一种自动收放飞行器线缆的装置的制作方法

本发明涉及飞行器技术领域，尤其是指一种自动收放飞行器线缆的装置。

背景技术：

在一些应用场合，飞行器在飞行过程中需要一根较长的线缆保持与地面控制系统的连接，例如系留无人机。目前一般用手工的方式收放线缆，需要人员值守在现场，手持滚筒摇动摇杆。也有一种简单地用电机代替人力驱动滚筒转动的方法，需要人员操作按钮实现收线和放线，以及调节收线和放线的速度。

现有的收放线方式要么消耗人员大量的体力，效率低下，要么只是简单地用电机作为动力，没有传感器、微控制器和软件的参与，很多地方仍然需要人工介入，自动化和智能化的程度还不够高。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的问题提供一种自动收放飞行器线缆的装置，可以根据飞行器的状态自动收放线缆。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种自动收放飞行器线缆的装置，包括线仓、滚筒、线缆以及检测装置，所述滚筒和所述检测装置均设于线仓内，所述线缆缠绕于滚筒上，所述线缆用于连接飞行器，所述检测装置设于所述滚筒前侧，所述线缆从所述检测装置突伸出，所述检测装置用于检测飞行器的飞行状态，所述线仓外连接有电控箱，所述线仓内设有电机和控制器，电机的输出端与滚筒连接，控制器与电机电连接，所述控制器接收所述检测装置发送的反馈信息。

作为优选，所述检测装置包括导轨、滑块、第一同步带系、旋转编码器以及两个同步轮，所述滑块套设于导轨的外周，两个同步轮分别设于导轨的两端，两个同步轮均与导轨转动连接，第一同步带系绕设于两个同步轮，所述滑块与第一同步带系固定连接，所述旋转编码器设于其中一个所述同步轮上，所述旋转编码器用于向所述控制器发送脉冲信号，所述滑块内设有走线槽，所述线缆穿设于所述走线槽中。

作为优选，所述滑块上设有两根光纤，两根所述光纤的同一端均设有光纤镜头，两个所述光纤镜头均突伸入走线槽内，所述线缆的两端均设有薄膜套管，所述电控箱内设有光纤处理模块，所述光纤处理模块分别两个所述光纤和控制器连接。

作为优选，所述电控箱内设有电路板，所述电路板上设有电机过载保护电路，所述电机过载保护电路的输入端与电机连接，所述电机过载保护电路的输出端与控制器连接。

作为优选，所述线仓内设有往复丝杆，所述导轨一端与往复丝杆螺纹连接，所述滚筒连接有转轴，所述滚筒通过转轴与所述电机连接，所述往复丝杆上绕设有第二同步带系，所述往复丝杆一端通过第二同步带系与所述转轴连接。

作为优选，所述往复丝杆的往复长度等于滚筒的长度与两倍的所述滑块宽度之和。所述往复丝杆的导程与线缆的外径之比与同步带轮系的传动比一致。

作为优选，所述线仓外设有半导体制冷片，所述半导体制冷片设有散热风扇和导冷风扇，所述线仓设有两个通风口，所述导冷风扇贴近两个通风口，所述半导体制冷片设于线仓的外壁。

作为优选，所述电控箱外设有摇把，所述摇把与所述滚筒传动连接。

本发明的有益效果：检测装置检测到飞行器处于何种飞行状态，然后反馈到控制器，当飞行器处于上升状态时，控制器便会控制电机正转，电机带动滚筒转动，实现放线功能，当检测到飞行器下降时，电机反转，实现收线功能。当检测到飞行器悬停时，电机不动，从而实现自适应收放线，本发明不需要人工介入，自动化程度高，同时提高了收放线的效率。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为检测装置的结构示意图；

图3为检测装置的另一视角的结构示意图；

图4为plc控制器的原理图。

附图标记分别为：1、线仓；11、滚筒；12、线缆；121、薄膜套管；13、往复丝杆；14、转轴；15、第二同步带系；16、通风口；2、检测装置；21、导轨；22、滑块；221、导轮；23、第一同步带系；24、旋转编码器；25、同步轮；26、光纤；261、光纤镜头；3、电控箱；4、摇把。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。以下结合附图对本发明进行详细的描述。

如图1所示，一种自动收放飞行器线缆的装置，其特征在于：包括线仓1、滚筒11、线缆12以及检测装置2，所述滚筒11和所述检测装置2均设于线仓1内，所述线缆12缠绕于滚筒11上，所述线缆12用于连接飞行器，所述检测装置2设于所述滚筒11前侧，所述线缆12从所述检测装置2突伸出，所述检测装置2用于检测飞行器的飞行状态，所述线仓1外连接有电控箱3，所述线仓1内设有电机和控制器，电机的输出端与滚筒11连接，控制器与电机电连接，所述控制器接收所述检测装置2发送的反馈信息，所述控制器为plc控制器。

