阅读说明：本技术 智能感知装备单轮无定角张力检测装置及方法 (Single-wheel tension detection device without fixed angle of intelligent sensing equipment and method ) 是由 孙毅 何浚冉 毛亚郎 单继宏 于 2021-06-18 设计创作，主要内容包括：一种智能感知装备单轮无定角张力检测装置,包括包角检测模块和张力检测模块,所述包角检测模块包括单滚轮,所述单滚轮内安置有转速传感模块和接触检测模块,用以检测滚轮转速和接触时长；所述张力检测模块包括张力传感器,所述张力传感器内设计有专门的弹性体用于采集二维线缆张力。以及提供一种智能感知装备单滚轮式无定角张力检测方法。本发明极大减小了受力角等环境变化对张力检测结果的影响,提高了在中低速旋转环境下单轮张力检测装置的适应能力和对线缆张力检测的精确性。(A single-wheel tension detection device without a fixed angle of intelligent sensing equipment comprises a wrap angle detection module and a tension detection module, wherein the wrap angle detection module comprises a single roller, and a rotating speed sensing module and a contact detection module are arranged in the single roller and used for detecting the rotating speed and the contact duration of the roller; the tension detection module comprises a tension sensor, and a special elastic body is designed in the tension sensor and used for collecting the tension of the two-dimensional cable. And provides a single-roller type tension detection method without fixed angle of intelligent sensing equipment. The invention greatly reduces the influence of environmental changes such as stress angle and the like on the tension detection result, and improves the adaptability of the single-wheel tension detection device in the middle-low speed rotating environment and the accuracy of cable tension detection.)

智能感知装备单轮无定角张力检测装置及方法

技术领域

本发明属于智能感知装备，涉及一种智能感知装备单轮无定角张力检测装置及方法。

背景技术

张力检测装置被广泛应用于船舶、金属冶金、矿山、桥梁、机械等领域，对于线缆张力检测起到了至关重要的作用，保障了线缆在生产和使用过程当中的安全。目前被广泛使用的张力检测装置主要是三轮式和单轮式张力检测。现有的三轮式张力检测装置采用了三轮的结构布置方式，可以有效的适应环境和受力角变化带来的影响，具有较高的张力检测精度，但存在整体结构复杂，所需空间较大，对安装精度需求过高的问题。相比三轮式张力检测装置，现有的单轮式张力检测装置具有结构简单、安装方便等优点，但由于采用单轮式结构，存在适应性差，检测张力精确度不高的问题，不能良好的应对因环境变化、受力角度变化对张力检测带来的影响。这就要求我们对现有张力检测装置进行改进，开发一种具有结构简单、安装方便、适应性强的智能感知装备张力检测装置。

智能感知装备单轮无定角张力检测装置及其检测方法，摆脱了因角度变化等环境因素对单轮张力检测带来的影响，提高了单轮张力检测的精确性和适应性。

发明内容

为了克服现有单轮张力检测装置的不足，本发明提出了一种智能感知装备单轮无定角张力检测装置及方法，极大减小了受力角等环境变化对检测结果的影响，提高了在中低速旋转环境下单轮张力检测装置的适应能力和对线缆张力检测的精确性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种智能感知装备单轮无定角张力检测装置，包括包角检测模块和张力检测模块，所述包角检测模块包括单滚轮，所述单滚轮内安置有转速传感模块和接触检测模块，用以检测滚轮转速和接触时长；所述张力检测模块包括张力传感器以及数据处理模块，所述张力传感器用于采集二维线缆张力，所述数据处理模块用于处理检测到的数据。

进一步，所述转速传感模块内置转速传感器，以获得单滚轮的实时转速；所述接触检测模块内置压电检测片，压电检测片与单滚轮表面一点接触，接触检测模块记录与线缆持续接触时长。

