锚链长度测量装置、锚链长度测量方法及锚机

摘要

本发明公开了一种锚链长度测量装置、锚链长度测量方法及锚机，属于船舶机械领域。所述装置包括：编码器，用于检测卧式单链轮单边锚机的主轴转动，并产生具有与主轴转动的圈数相应的脉冲数的第一脉冲信号；限位开关，用于检测锚链轮离合器的状态并产生用于标识锚链轮离合器的状态的状态信号；接近开关，用于检测锚链轮转动，并产生具有与锚链轮转动的圈数相应的脉冲数的第二脉冲信号；处理单元，用于根据状态信号标识的锚链轮离合器的状态及是否获取到第一脉冲信号，判断锚机的工作状态；计算锚机放出的锚链长度；将锚机在各个工作状态下放出的锚链长度相加得到总放出长度。

说明书

技术领域

本发明涉及船舶机械领域，特别涉及一种锚链长度测量装置、锚链长度测 量方法及锚机。

背景技术

锚机是船舶上重要的甲板设备，主要用于抛锚、起锚、系泊等作业，对保 障船舶安全运行发挥着重要作用。

在抛锚和起锚过程中，放出的锚链长度对船舶的安全性至关重要，因此在 锚机工作时需对放出的锚链长度进行测量。在现有的锚链长度测量方法中，常 用方法是在锚机的主轴上安装一编码器，通过编码器实现对锚链放出长度的测 量。

然而这种方法不适用于卧式单链轮单边锚机的锚链长度测量。原因是在卧 式单链轮单边锚机中，除了配置有锚链轮外还配置有滚筒，卧式单链轮单边锚 机工作时具有以下三种工作状态：普通起抛锚状态、快速抛锚状态及滚筒运转 状态(马达工作带动滚筒转动)，在不同的工作状态下，主轴转动的圈数不再直 接与锚链轮转动圈数相等，因此现有测量方法没法顺利测出卧式单链轮单边锚 机的锚链总放出长度。

发明内容

为了解决现有技术没法顺利测出卧式单链轮单边锚机的锚链总放出长度的 问题，本发明实施例提供了一种锚链长度测量装置、锚链长度测量方法及锚机。 所述技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种锚链长度测量装置，所述装置包括：

编码器，用于检测卧式单链轮单边锚机的主轴转动，并产生具有与所述主 轴转动的圈数相应的脉冲数的第一脉冲信号；

限位开关，用于检测所述锚机的锚链轮离合器的状态并产生用于标识所述 锚链轮离合器的状态的状态信号，所述锚链轮离合器的状态包括闭合状态和断 开状态；

接近开关，用于检测所述锚机的锚链轮转动，并产生具有与所述锚链轮转 动的圈数相应的脉冲数的第二脉冲信号；

处理单元，用于获取所述第一脉冲信号、所述状态信号和所述第二脉冲信 号；根据所述状态信号标识的所述锚链轮离合器的状态及是否获取到所述第一 脉冲信号，判断所述锚机的工作状态，所述锚机的工作状态包括普通起抛锚状 态、快速抛锚状态及滚筒运转状态；根据所述锚机的工作状态、各个工作状态 对应的锚链长度计算方法以及所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号，计算在 各个工作状态下所述锚机放出的锚链长度；将所述锚机在各个工作状态下放出 的锚链长度相加得到总放出长度。

在本发明实施例的一种实现方式中，所述处理单元，具体用于：

当所述状态信号标识所述锚链轮离合器为闭合状态时，判断所述锚机为普 通起抛锚状态；

当所述状态信号标识所述锚链轮离合器为断开状态，且获取到所述第一脉 冲信号时，判断所述锚机为滚筒运转状态；

当所述状态信号标识所述锚链轮离合器为断开状态，且未获取到所述第一 脉冲信号时，判断所述锚机为快速抛锚状态。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述处理单元，具体用于：

