具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、2、5所示，根据本发明实施例的具有电缆引导机构的电缆卷筒，包括卷筒本体1，卷筒本体1左端通过链条与主驱动电机2传动连接；卷筒本体1右侧设有电缆引导机构3，电缆引导机构3包括旋转臂31，旋转臂31底端设有回转机构311，回转机构311包括回转电机，旋转臂31顶部通过俯仰机构32及轴销与伸缩臂33尾端活动连接，俯仰机构32包括俯仰电机，伸缩臂33包括伸缩电机，伸缩臂33首端下方铰接有导缆架一34，导缆架一34底端连接有角度传感器总成35；卷筒本体1前侧设有排缆器4，排缆器4包括对称设置的两块支撑板41，两块支撑板41底部之间连接有链传动机构42，两块支撑板41顶部之间支设有滑轨43，滑轨43平行于卷筒本体1中轴线，滑轨43滑动连接有移动架44，移动架44通过链条销轴与链传动机构42传动连接，移动架44顶端固定连接有导缆架二45；卷筒本体1后侧设有电控柜5，电控柜5内置控制系统模块，控制系统模块包括PLC、伺服驱动器或变频器，主驱动电机2、回转电机、俯仰电机、伸缩电机均内置编码器，控制系统模块与主驱动电机2、回转电机、俯仰电机、伸缩电机电连接；

主驱动电机2采用变频或者伺服电机，带有编码器，能够反馈转速和位置，主驱动电机2能够带动卷筒本体1正反转动实现电缆的收放；卷筒本体1每层能够存储多圈电缆并且能够储存一层及以上的电缆；排缆器4能够随同电缆收放过程带动电缆沿着卷筒本体1轴向移动相应位移，从而使得电缆有序的一列列地卷绕在卷筒本体1上；角度传感器总成35能够检测电缆与地面夹角从而间接测量电缆张力；编码器能够实时反馈各部件运动的速度和位置，因此电缆引导机构3通过旋转、俯仰、伸缩运动可实现导缆架一34的空间位置根据排缆器4位置、农用机械作业工具宽度、收放缆状态进行实时调整。

如图1所示，卷筒本体1包括中空形筒体，筒体侧壁均匀分布有散热孔，筒体两端与圆环形挡板固定连接，挡板由圆环中心向外扩散支设有撑杆，位于筒体两端的撑杆中心通过转轴固定连接，转轴穿过筒体一端的撑杆中心之后与传动链轮中心固定连接，传动链轮通过链条与主驱动电机2传动连接；筒体后半段上方设有夹具6，夹具6包括两根对称设置的弯曲状支撑杆，支撑杆凹面向下，支撑杆尾端与底座铰接，支撑杆凹面中部通过弹簧与底座连接，两根支撑杆首端之间活动连接有辊轴。

如图2-4所示，导缆架一34包括八字形辊组341，八字形辊组341上端敞口较下端敞口宽，八字形滚组341前端敞口较后端敞口宽，八字形滚组341后侧设有竖直辊组；角度传感器总成35包括角度传感器351，角度传感器351通过摆杆352与电缆导向组件353连接；电缆导向组件353为中空圆筒状，电缆导向组件353进线口与出线口均设有电缆除泥装置，电缆除泥装置包括环形毛刷，电缆导向组件353侧壁设有多组电缆导向滚轮。

如图1、5所示，导缆架二45包括平行设置的顶板及底板，顶板及底板之间对称连接有多个竖导辊451，靠近导缆架二45进线口的竖导辊451之间的间距较宽，靠近导缆架二45出线口的竖导辊451之间的间距较窄，导缆架二45出线口底面略高于筒体侧壁最高处，导缆架二45进线口外侧的上端及下端对称设有一对横导辊452；链传动机构42一端传动连接有排缆电机46，排缆电机46内置编码器，排缆电机46与控制系统模块电连接；