再进一步，所述张力传感器内设计有新型弹性体结构，可用于同时检测水平与竖直两个方向的张力分量。

一种智能感知装备单滚轮式无定角张力检测方法，包括以下步骤：

a. 转速传感器检测接触时间段内转速n；

b. 包角检测模块将检测的转速n通过数据传输端口传输到数据处理模块；

c. 张力传感器检测水平张力分量与竖直张力分量；

d. 通过数据传输端口将二维张力分量传输到数据处理模块；

e. 数据处理模块将转速n处理成包角θ；

f. 数据处理模块通过包角θ和张力分量处理得到线缆输入角α和线缆输出角β；

g. 数据处理模块通过输入角α和输出角β以及张力分量处理得到线缆张力。

进一步，所述数据处理模块通过将转速n处理成包角θ。

再进一步，所述数据处理模块通过包角θ以及张力分量经由，，处理得到输入角α和输出角β。

更进一步，所述数据处理模块通过输入角α和输出角β以及张力分量和滚轮自身重力经由，处理，最终得到精确的线缆张力。

本发明的技术构思为：通过转速传感模块检测单滚轮上一点与线缆接触时间段内转速的方式来间接检测线缆实时包角θ，通过张力传感器来检测得到水平以及竖直两个方向的张力分量，经由构建的包角θ、二维张力分量与输入角α、输出角β之间的关联数学模型，得到线缆实时的输入角α与输出角β，最后通过输入角α和输出角β来获得单滚轮检测方式下精确的线缆张力。

本发明的有益效果表现在：实现了单轮方式下的无定角张力检测，极大减小了受力角等环境变化对检测结果的影响，提高了在中低速旋转环境下单轮张力检测装置的适应能力和对线缆张力检测的精确性。

附图说明

图1为智能感知装备单轮无定角张力检测装置示意图；

图2为智能感知装备单轮无定角张力检测装置局部剖面示意图；

图3为无定角张力检测原理图1；

图4为无定角张力检测原理图2；

图5为无定角张力检测原理图3；

图6为智能感知装备单轮无定角张力检测装置检测方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1~图6，一种智能感知装备单轮无定角张力检测装置，包括包角检测模块和张力检测模块，所述包角检测模块2包括单滚轮4，所述单滚轮内安置有转速传感模块6和接触检测模块7，用以检测滚轮转速和接触时长；所述张力检测模块包括有张力传感器1，所述张力传感器1用于采集线缆张力。

所述转速传感模块6用以检测单滚轮4实时转速；所述接触检测模块7只与单滚轮4表面一点接触，用以检测线缆与该点接触时间；所述张力传感器1用于同时检测水平与竖直两个方向的张力分量。

所述张力传感器1与单滚轮4相连；所述单滚轮4内表面安装有转速传感模块6和接触检测模块7；所述转速传感模块与钢丝绳缆5直接接触。

参照图2，一种智能感知装备单轮无定角张力检测装置，所述张力传感器1内设计有新型弹性体8，可用于同时检测水平与竖直两个方向的张力分量。

参照图3，一种智能感知装备单轮无定角张力检测方法，数据处理模块处理的包角θ与输入角α与输出角β在四边形9中存在的关联关系。

参照图4，一种智能感知装备单轮无定角张力检测方法，数据处理模块处理的包角θ与张力传感器1检测的二维张力分量和在三角形10中存在的关联关系，其中。

参照图5，一种智能感知装备单轮无定角张力检测方法，数据处理模块处理的包角θ与张力传感器1检测的二维张力分量和在三角形11中存在的关联关系，其中。

参照图6，本发明的技术方案通过所述转速传感模块6检测钢丝绳缆接触时间段内转速n，然后所述包角检测模块2将检测转速n通过数据传输端口3传输到数据处理模块，其次通过所述张力传感器1检测出钢丝绳缆二维张力分量和并传输到数据处理模块，随后所述数据处理模块通过将转速n处理成包角θ，再将包角θ以及张力分量经由，，处理得到输入角α和输出角β，最后所述数据处理模块通过输入角α和输出角β以及张力分量和滚轮自身重力经由，处理，最终得到精确的线缆张力，从而来实现单滚轮方式下的无定角张力检测。

本说明书的实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，仅作说明用途。本发明的保护范围不应当被视为仅限于本实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域的普通技术人员根据本发明构思所能想到的等同技术手段。