当锚机处于普通起抛锚状态时，采用下述方式计算锚链长度：根据所述第 一脉冲信号确定所述主轴转动方向；根据所述主轴转动方向判断所述锚机是起 锚或抛锚；当所述锚机起锚时，放出的锚链长度＝-(锚链轮的周长*第一脉冲信 号的脉冲数/编码器的分辨率)，当所述锚机抛锚时，放出的锚链长度＝锚链轮的 周长*第一脉冲信号的脉冲数/编码器的分辨率；

当所述锚机处于快速抛锚状态时，采用下述方式计算所述锚链长度：放出 的锚链长度＝锚链轮的周长*第二脉冲信号的脉冲数/锚链轮上感应点数目；

当所述锚机处于滚筒运转状态时，采用下述方式计算所述锚链长度：放出 的锚链长度＝0。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述编码器为安装在所述锚机的主 轴上的光电编码器。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述限位开关为与所述锚机的锚链 轮离合器相对设置的非接触式限位开关。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述接近开关为与所述锚机的锚链 轮相对设置的光电式接近开关。

第二方面，本发明实施例还提供了一种锚机，所述锚机为卧式单链轮单边 锚机，所述锚机包括前文任一项所述的锚链长度测量装置。

第三方面，本发明实施例还提供了一种锚链长度测量方法，所述方法包括：

检测卧式单链轮单边锚机的主轴转动，并产生具有与所述主轴转动的圈数 相应的脉冲数的第一脉冲信号；

检测所述锚机的锚链轮离合器的状态并产生用于标识所述锚链轮离合器的 状态的状态信号，所述锚链轮离合器的状态包括闭合状态和断开状态；

检测所述锚机的锚链轮转动，并产生具有与所述锚链轮转动的圈数相应的 脉冲数的第二脉冲信号；

获取所述第一脉冲信号、所述状态信号和所述第二脉冲信号；

根据所述状态信号标识的所述锚链轮离合器的状态及是否获取到所述第一 脉冲信号，判断所述锚机的工作状态，所述锚机的工作状态包括普通起抛锚状 态、快速抛锚状态及滚筒运转状态；

根据所述锚机的工作状态、各个工作状态对应的锚链长度计算方法以及所 述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号，计算在各个工作状态下所述锚机放出的 锚链长度；

将所述锚机在各个工作状态下放出的锚链长度相加得到总放出长度。

在本发明实施例的一种实现方式中，所述根据所述状态信号标识的所述锚 链轮离合器的状态及是否获取到所述第一脉冲信号，判断所述锚机的工作状态， 包括：

当所述状态信号标识所述锚链轮离合器为闭合状态时，判断所述锚机为普 通起抛锚状态；

当所述状态信号标识所述锚链轮离合器为断开状态，且获取到所述第一脉 冲信号时，判断所述锚机为滚筒运转状态；

当所述状态信号标识所述锚链轮离合器为断开状态，且未获取到所述第一 脉冲信号时，判断所述锚机为快速抛锚状态。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述根据所述锚机的工作状态、各 个工作状态对应的锚链长度计算方法以及所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信 号，计算在各个工作状态下所述锚机放出的锚链长度，包括：

当锚机处于普通起抛锚状态时，采用下述方式计算锚链长度：根据所述第 一脉冲信号确定所述主轴转动方向；根据所述主轴转动方向判断所述锚机是起 锚或抛锚；当所述锚机起锚时，放出的锚链长度＝-(锚链轮的周长*第一脉冲信 号的脉冲数/编码器的分辨率)，当所述锚机抛锚时，放出的锚链长度＝锚链轮的 周长*第一脉冲信号的脉冲数/编码器的分辨率；

