具有电子线缆监控系统的排水沟清洁设备的制作方法

专利名称：具有电子线缆监控系统的排水沟清洁设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于将线缆或类似元件馈入到或者通过用于清洁、清除或修复目的的 沟渠、管道或者排水系统的装置、系统和方法。更具体而言，本发明涉及与排水沟清洁机器 一起使用的监控系统以测量馈入到这种管道或沟渠中的线缆长度，且向机器的操作员提供 关于线缆在管道或沟渠中前进的信息。
背景技术：
本发明涉及的类型的滚筒型下水道清洁机器是公知的且例如，在DiJowph的美 国专利 2，468，490 ；0，Brien 的 2，730，740 ；Olsson 的 3，007，186 ；Siegal 的 3，394，422 ； Hunt 的 3，095，592 ；Criscuolo 的 3，134，119 ；Cooney 等人的 3，246，354 ；Babb 等人的 4，364，139 ；Irwin 的 4，580，306 ；Babb 等人的 5，031，276 以及 Rutkowski 的 6，009，588 中 示出。从这些专利可以看出，已知提供一种滚筒型下水道清洁机器，其包括支持可旋转滚筒 的框架结构以及用于旋转滚筒和存储在滚筒中的线缆的驱动马达布置，而且使得滚筒可以 从框架移除和提供驱动布置以例如有助于使用包括具有不同直径的线缆的滚筒来代替当 前滚筒。从这些现有技术专利还可以看出，这种滚筒型下水道清洁机器可以包括框架支撑 的线缆馈入布置，且通过该布置，线缆适于在机器的使用中相对于滚筒同轴位移。在这些馈 入装置中，典型地，一组固定滚筒轮移动为与旋转线缆选择性啮合。相对于线缆的旋转轴以 一定角度保持轮子，以由此以同轴方向促进线缆拉出或者进入它所处的旋转载体部件。
用于监控从下水道或者排水沟清洁机器拉出的线缆长度的简单装置在本领域中 已知,诸如在 Siegal 的美国专利 3，394，422 ；Pembroke 的 4，546，519 ；Prange 的 4，540. 017 ； 以及I^ange的5，009, 242中提及。这些专利一般涉及测量位移到被清洁的排水沟中的线 缆的长度。然而，在这些专利中，下水道清洁装置中的线缆材料并不绕其轴旋转，且并不是 螺旋缠绕部件形式。另外，在这些专利的若干中，线缆计算装置需要与排水沟清洁线缆的直 接物理接触，在某些情形下，这将导致计算装置被排水沟清洁线缆携带的垃圾污染。因而， 这些装置稍微受限，且并不遭遇与监控旋转滚筒内盘绕的这种旋转线缆的位移遭遇的相同 问题。
因此，需要一种电子线缆监控系统，其配置成评估从相关排水沟清洁设备的旋转 滚筒拉出或者缩进的排水沟清洁线缆的数量而无需直接接触线缆且同时允许滚筒旋转。进 一步需要一种排水沟清洁设备，其包括框架、滚筒、柔性排水沟清洁线缆以及配置成评估从 设备的旋转滚筒中拉出或者缩进到设备的旋转滚筒中的线缆数量的电子线缆监控系统。
还需要一种电子线缆监控系统，其配置成基于每一项作业以及基于全部或历史事5件判断从相关排水沟清洁设备的旋转滚筒中拉出或缩入到相关排水沟清洁设备的旋转滚 筒的排水沟清洁线缆的数量。进一步需要一种排水沟清洁设备，其包括框架、滚筒、柔性排 水沟清洁线缆以及配置成基于每一项作业以及基于全部或历史事件判断从设备的旋转滚 筒中拉出或缩入到设备的旋转滚筒的线缆数量的电子线缆监控系统。另外，需要一种方法， 该方法诸如经由视觉指示器(诸如灯或视觉显示器上的通知)或者通过听觉指示器(诸如 扬声器)判断和告知拉出或缩入的线缆数量。这种指示器的使用将提供方便的方式来告知 操作员线缆拉出或其他操作情况。