在此方案中，排缆电机46与卷筒本体1之间没有直接传动关系，排缆电机46通过链传动机构42带动导缆架二45移动，由于排缆电机46可独立控制导缆架二45的行进速度和位置，从而使得排缆器4可适应电缆在卷筒本体1之上缠绕直径的变化，且排缆的效果更加便于通过相关程序和算法进行调节优化。

在本发明的另一种实施例中，链传动机构42没有独立的驱动电机，而是通过链条、齿轮、传动杆等部件与卷筒本体1传动连接，通过卷筒本体1的转动带动导缆架二45移动；

在此方案中，卷筒本体1转动会通过链传动以一定速比关系带动导缆架二45以相应的速度往复行走，使得电缆有序整齐排列在卷筒本体1上。

控制系统模块通过各自电机所带的编码器实时监测各运动机构的速度和位置：控制系统模块能够根据农用机械（如拖拉机）的实时速度、车辆行驶状态（前进或后退、直线或拐弯）来控制主驱动电机2的速度并进行力矩的限幅，使得卷筒本体1收放电缆的线速度与车辆行驶速度实时同步，主驱动电机2的编码器实时监测电机转速，与农用机械的实时速度进行比较，进行PID调节，同时对位置进行采集，判定电缆在卷筒本体1上实时所在的层数以及列数，根据电缆的层数、减速比可以计算主驱动电机2所需的转速，根据电缆所在的列数可以计算排缆器4和电缆引导机构3上导缆架一34的位置坐标，使电缆在卷绕过程中始终保持顺畅。

为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本发明的上述技术方案进行详细说明。

具体使用时：

图6-8给出了本发明安装在拖拉机之上的一种实施方式。当拖拉机运行的时候，控制系统首先获取拖拉机的行驶速度和状态，根据拖拉机的行驶速度和状态对电缆卷筒的主驱动电机进行控制，其控制策略为：主驱动电机的编码器实时监控卷筒本体卷绕圈数，从而判断电缆实时所在的层数，通过电缆所在的层次计算电缆卷绕的直径，通过卷筒本体直径、拖拉机实时速度以及系统传动减速比来计算主驱动电机所需要的转速，同时通过主驱动电机的编码器实时监测速度进行速度闭环控制，通过角度传感器检测电缆的张力从而对主驱动电机的速度进行PID调节。

控制系统根据车辆实时速度以及卷绕的实时直径来计算排缆器需要移动的速度，进而计算排缆电机所需的转速，同时根据电缆所在的实际列数位置（通过主驱动电机编码器对卷绕圈数监控来计算）获取排缆器的理论位置，与排缆器的实际位置（通过排缆电机编码器获取）进行对比形成闭环控制。因此，通过对排缆器的精确控制，电缆始终整齐、有序排列在卷筒本体上，能够保证长距离电缆的可靠卷绕。

卷筒本体在收放过程中，电缆在地面的路径（车辆行驶路径）与卷筒本体上电缆的卷绕方向成90°，伸缩臂下的导缆架一采用空间八字形辊子结构，能够有效保证电缆空间成90°的卷取路径下保持顺滑，并且在拖拉机拐弯掉头的情况下，电缆能够在导缆架一的左半辐顺畅过度到右半辐。同时通过控制系统对电缆引导机构在三维空间的实时调整，导缆架一的位置始终处于最佳位置，保证电缆从排缆器上的导缆架二到导缆架一的轨迹与卷筒本体垂直面的夹角较小（≤3°），减少电缆在空间中的拐角所带来的张力。

当拖拉机需要更换为更宽的作用工具（如翻转犁）作业时，控制系统会根据作业工具的宽度信息对伸缩臂机构进行整定调整，其基本原则是对电缆引导机构的伸缩臂伸缩长度进行调整，使导缆架一与车身中心对称面的距离保持在一个合适的值，能够使电缆在地面的路径与作业工具的最外侧边缘保持一定安全距离。

综上所述，本发明能够解决现有电缆卷筒无法适应电动化、无人化农用机械的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。