一种系留无人机线缆张力控制装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种系留无人机线缆张力控制装置，根据线缆张力大小变化对应调整伺服减速电机对应进行加速、减速或者停止启动，以实现在线缆张力过大时，降低伺服减速电机的速度或者使其停止，减小对空心杯电机在收线或放线时的牵引力；以及在线缆张力过小时，提高伺服减速电机的速度或者控制器启动，以对应增加对空心杯电机在收线或放线时的牵引力，从而始终保持线缆张力在正常张力松紧适度的范围内变化。与现有技术相比，本发明专利技术可以根据线缆张力大小进行适应性调整施加于线缆上的牵引力，从而既可以避免线缆张力过大而导致线缆中光纤损坏的情况，又能够避免因张力过小而导致线缆打结的情况。本发明专利技术还提供了一种系留无人机线缆张力控制方法。

A cable tension control device and method for tethered UAV

The invention provides a cable tension control device for the tethered UAV. According to the change of the cable tension, the servo deceleration motor is adjusted to speed, decelerate or stop starting, so as to reduce the speed of the servo speed motor or stop it when the cable tension is too large, and to reduce the wire receiving of the hollow cup motor. The traction force of the line and the cable tension are too small to increase the speed of the servo speed motor or the control of the controller, so as to increase the traction force of the hollow cup motor in the receiving line or discharge line, so as to keep the cable tension in the moderate tension and moderate range. Compared with the existing technology, the invention can adjust the traction force on the cable according to the cable tension, so that the cable tension can not only prevent the fiber damage in the cable, but also can avoid the situation of the cable knot caused by the too small tension. The invention also provides a mooring cable tension control method for mooring UAV.

【技术实现步骤摘要】
一种系留无人机线缆张力控制装置及方法
本专利技术涉及系留无人机线缆张力检测技术，具体涉及的是一种系留无人机线缆张力控制装置及方法。
技术介绍
系留无人机是将无人机和系留综合缆绳结合起来实现的无人机系统，其通过光电综合缆绳传输电能，使无人机可以不受电能限制而长时间停留在空中。近年来，系留无人机在边防、森林、海洋、军事等诸多领域得到了广泛应用。目前系留无人机是利用线缆供电，因此使用过程中，需要对线缆进行收放，而对于系留无人机线缆的收放主要是通过系留线缆自动收放装置实现。但是由于系留线缆一般较硬，绕线盘在收放线过程中，不能立即停止，因惯性存在，线盘上的线容易松，长时间会导致绕线盘线缆打鼓，严重的情况会导致系留无人机在运行过程中遇到线缆打结、阻碍飞行；另外由于含光纤的线缆中带有光纤，线缆在绕制过程中所受的张力会引起光纤的附加损耗，而且线缆表面长时间受到较大张力以及扭曲弧度较大时，会发生断裂。为了能够让系留无人机线缆在收放过程中缠绕更加均匀，保护线缆中的光纤不受损坏，因此需要对收放线的张力进行控制。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种系留无人机线缆张力控制装置，以实现对系留无人机线缆收放线的张力进行控制。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的。