还需要一种电子线缆监控系统，其配置成基于每一项作业或者基于全部或历史事 件测量机器的使用时间。还需要一种排水沟清洁设备，其包括框架、滚筒、柔性排水沟清洁 线缆以及配置成基于每一项作业或者基于全部或历史事件测量机器的使用时间的电子线 缆监控系统。
当使用供电的旋转滚筒排水沟装置时可能出现的情况是“线缆装载”(cable loading)。该情况可能在旋转排水沟清洁线缆在线缆的末梢遭遇能够突然限制旋转的阻塞 物或(多个)其他障碍物时发生。然而，线缆的机器端仍继续旋转，且所以线缆变得绕其纵 轴缠绕或扭曲。
已经使用各种技术来评估诸如马达的过度电流牵引的线缆装载情况。例如，美国 专利5，199，1 描述了一种测量马达驱动扭矩的传感器。还描述了一种在马达驱动扭矩值 超过所选允许扭矩值时激励一个或更多通知灯的感测电路。这些技术基于线缆装载发生时 的线缆装载情形。其他策略并不试图检测这些情况，而是使用离合器或类似装置来从已经 过应力的线缆转移旋转功率的应用。
尽管令人满意，仍需要一种方法在供电的旋转滚筒排水沟清洁设备的操作中预测 线缆装载情况。
还希望检测在排水沟清洁装置的操作时可能发生的其他情况，诸如排水沟清洁线 缆的反向旋转，且尤其是，该情况的长期存在。经历反向旋转的线缆的延伸使用可能导致线 缆的永久损坏。发明内容
在一个方面，本发明提供一种具有线缆监控系统的旋转滚筒排水沟清洁装置。该 装置包括框架套件以及在该框架套件上旋转支撑的第一可旋转部件。该第一部件限定内部 空心区域。该装置还包括在第一可旋转部件或者框架套件上旋转支撑的第二可旋转部件。 该第二可旋转部件限定线缆出口。该装置还包括至少部分地布置在第一部件的空心区域中 且通过第二部件的线缆出口延伸的柔性线缆。当通过线缆出口位移线缆时，第二可旋转部 件旋转。该装置还包括用于测量第一部件和第二部件的相对旋转以由此监控相对于装置延 伸或收缩的线缆长度的线缆监控系统。
在另一方面，本发明提供一种用于判断相对于旋转滚筒排水沟清洁装置延伸或收 缩的线缆长度的方法。该装置包括(i)框架套件，( )第一可旋转部件，旋转支撑在该框 架套件上，该第一部件限定内部空心区域，(iii)第二可旋转部件，旋转支撑在该第一可旋 转部件或者框架套件上，该第二可旋转部件限定线缆出口，以及(iv)柔性线缆，至少部分 地布置在第一部件中且通过第二部件的线缆出口延伸。该方法包括感测第一部件和第二部件之间的相对旋转运动。该方法还包括向处理器提供关于感测的相对旋转运动的信息。而 且，该方法包括处理器基于该信息判断相对于装置延伸或收缩的线缆长度。
在另一方面，本发明提供一种与相关排水沟清洁设备一起使用的电子线缆监控系 统，该排水沟清洁设备具有(i)框架套件，(ii)第一可旋转部件，旋转支撑在该框架套件 上，该第一部件限定内部空心区域，(iii)第二可旋转部件，旋转支撑在该第一可旋转部件 和框架套件中的至少一个上，该第二可旋转部件限定线缆出口，以及(iv)柔性线缆，至少 部分地布置在第一部件中且通过第二部件的线缆出口延伸。当通过线缆出口位移线缆时， 第二可旋转部件旋转。该线缆监控系统包括固定到该第一可旋转部件的至少一个第一标 记、固定到该第二可旋转部件的至少一个第二标记以及为感测该至少一个第一标记和至少 一个第二标记的至少一个传感器套件。
