缆绳相接触；所述左行程开关、右行程开关安装在机架上，两者之间有效距离与储缆卷筒的内框长度相同。