检测装置2检测到飞行器处于何种飞行状态，然后反馈到plc控制器，当飞行器处于上升状态时，plc控制器便会控制电机正转，电机带动滚筒11转动，实现放线功能，当检测到飞行器下降时，电机反转，实现收线功能。当检测到飞行器悬停时，电机不动，从而实现自适应收放线，本发明不需要人工介入，自动化程度高，同时提高了收放线的效率。

如图2-图3所示，检测装置2包括导轨21、滑块22、第一同步带系23、旋转编码器24以及两个同步轮25，所述滑块22套设于导轨21的外周，两个同步轮25分别设于导轨21的两端，两个同步轮25均与导轨转动连接，第一同步带系23绕设于两个同步轮25，所述滑块22与第一同步带系23固定连接，所述旋转编码器24用于向所述plc控制器发送脉冲信号，所述滑块22内设有走线槽，所述线缆12穿设于所述走线槽中。

当飞行器上升时，线缆12会被拉紧，滑块22向上移动，滑块22向上移动带动第一同步带系23转动，第一同步带系23带动两个同步轮25转动，其中一个同步轮25带动旋转编码器24转动，旋转编码器24向plc控制器发送脉冲信号，然后plc控制器根据接收到的旋转编码器24发出的脉冲信号来控制电机转动，电机转动释放线缆12。当飞行器下降时，线缆12会松弛，滑块22由于自身的重量会向下移动，电机转动收紧线缆12。当飞行器悬停时，滑块22所受的线缆12拉力与其自身重力相等，电机不转动。这样不管飞行器的状态如何变化，线缆12都会自动跟随着收放，保持适度的张弛状态，本发明可以自动检测飞行器的上升和下降，并对应做出放线和收线动作，即自适应飞行器的动作，无需人工干预，节省人力资源，提高工作效率。

导轨21高度为10cm，设导轨21高度为0cm的部分为行程最低点，设导轨21高度为10cm的部分为行程最高点，设导轨211高度为4cm～6cm的部分为零位移位置，设导轨21高度为0cm～4cm的部分为负位移位置，设导轨21高度为6cm～10cm的部分为正位移位置。

所述导轨的行程最低点的位置设有第一传感器，所述第一传感器和控制系统共同与电源正极电连接，所述滑块22设有第二传感器，所述第二传感器与电源负极连接，在第一传感器与第二传感器接触前，第二传感器为低电平，第二传感器为高电平，第二传感器随滑块22上下运动，当第二传感器与第一传感器接触时，第一电平便会变成为低电平，此时控制系统检测到第一传感器的电平变化，便会判断滑块22位于行程最低点。

如图4所示，一种自适应收放飞行器线缆的方法，该方法使用上述自适应收放飞行器线缆的装置，包括如下步骤：

步骤a：plc控制器初始化；

步骤b：plc控制系统根据第二铜片的电平变化判断滑块22是否处于行程最低点，若滑22处于行程最低点，则进入步骤c；若滑块22不是处于行程最低点，则进入步骤d；

步骤c：plc控制系统清零脉冲计数值；

步骤d：plc控制系统检测是否有脉冲信号，如果检测到脉冲信号，则进入步骤e；如果没有检测到脉冲信号，则进入步骤f；

步骤e：plc控制系统累加脉冲计数值；

步骤f：plc控制系统根据脉冲计数值判断滑块22是否处于零位移位置，如果滑块22处于零位移位置，则回到步骤b；如果滑块22不是处于零位移位置，则进入步骤g；

步骤g：plc控制系统根据脉冲计数值判断滑块22是否处于正位移位置，如果处于正位移位置，则进入步骤h；如果不是处于正位移位置，则处于负位移位置，此时进入步骤i；

步骤h：电机正转，然后放线缆12，然后回到步骤b；

步骤i：电机反转，然后收线缆12，然后回到步骤b。

当飞行器在空中悬停时，滑块22处于零位移位置时。当飞行器发生轻微的上下抖动，线缆12带动滑块22，滑块22会相应地在零位移位置的范围内上下移动，但是电机不会做出收放线动作。

当飞行器从悬停状态开始加速上升时，滑块22从零位移位置往上移动，开始进入正位移位置的范围，plc控制器控制电机进行放线动作，放线的速度与正位移的大小成正比，最大速度为70m/min。当滑块22位于10cm处时，放线速度为最大速度70m/min。当滑块22位于8cm处时，放线速度为35m/min。

当飞行器匀速上升时，滑块22会固定停留在一个位置，此时对应的放线速度刚好等于匀速上升的速度。

当飞行器上升到一定高度之后，开始减速并逐渐停止上升。此时因为飞行器上升的速度在减小，滑块22如果再保持原来的位置以一个更高的速度匀速放线的话，线缆12会松弛，导致滑块22往下移动，放线速度也随之减小，刚好达到一种平衡状态。随着上升速度的逐渐减小，滑块22的正位移的大小也逐渐减小。最后飞行器停止上升，滑块22又进入了零位移。