在另一方面，本发明提供一种检测旋转滚筒排水沟清洁装置中的线缆装载情况的 方法，该装置包括(i)框架套件，(ii)第一可旋转部件，旋转支撑在该框架套件上，该第一 部件限定内部空心区域，(iii)第二可旋转部件，旋转支撑在该第一可旋转部件和框架套件 中的至少一个上，该第二可旋转部件限定线缆出口，(iv)柔性线缆，至少部分地布置在第一 部件中且通过第二部件的线缆出口延伸，以及(ν)用于感测第一部件和第二部件之间的相 对旋转运动的系统，该系统包括处理器。该方法还包括向处理器输入数据，该数据包括涉及 线缆属性和/或第一可旋转部件和第二可旋转部件之间的允许旋转差异量的信息。该方法 还包括感测该第一部件和第二部件之间的相对旋转运动。该方法还包括向处理器提供关于 感测的相对旋转运动的信息。该处理器通过分析第二可旋转部件的速度且将该速度与该处 理器中保存的信息进行比较来检测线缆装载情况。当第二部件达到预定下限速度时，操作 员可以被告知可能的线缆装载情况。
在另一方面中，本发明提供一种检测旋转滚筒排水沟清洁装置中的线缆反向旋转 情况的方法，该装置包括(i)框架套件，( )第一可旋转部件，旋转支撑在该框架套件上， 该第一部件限定内部空心区域，(iii)第二可旋转部件，旋转支撑在该第一可旋转部件和框 架套件中的至少一个上，该第二可旋转部件限定线缆出口，(iv)柔性线缆，至少部分地布置 在第一部件中且通过第二部件的线缆出口延伸，以及(ν)用于为感测第一部件和第二部件 之间的相对旋转运动的系统，该系统包括处理器。该方法包括向处理器输入数据，该数据包 括装置的正常使用中线缆旋转的方向的检测。该方法还包括感测第一部件和第二部件的旋 转方向。并且，该方法还包括将第一和第二部件的感测的旋转方向与装置正常使用中线缆 旋转的方向进行比较，且如果所比较的方向不同，则输出指示线缆反向旋转情况的信号。
当本领域技术人员阅读和理解所包括的说明书和附图时，将显见本发明的其他方 面和优点。


图1是根据本发明的优选实施方式具有电子线缆监控系统的排水沟清洁设备的 透视图。
图2是沿图1的线2-2的部分剖面图。
图3a是根据优选实施方式且是图1和2中示出的类型的电子线缆监控系统的示 意图。
图北是根据本发明的另一优选实施方式的电子线缆监控系统的示意图。
图4是根据优选实施方式且是图北中示意的类型的具有电子线缆监控系统的排 水沟清洁设备的透视图。
图5是沿图4的线5-5的部分剖面图。
图6是示出图3a和北的电子线缆监控系统电路的输入传感器和处理器部分的电 路图。
图7是示出图3a和北中且与图6的电路耦合的电子线缆监控系统电路的发射器 /接收器部分的电路图。
图8是示出图3a和北中且与图9的电路耦合的电子线缆监控系统电路的发射器 /接收器部分的电路图。
图9是示出图3a和北中且与图8的电路耦合的电子线缆监控系统的处理部分的 电路图。
图10是说明操作本发明装置的优选控制方法的流程图。
图11是说明图10的控制方法的优选子程序的流程图。
图12是说明图10的控制方法的另一优选子程序的流程图。
图13是说明图10的控制方法的又一优选子程序的流程图。
图14a、14b是RECENT_feet操作模式中主题装置的示意性说明。
图15a、15b是RECENTjneters操作模式中主题装置的示意性说明。