当所述锚机处于快速抛锚状态时，采用下述方式计算所述锚链长度：放出 的锚链长度＝锚链轮的周长*第二脉冲信号的脉冲数/锚链轮上感应点数目；

当所述锚机处于滚筒运转状态时，采用下述方式计算所述锚链长度：放出 的锚链长度＝0。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过根据所述状态信号标识的所述锚链轮离合器的状态及是否获取到所述 第一脉冲信号，判断所述锚机的工作状态，然后根据所述锚机的工作状态、各 个工作状态对应的锚链长度计算方法以及所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信 号，计算在各个工作状态下所述锚机放出的锚链长度，最后将所述锚机在各个 工作状态下放出的锚链长度相加得到总放出长度，实现了卧式单链轮单边锚机 在工作过程中各个工作状态下放出的锚链长度的测量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所 需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明 的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的锚链长度测量装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的锚机的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的锚链长度测量方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明 实施方式作进一步地详细描述。

图1提供了一种锚链长度测量装置的结构示意图，参见图1，该装置包括：

编码器101，用于检测卧式单链轮单边锚机的主轴转动，并产生具有与主轴 转动的圈数相应的脉冲数的第一脉冲信号。具体地，编码器101可以为安装在 锚机的主轴上的光电编码器，当主轴转动一周，光电编码器产生若干个脉冲， 即脉冲个数是主轴转动圈数的正整数倍。为了区分主轴转动的方向，光电编码 器可以同时产生两相脉冲，即第一脉冲信号包括两相脉冲，例如A相脉冲和B 相脉冲，A、B两相脉冲相差90度相位角，如果A相脉冲比B相脉冲超前则主 轴为正转，否则为反转。采用光电编码器可以增加对于主轴转动圈数的检测精 度，从而可以提高锚链长度测量精度；另外，光电编码器能够方便地检测主轴 转动方向。其中光电编码器包括但不限于增量式光电编码器、绝对值型光电编 码器。

限位开关102，用于检测锚机的锚链轮离合器的状态并产生用于标识锚链轮 离合器的状态的状态信号，锚链轮离合器的状态包括闭合状态和断开状态。具 体地，限位开关102可以为非接触式限位开关或接触式限位开关。优选地，限 位开关102为与锚机的锚链轮离合器相对设置的非接触式限位开关，例如将非 接触式限位开关固定安装在机座(具体见图2)上，非接触式限位开关的头部(如 感应部件)靠近锚链轮离合器设置，采用非接触式限位开关可以方便安装。非 接触式限位开关根据锚链轮离合器的断开和闭合产生状态信号，具体地该状态 信号可以采用高低电平表示，如闭合状态下状态信号为高电平信号，断开状态 下状态信号为低电平信号。

接近开关103，用于检测锚机的锚链轮转动，并产生具有与锚链轮转动的圈 数相应的脉冲数的第二脉冲信号。具体地，接近开关103可以为与锚机的锚链 轮相对设置的光电式接近开关，同时在锚机的锚链轮上设有相应地感应点(如 反光面)，感应点可以在锚链轮上沿周向均匀分布，感应点的个数可以根据实际 需要选定，如6或8个。在锚链轮转动过程中，当感应点转过接近开关附近时， 接近开关即产生脉冲，第二脉冲信号同样由多个连续的脉冲构成。采用光电式 接近开关可以增加对于锚链轮转动圈数的检测精度，从而可以提高锚链长度测 量精度。当然本实施例中，接近开关103还可以是电容式接近开关、电感式接 近开关等，根据接近开关种类不同，感应点的材质相应也会不同。

处理单元104，用于获取第一脉冲信号、状态信号和第二脉冲信号；根据状 态信号标识的锚链轮离合器的状态及是否获取到第一脉冲信号，判断锚机的工 作状态，锚机的工作状态包括普通起抛锚状态、快速抛锚状态及滚筒运转状态； 根据锚机的工作状态、各个工作状态对应的锚链长度计算方法以及第一脉冲信 号和第二脉冲信号，计算在各个工作状态下锚机放出的锚链长度；将锚机在各 个工作状态下放出的锚链长度相加得到总放出长度。具体地，处理单元104可 以是微处理器。