当飞行器从悬停状态开始加速下降然后减速悬停的过程可以根据以上的上升过程类推。

所述滑块22上设有两根光纤26，两个所述光纤26的同一端均设有光纤镜头261，两个所述光纤镜头261均突伸入走线槽内，所述线缆12的两端均设有薄膜套管121，所述薄膜套管121为红色，所述线缆12为黑色，所述电控箱3内设有光纤处理模块，所述光纤处理模块为光纤放大器，型号为fs-v31，该型号的光纤放大器反应灵敏，有利于本发明提高工作效率。所述光纤处理模块分别与光纤26和plc控制器连接。滚筒11内设有光电滑环，所述光电滑环用于在滚筒11内连接线缆12与地面控制系统，所述地面控制系统用于控制飞行器的上升、下降以及悬停，在收线的过程中，飞行器也在下降并慢慢接近地面。在飞行器降落到地面之后，本装置需要自动停止收线。在放线过程中，滚筒11上缠绕的线缆12逐渐展开。为了避免拉扯到线缆12与光电滑环的接头并导致反方向缠绕，本装置也需要提前自动停止放线，为了实现上述功能，可以在线缆12的首末两端缠上黑色的薄膜套管121。由于线缆12本身是红色的，所以相对于黑色的薄膜套管121，两者对外界光线的反射率不同，黑色反射的光线强度比红色的小，光纤处理模块发出的光线经过其中一根光纤26的传输照射到线缆12上，然后反射的光线通过另一根光纤26传输回来，光纤处理模块可以感应反射回来的光线的强度并转换为电信号传递给plc控制器。当plc控制器检测到光线强度明显变小时，便会判断此时光纤镜头261观察到了黑色，从而停止收线或放线。为了避免误判，黑色薄膜套管121需要有一定的长度，让观察到黑色的过程持续一定的时间。线缆12的速度越快，黑色持续的时间越短，所以为了保证可靠性。

所述电控箱3内设有电路板，所述电路板上设有电机过载保护电路，所述电机过载保护电路的输入端与电机连接，所述电机过载保护电路的输出端与plc控制器连接。当电流超过负载时，电机过载保护电路会发出一个标志信号，plc控制器检测到这个信号后再控制电机反向转动一圈，使线缆12回吐出来，然后延时一段时间自动停机断电，从而对电机进行保护。

如图2所示，所述线仓1内设有往复丝杆13，所述导轨21一端与往复丝杆13螺纹连接，所述滚筒11连接有转轴14，所述滚筒11通过转轴14与所述电机连接，而转轴14与所述电机之间设有变速箱，所述往复丝杆13上绕设有第二同步带系15，所述往复丝杆13一端通过第二同步带系15与所述转轴14连接。所述往复丝杆13的往复长度等于滚筒(11)的长度与两倍的所述滑块22宽度之和。所述往复丝杆13的导程与线缆12的外径之比与同步带轮系15的传动比一致，滚筒11和往复往复丝杆13的转动角速度比为1：4，目的是使得滚筒11每转动一圈，导轮221就在整个往复丝杆13上向左或向右移动一次，这样线缆12就会在滚筒11上均匀而且紧密地排布，这样往复丝杆13和滚筒11就可以共用一个电机驱动，节约了成本，简化了设计。

如图1所示，所述线仓1外设有半导体制冷片，所述半导体制冷片设有散热风扇和导冷风扇，所述线仓1设有两个通风口16，所述导冷风扇贴近两个通风口16，所述半导体制冷片设于线仓1的外壁。半导体制冷是一种新型的制冷方式，利用具有热电能量转换特性的半导体材料，在通入直流电时，半导体制冷片便会将冷气吹入到线仓1中，从而降低线仓内的温度，从而达到制冷效果，而散热风扇将半导体制冷片产生的热量散去，这种冷却方式无需压缩机和制冷剂，具有体积小和效率高的优点，尤其适合用于体积和功耗都不大的本发明中。

如图2所示，所述走线槽内设有两个导轮221，所述线缆12位于两个导轮221之间。可以减少线缆12与滑块22的摩擦，可以提高收放线的效率，同时对线缆12进行保护。

所述电控箱外设有摇把4，所述摇把与所述滚筒传动连接。设置摇把4，当停电时，使用者可以通过摇把4手动收放线，使得在停电时，也可以通过本发明收放线缆，大大提高了本发明的实用性。

所述电控箱面板上设有多个控制按钮，所述多个控制按钮用于实现自动收放线、手动收线、手动放线以及急停的功能，所述多个控制按钮与控制器电连接，按下自动收放线的控制按钮之后，本发明就可以自动收放线；按下手动收线、手动放线的控制按钮之后，使用者就可以通过转动摇把实现手动收放线；当出现意外情况时，按下急停的控制按钮，就可以紧急制动电机，停止收放线。以上设置，使得使用者可以方便快捷地控制收放线，从而提高了工作效率。

以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明以较佳实施例公开如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当利用上述揭示的技术内容作出些许变更或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明技术是指对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。