图16a、16b是RECENT_hours操作模式中主题装置的示意性说明。
图17a、17b是TOTAL_feet操作模式中主题装置的示意性说明。
图18a、18b是TOTALjneters操作模式中主题装置的示意性说明。
图19a、19b是TOTALJiours操作模式中主题装置的示意性说明。
图20是说明主题装置的典型操作的流程图。
图21是本发明的另一优选实施方式的电子线缆监控系统的示意性说明。
图22是根据本发明的另一优选实施方式具有电子线缆监控系统的排水沟清洁设 备的透视图。
图23是根据本发明用在线缆控制系统的一个版本中的控制和显示单元的实施方 式的透视图。
图M是根据本发明与旋转组件相关的正交标记区段的优选关系的示意性说明。
图25与根据本发明的另一优选实施方式相关的各种处理器功能的视图。
图沈是根据本发明的优选实施方式系统的各个方面的框图。
图27是根据本发明的优选实施方式传感器和磁标记配置的示意性说明。
图观是说明当从装置拉出的线缆数量变化时，排水沟清洁设备的两个旋转组件 之间在每个特定角度位移的线缆位移的线性英尺中的变化的图表。
图四是说明当拉出装置的线缆数量变化时，图观中涉及的排水沟清洁设备的两 个旋转组件之间在每一个旋转差的线缆位移的线性英尺的变化的图表。
图30是说明图观和四中涉及的排水沟清洁装置的两个旋转组件之间的拉出线 缆和累积旋转差之间的关系的图表。
图31是说明当从装置中拉出的线缆数量变化时，另一排水沟清洁设备的两个旋转组件之间在每个特定角度位移的线缆位移的线性英尺的变化的图表。
图32是说明当从装置中拉出的线缆数量变化时，图31中涉及的排水沟清洁设备 的两个旋转组件之间在每一个旋转差的线缆位移的线性英尺的变化的图表。
图33是说明图31和32中涉及的排水沟清洁装置的两个旋转组件之间的拉出线 缆和累积旋转差之间的关系的图表。
图34是说明当从装置中拉出的线缆数量变化时，另一排水沟清洁设备的两个旋 转组件之间在每个特定角度位移的线缆位移的线性英尺的变化的图表。
图35是说明当从装置中拉出的线缆数量变化时，图34中涉及的排水沟清洁设备 的两个旋转组件之间在每一个旋转差的线缆位移的线性英尺的变化的图表。
图36是说明图34和35中涉及的排水沟清洁装置的两个旋转组件之间的拉出线 缆和累积旋转差之间的关系的图表。
图37是根据本发明具有另一优选实施方式电子线缆监控系统的排水沟清洁装置 的部分剖面图。
图38是根据本发明具有另一优选实施方式电子线缆监控系统的排水沟清洁装置 的部分剖面图。
图39是根据本发明的另一优选实施方式线缆监控系统的各个方面的框图。
具体实施方式
本发明涉及使用可延伸柔性部件的排水沟清洁设备或类似装置，该可延伸柔性部 件典型地置入管道系统以去除系统中的碎片阻塞物从而使得流体流动可以恢复。本发明提 供一种容易测量从装置延伸或者缩入装置的柔性部件的长度的系统。优选地，该系统是电 子系统，其中与排水沟清洁设备的内滚筒(有时称为导引部件或导引管)和外滚筒的相对 旋转相关的数据被测量。该系统优选地包括处理器以分析数据且向排水沟清洁设备的操作 员提供信息。该系统还可以利用无线通信链路将至少一部分数据发射到系统的其他组件、 排水沟清洁系统和/或操作员。