进一步地，在处理单元104和编码器101、限位开关102及接近开关103之 间还可以设置信号传输模块，信号传输模块分别与处理单元104、编码器101、 限位开关102及接近开关103电连接，传输模块可以是设置在锚机上的接线盒。

在本发明实施例的中，处理单元104，具体可用于：

当状态信号标识锚链轮离合器为闭合状态时，判断锚机为普通起抛锚状态；

当状态信号标识锚链轮离合器为断开状态，且获取到第一脉冲信号时，判 断锚机为滚筒运转状态；

当状态信号标识锚链轮离合器为断开状态，且未获取到第一脉冲信号时， 判断锚机为快速抛锚状态。

在本发明实施例的中，处理单元104，具体可用于：

当锚机处于普通起抛锚状态时，具体又分为起抛和抛锚，可以采用下述方 式计算锚链长度：根据第一脉冲信号确定主轴转动方向；根据主轴转动方向判 断锚机是起锚或抛锚；当锚机起锚时，放出的锚链长度＝-(锚链轮的周长*第一 脉冲信号的脉冲数/编码器的分辨率)，当锚机抛锚时，放出的锚链长度＝锚链轮 的周长*第一脉冲信号的脉冲数/编码器的分辨率。其中，编码器的分辨率指的是 主轴转动一圈，产生的脉冲数，当编码器为编码器时，即为编码器的分辨率。

具体地，根据第一脉冲信号确定主轴转动方向包括：根据第一脉冲信号中 两相脉冲的先后关系来确定主轴转动方向，例如第一脉冲信号包括A相脉冲和 B相脉冲，如果A相脉冲的第一个脉冲比B相脉冲的第一个脉冲超前，则确定 主轴为正转，否则为反转。主轴正转时，锚机起锚；主轴反转时，锚机抛锚。 容易知道，本发明实施例中，两相脉冲的前后与主轴转向的关系，以及主轴转 向与锚机起锚或抛锚的关系，可以事先根据编码器及锚机实际情况进行设置。

当锚机处于快速抛锚状态时，采用下述方式计算锚链长度：放出的锚链长 度＝锚链轮的周长*第二脉冲信号的脉冲数/锚链轮上感应点数目；容易知道，在 普通起抛锚状态时也可以根据第一脉冲信号确定锚机是起锚或抛锚，然后根据 第二脉冲信号计算放出的锚链长度，具体计算和快速抛锚状态时相同。

当锚机处于滚筒运转状态时，采用下述方式计算锚链长度：放出的锚链长 度＝0。

容易知道，在一次工作过程中，锚机工作状态可能在上述三个工作状态之 间变换，所以总放出长度为连续变换的多个工作状态下放出的锚链长度相加之 和。

本发明实施例通过根据所述状态信号标识的所述锚链轮离合器的状态及是 否获取到所述第一脉冲信号，判断所述锚机的工作状态，然后根据所述锚机的 工作状态、各个工作状态对应的锚链长度计算方法以及所述第一脉冲信号和所 述第二脉冲信号，计算在各个工作状态下所述锚机放出的锚链长度，最后将所 述锚机在各个工作状态下放出的锚链长度相加得到总放出长度，实现了卧式单 链轮单边锚机在工作过程中各个工作状态下放出的锚链长度的测量。

图2提供了一种锚机的结构示意图，该锚机为卧式单链轮单边锚机，参见 图2，该锚机包括液压马达201、机座202、设置在机座202上的主轴203、设 置在主轴203上的大齿轮204、锚链轮205、滚筒206，液压马达201的传动齿 轮201a与上述大齿轮204啮合，锚链轮205通过锚链轮离合器207与主轴203 相连，滚筒206通过滚筒离合器208与主轴203相连，该锚机还包括前文所述 的锚链长度测量装置(图未示出)。