一种系留无人机线缆张力控制装置，包括壳体，所述壳体内安装有空心杯电机、滑轮、绕线盘、导轮、支撑杆、伺服减速电机和控制板，所述滑轮与所述空心杯电机连接，并通过所述空心杯电机带动而转动；所述导轮根据线缆张力大小而对应向上或向下运动，且所述导轮的中心轴与所述支撑杆的上端连接，以带动支撑杆的上端随导轮向上或向下运动，所述支撑杆的下端安装有一角度传感器，用于在支撑杆上端向上或者向下运动时，对应获取支撑杆与水平面的角度值，并将该角度值对应发送给控制板；其中，线缆一端连接系留无人机，另一端由设置于壳体上的出线口进入壳体，并依次绕导轮、滑轮后缠绕在绕线盘上，且在线缆张力过大时，导轮在线缆张力作用下向上运动，带动支撑杆上端向上运动，此时角度传感器检测到的角度值变大，控制板根据该角度值对应控制伺服减速电机减速，以减小线缆张力；以及在线缆张力过小时，导轮在线缆张力作用下向下运动，带动支撑杆上端向下运动，此时角度传感器检测到的角度值变小，所述控制板则根据该角度值对应控制伺服减速电机加速，以增加线缆张力。进一步地，所述控制板上对应设置有PID控制器和伺服电机驱动器；所述角度传感器与所述PID控制器连接，所述PID控制器通过所述伺服电机驱动器与伺服减速电机连接；所述PID控制器用于对角度传感器获取的实时角度值进行计算分析，并输入控制指令到伺服电机驱动器，通过伺服电机驱动器对应控制所述伺服减速电机进行速度调整。进一步地，所述控制板上还设置有一与所述PID控制器连接的电磁离合器，所述PID控制器用于对角度传感器获取的实时角度值进行计算分析，并根据分析结果对应控制所述电磁离合器与所述伺服减速电机吸合或分离，以控制所述伺服减速电机进行速度调整或停止转动。进一步地，所述控制板上还设置有一固态继电器和一驱动器供电单元，所述PID控制器与所述固态继电器连接，所述固态继电器通过所述驱动器供电单元与所述伺服电机驱动器连接；所述PID控制器用于在所述伺服电机驱动器报警时，控制固态继电器的通断。进一步地，所述壳体上安装有一触摸屏，所述触摸屏与所述控制板连接，用于设置所述导轮根据线缆张力增加对应向上到最高位置时，所述支撑杆与水平面的角度值A；设置所述导轮根据线缆张力适当对应位于中间位置时，所述支撑杆与水平面的角度值B；以及设置所述导轮根据线缆张力减小对应向下运动到最低位置时，所述支撑杆与水平面的角度值C。本专利技术还提供了一种针对上述装置的系留无人机线缆张力控制方法，包括步骤：根据线缆张力与角度传感器检测到的角度值正比关系，设定线缆张力最大时，角度传感器检测到的角度值为最大值A；设定线缆张力正常时，角度传感器检测到的角度值为标准值B；线缆张力最小时，角度传感器检测到的角度值为最小值C，且C<B<A；根据线缆收线或者放线过程中的张力大小，对应调整伺服减速电机的工作状态；其中，如线缆张力正常，则角度传感器检测到的角度值为标准值B，此时保持伺服减速电机的速度不变；如果线缆张力由正常逐渐增大，则角度传感器检测到的角度值对应从标准值B向最大值A逐渐变大，在此渐变过程中，对应控制伺服减速电机减速，以减小线缆张力，当角度传感器检测到的角度值达到最大值A时，则对应控制伺服减速电机停止工作；如果线缆张力由正常逐渐减小，则角度传感器检测到的角度值对应从标准值B向最小值C逐渐变小，在此渐变过程中，对应控制伺服减速电机加速，以增加线缆张力。进一步地，如果初始状态下线缆的张力小于最小值C对应的线缆张力时，伺服减速电机处于停止状态，此时则对应需要控制伺服减速电机启动，以增加线缆张力，并最终达到正常状态。本专利技术还提供一种系留无人机线缆张力控制装置，包括壳体，所述壳体内安装有空心杯电机、滑轮、绕线盘、导轮、伺服减速电机和控制板，所述滑轮与所述空心杯电机连接，并通过所述空心杯电机带动而转动；所述控制板上对应设置有PID控制器、伺服电机驱动器、电磁离合器、固态继电器和驱动器供电单元，所述壳体上设置有一与所述控制板上PID控制器连接的旋转电位器及一触摸屏；所述电磁离合器与所述PID控制器连接，用于根据PID控制器读取的旋转电位器旋转值，对应控制所述电磁离合器与所述伺服减速电机吸合或分离以控制所述伺服减速电机进行速度调整或停止转动；所述PID控制器通过所述伺服电机驱动器与伺服减速电机连接；所述PID控制器用于根据旋转电位器的旋转值对应反馈给伺服电机驱动器，通过伺服电机驱动器对应控制所述伺服减速电机进行速度调整；所述PID控制器与所述固态继电器连接，所述固态继电器通过所述驱动器供电单元与所述伺服电机驱动器连接；所述PID控制器用于在所述伺服电机驱动器报警时，控制固态继电器的通断；其中，线缆一端连接系留无人机，另一端由设置于壳体上的出线口进入壳体，并依次绕导轮、滑轮后缠绕在绕线盘上，且在线缆张力过大或过小时，旋转所述旋转电位器，所述PID控制器根据所述旋转电位器的旋转值，对应控制伺服减速电机减速、加速、停止或启动，以控制线缆的张力。进一步地，所述触摸屏与所述控制板连接，用于设置线缆张力增加到最大时所述旋转电位器的旋转值处于最大值，设置线缆张力正常时所述旋转电位器的旋转值处于标准值以及设置线缆张力减小到最小时所述旋转电位器的旋转值处于最小值。