具体地，本发明涉及下水道清洁机器，且更具体而言，涉及具有柔性管子工线缆或 “蛇状条”类型的下水道清洁机器中的改进，其中该线缆或“蛇状条”的主要部分盘绕在可旋 转滚筒内，蛇状条的工作部分从该可旋转滚筒缩回且插入到需要清洁的管道或者下水道， 且蛇状条通过该可旋转滚筒进行旋转以实现这种清洁。在一个方面，本发明提供一种电子 线缆监控系统(或电子线缆计数器)，其配置成评估在排水沟清洁设备的使用中从旋转滚 筒中拉出或缩入旋转滚筒的线缆数量。在另一方面，本发明提供与这种电子线缆监控系统 组合的排水沟清洁设备。然而，应当意识到，本发明可以应用于相关环境以及在旋转载体部 件中或旋转载体部件上运送工作部件且需要或希望判断从旋转载体部件拉出的工作部件 的数量的任意应用。
本发明还提供各种方法，通过所述方法，排水沟清洁机器或设备可以装配有能够 测量在排水沟中使用时送出或恢复的线缆馈入的系统，并且本发明还提供基于系统的设计 计算关键使用信息的方法以及用于向操作员显示这种信息的方法。优选地，系统还提供涉 及线缆拉出、线缆收缩、线缆馈入速率、线缆旋转速度和方向、关于排水沟清洁机器的操作 的数据、作业细节以及其他情况的信息的指示和/或表达。优选地，例如通过灯、面板指示9器、显示板上的信息的表达、扬声器或其他视觉或听觉指示器，通过人类可识别视觉和/或 听觉器件做出这种指示。还可以预期，诸如通过指示存在的信息的文本或字词的短消息的 传达，指示可以以只读方式表达。除了监控或测量数量，即，从装置中拉出或缩入到装置中 的线缆的线性距离，系统还可以基于每一项作业和/或历史事件评估、判断和指示诸如线 缆馈入或收缩的速率、线缆拉出的量的其他信息以及与线缆相关的其他情况和参数。且在 某些实施方式中，提供可以检测线缆装载情况的系统和相关方法。在附加实施方式中，提供 可以检测线缆反向旋转情况的系统和相关方法。此处将更详细地描述这些和其他方面和特 征。
因而，本发明提供具有电子线缆监控系统的各种排水沟清洁装置。本发明还提供 电子线缆监控系统，诸如通过结合成新装置或者通过使用此处更详细描述的系统翻新常规 设备，该电子线缆监控系统可以容易地合并到排水沟清洁装置中。并且，本发明还提供容易 判断拉出或缩入旋转滚筒的线缆的线性位移的技术。而且，本发明还提供用于检测在排水 沟清洁机器的使用中可能发生的各种情况且向操作员提供关于该情况的通知或其他指示 的技术。
如此处更详细描述，且尤其与各个优选实施方式相关，本发明通过评估外滚筒部 件和辅助可旋转部件(例如可以是内部滚筒、线缆从动件、或者线缆导引部件)之间的相对 旋转判断从排水沟清洁装置中拉出或缩入到排水沟清洁装置的线缆数量。感测的相对旋 转可以与两个旋转组件的位置中的角度差相关，或者可以与两个旋转组件的旋转速度差相 关。而且，感测的相对旋转可以与两个组件的角度位置差中的变化、组件其一或二者的旋转 速度中的变化即加速或减速，和/或两个旋转部件的旋转速度差的变化相关。各种传感器 配置和感测策略可用于评估这种相对旋转。一旦获得信息，则处理该信息以提供关于从装 置中拉出或缩入到装置中的线缆数量的指示，和/或提供关于各种操作情况的指示。
更具体而言，在优选实施方式中，通过感测外滚筒和内滚筒(或者可比较组件)之 间的相对旋转运动判断相对于排水沟清洁装置延伸或者收缩的线缆长度。优选地，感测的 相对旋转运动包括外滚筒的旋转和内滚筒的旋转之间的角度差。尤其是，通过在感兴趣的 时间周期(诸如从装置开始拉出线缆开始直到此后的某一时间)上对每个滚筒的位置中的 角度差求和或相加做出线缆位移的判断。