进一步地，该锚机还可以包括对锚链轮205进行制动的制动器209。

图3提供了一种锚链长度测量方法的流程图，该方法采用图1提供的锚链 长度测量装置实现，参见图3，该方法包括：

步骤301：检测卧式单链轮单边锚机的主轴转动，并产生具有与主轴转动的 圈数相应的脉冲数的第一脉冲信号。

步骤302：检测锚机的锚链轮离合器的状态并产生用于标识锚链轮离合器的 状态的状态信号，锚链轮离合器的状态包括闭合状态和断开状态。

步骤303：检测锚机的锚链轮转动，并产生具有与锚链轮转动的圈数相应的 脉冲数的第二脉冲信号。

步骤304：获取第一脉冲信号、状态信号和第二脉冲信号。

步骤305：根据状态信号标识的锚链轮离合器的状态及是否获取到第一脉冲 信号，判断锚机的工作状态，锚机的工作状态包括普通起抛锚状态、快速抛锚 状态及滚筒运转状态。具体地，普通起抛锚状态下，马达工作带动锚链轮转动， 而滚筒不转动；快速抛锚状态下，马达不工作，锚链轮依靠锚链自身重力转动； 滚筒运转状态下，马达工作带动滚筒转动，而锚链轮不转动。

在本发明实施例中，步骤305可以采用下述方式实现：

当状态信号标识锚链轮离合器为闭合状态时，判断锚机为普通起抛锚状态；

当状态信号标识锚链轮离合器为断开状态，且获取到第一脉冲信号时，判 断锚机为滚筒运转状态；

当状态信号标识锚链轮离合器为断开状态，且未获取到第一脉冲信号时， 判断锚机为快速抛锚状态。

步骤306：根据锚机的工作状态、各个工作状态对应的锚链长度计算方法以 及第一脉冲信号和第二脉冲信号，计算在各个工作状态下锚机放出的锚链长度。

在本发明实施例中，步骤306可以采用下述方式实现：

当锚机处于普通起抛锚状态时，具体又分为起抛和抛锚，可以采用下述方 式计算锚链长度：根据第一脉冲信号确定主轴转动方向；根据主轴转动方向判 断锚机是起锚或抛锚；当锚机起锚时，放出的锚链长度＝-(锚链轮的周长*第一 脉冲信号的脉冲数/编码器的分辨率)，当锚机抛锚时，放出的锚链长度＝锚链轮 的周长*第一脉冲信号的脉冲数/编码器的分辨率。其中，编码器的分辨率指的是 主轴转动一圈，产生的脉冲数，当编码器为编码器时，即为编码器的分辨率。

当锚机处于快速抛锚状态时，采用下述方式计算锚链长度：放出的锚链长 度＝锚链轮的周长*第二脉冲信号的脉冲数/锚链轮上感应点数目；容易知道，在 普通起抛锚状态时也可以根据第一脉冲信号确定锚机是起锚或抛锚，然后根据 第二脉冲信号计算放出的锚链长度，具体计算和快速抛锚状态时相同。

当锚机处于滚筒运转状态时，采用下述方式计算锚链长度：放出的锚链长 度＝0。

步骤307：将锚机在各个工作状态下放出的锚链长度相加得到总放出长度。

容易知道，在一次工作过程中，锚机工作状态可能在上述三个工作状态之 间变换，所以总放出长度为连续变换的多个工作状态下放出的锚链长度相加之 和。

本发明实施例通过根据所述状态信号标识的所述锚链轮离合器的状态及是 否获取到所述第一脉冲信号，判断所述锚机的工作状态，然后根据所述锚机的 工作状态、各个工作状态对应的锚链长度计算方法以及所述第一脉冲信号和所 述第二脉冲信号，计算在各个工作状态下所述锚机放出的锚链长度，最后将所 述锚机在各个工作状态下放出的锚链长度相加得到总放出长度，实现了卧式单 链轮单边锚机在工作过程中各个工作状态下放出的锚链长度的测量。

需要说明的是：上述实施例提供的锚链长度测量装置在进行锚链长度测量 时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而 将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功 能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的锚链 长度测量装置与锚链长度测量方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见 方法实施例，这里不再赘述。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过 硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于 一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或 光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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。