另外，本专利技术还提供一种针对上述装置的系留无人机线缆张力控制方法，包括步骤：根据线缆张力与旋转电位器旋转值之间的正比关系，设定线缆张力最大时，旋转电位器旋转值旋转到的最大值为A；设定线缆张力正常时，旋转电位器旋转值旋转到的中间值为B；线缆张力最小时，旋转电位器旋转值旋转到的最小值为C，且C<B<A；根据线缆收线或者放线过程中的张力大小，对应调整伺服减速电机的工作状态；其中，如线缆张力正常，则将旋转电位器旋转到标准值B，此时保持伺服减速电机的速度不变；如果线缆张力由正常逐渐增大，则将旋转电位器旋转到介于标准值B和最大值A之间时，并根据不同的数值对应控制伺服减速电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种系留无人机线缆张力控制装置，包括壳体，其特征在于，所述壳体内安装有空心杯电机、滑轮、绕线盘、导轮、支撑杆、伺服减速电机和控制板，所述滑轮与所述空心杯电机连接，并通过所述空心杯电机带动而转动；所述导轮根据线缆张力大小而对应向上或向下运动，且所述导轮的中心轴与所述支撑杆的上端连接，以带动支撑杆的上端随导轮向上或向下运动，所述支撑杆的下端安装有一角度传感器，用于在支撑杆上端向上或者向下运动时，对应获取支撑杆与水平面的角度值，并将该角度值对应发送给控制板；其中，线缆一端连接系留无人机，另一端由设置于壳体上的出线口进入壳体，并依次绕导轮、滑轮后缠绕在绕线盘上，且在线缆张力过大时，导轮在线缆张力作用下向上运动，带动支撑杆上端向上运动，此时角度传感器检测到的角度值变大，控制板根据该角度值对应控制伺服减速电机减速，以减小线缆张力；以及在线缆张力过小时，导轮在线缆张力作用下向下运动，带动支撑杆上端向下运动，此时角度传感器检测到的角度值变小，所述控制板则根据该角度值对应控制伺服减速电机加速，以增加线缆张力。

【技术特征摘要】
1.一种系留无人机线缆张力控制装置，包括壳体，其特征在于，所述壳体内安装有空心杯电机、滑轮、绕线盘、导轮、支撑杆、伺服减速电机和控制板，所述滑轮与所述空心杯电机连接，并通过所述空心杯电机带动而转动；所述导轮根据线缆张力大小而对应向上或向下运动，且所述导轮的中心轴与所述支撑杆的上端连接，以带动支撑杆的上端随导轮向上或向下运动，所述支撑杆的下端安装有一角度传感器，用于在支撑杆上端向上或者向下运动时，对应获取支撑杆与水平面的角度值，并将该角度值对应发送给控制板；其中，线缆一端连接系留无人机，另一端由设置于壳体上的出线口进入壳体，并依次绕导轮、滑轮后缠绕在绕线盘上，且在线缆张力过大时，导轮在线缆张力作用下向上运动，带动支撑杆上端向上运动，此时角度传感器检测到的角度值变大，控制板根据该角度值对应控制伺服减速电机减速，以减小线缆张力；以及在线缆张力过小时，导轮在线缆张力作用下向下运动，带动支撑杆上端向下运动，此时角度传感器检测到的角度值变小，所述控制板则根据该角度值对应控制伺服减速电机加速，以增加线缆张力。2.如权利要求1所述的系留无人机线缆张力控制装置，其特征在于，所述控制板上对应设置有PID控制器和伺服电机驱动器；所述角度传感器与所述PID控制器连接，所述PID控制器通过所述伺服电机驱动器与伺服减速电机连接；所述PID控制器用于对角度传感器获取的实时角度值进行计算分析，并输入控制指令到伺服电机驱动器，通过伺服电机驱动器对应控制所述伺服减速电机进行速度调整。3.如权利要求2所述的系留无人机线缆张力控制装置，其特征在于，所述控制板上还设置有一与所述PID控制器连接的电磁离合器，所述PID控制器用于对角度传感器获取的实时角度值进行计算分析，并根据分析结果对应控制所述电磁离合器与所述伺服减速电机吸合或分离，以控制所述伺服减速电机进行速度调整或停止转动。4.如权利要求3所述的系留无人机线缆张力控制装置，其特征在于，所述控制板上还设置有一固态继电器和一驱动器供电单元，所述PID控制器与所述固态继电器连接，所述固态继电器通过所述驱动器供电单元与所述伺服电机驱动器连接；所述PID控制器用于在所述伺服电机驱动器报警时，控制固态继电器的通断。5.如权利要求1所述的系留无人机线缆张力控制装置，其特征在于，所述壳体上安装有一触摸屏，所述触摸屏与所述控制板连接，用于设置所述导轮根据线缆张力增加对应向上到最高位置时，所述支撑杆与水平面的角度值A；设置所述导轮根据线缆张力适当对应位于中间位置时，所述支撑杆与水平面的角度值B；以及设置所述导轮根据线缆张力减小对应向下运动到最低位置时，所述支撑杆与水平面的角度值C。6.一种系留无人机线缆张力控制方法，其特征在于，包括步骤：根据线缆张力与角度传感器检测到的角度值正比关系，设定线缆张力最大时，角度传感器检测到的角度值为最大值A；设定线缆张力正常时，角度传感器检测到的角度值为标准值B；线缆张力最小时，角度传感器检测到的角度值为最小值C，且C<B<A；根据线缆收线或者放线过程中的张力大小，对应调整伺服减速电机的工作状态；其中，如线缆张力正常，则角度传感器检测到的角度值为标准值B，此时保持伺服减速电机的速度不变；如果线缆张力由正常逐渐增大，则角度传感器检...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱琪，宋文刚，范桐桐，黄敏才，
申请(专利权)人：深圳市科卫泰实业发展有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44