在此处描述的很多优选实施方式中，通过检测磁场且在某些实施方式中检测在磁 场中的变化的传感器套件来获得感测的相对旋转。测量磁场强度和磁场方向或者这些方 面中的变化使得每个旋转组件的旋转方向和速度能够被判断出来。根据本发明的此方面， 一个或更多磁体被固定到外滚筒和内滚筒其中每一个。优选地，外滚筒上的磁体被布置在 与滚筒的旋转轴横切的公共平面内或附近。并且，优选地，内滚筒上的磁体被布置在与内滚 筒的旋转轴横切的公共平面内或附近。这两个平面优选地彼此平行且在某些应用中可以共 面或基本共面。优选地，外滚筒上和内滚筒上的磁体被对准成使得至少在相应固定传感器 或感测阵列的感测区域附近，相应磁体的轴彼此横切或至少基本如此。因而，使用该优选配 置，从两个单独的传感器或单个双轴或三轴传感器附近经过的磁体发射的磁场线具有彼此 明显可区分的方向，由此使得传感器能够容易区分标记。传感器套件由此可以计算和显示 线缆馈入以及(多个)滚筒的旋转速度和旋转方向。
在优选实施方式中，提供一种排水沟清洁设备，其包括框架、相对于框架支撑以绕第一轴旋转的滚筒、由滚筒携带且可以与滚筒一起旋转的柔性排水沟清洁线缆或蛇状条、 配置成啮合线缆且支持与滚筒的相对运动的线缆从动部件以及配置成评估从滚筒拉出的 线缆数量的电子线缆监控系统。如前所述，应当理解，线缆从动部件也是已知的也有时称为 “导引部件”或“内滚筒”。当称线缆从动部件为内滚筒时，存储线缆且可以通过电子马达旋 转的滚筒被称为外滚筒。术语“内滚筒”和“外滚筒”被探测业和排水沟清洁专家广泛使用。 外滚筒包括主外壳部分，主外壳部分限定从其通过的开孔。线缆通过开孔从滚筒轴向向外 位移以从滚筒拉出部分线缆，同时将未使用的部分线缆保持在滚筒中。线缆还通过开孔轴 向向内位移以将一部分缩入到滚筒中以在不使用时存储。线缆从动部件配置成啮合线缆且 在线缆拉出滚筒时支持相对于滚筒的第一方向中的运动且在线缆缩入滚筒时支持相对于 滚筒的第二方向中的运动。电子线缆监控系统包括滚筒上的第一传感器部分和线缆从动部 件上的第二传感器部分，以用于感测在第一方向和第二方向中滚筒和线缆从动部件之间的 相对运动。处理器与第一和第二传感器部分操作性互连，以用于检测从滚筒拉出的线缆数 量且用于产生代表检测数量的信号。
在另一优选实施方式中，提供一种电子线缆监控系统，其调适为与此种类型的相 关排水沟清洁设备一起使用，该设备包括框架、相对于框架被支撑以绕第一轴旋转的滚筒、 由滚筒携带且可以与滚筒一起旋转的柔性排水沟清洁线缆或蛇状条以及线缆从动部件，该 线缆从动部件配置成啮合线缆且在线缆拉出滚筒时支持第一方向中线缆与滚筒的相对运 动，且在线缆缩入滚筒时支持第二方向中线缆与滚筒的相对运动。电子线缆监控系统包括 位于滚筒上的第一传感器部分和位于线缆从动部件上的第二传感器部分。滚筒上的第一传 感器部分和线缆从动部件上的第二传感器部分感测滚筒和从动部件之间的相对运动。线缆 监控系统的处理器与滚筒上的第一传感器部分和线缆从动部件上的第二传感器部分操作 性互连，以用于检测从滚筒拉出的线缆数量且产生代表检测数量的信号。
在另一优选实施方式中，第一传感器部分包括布置在滚筒和线缆从动部件之一上 携带的第一传感器外壳中的磁体。该第二传感器部分包括布置在滚筒和线缆从动部件之一 上携带的第二传感器外壳中的簧片开关。
在另一优选实施方式中，处理器布置在第一和第二传感器外壳之一中。
而且，在另一优选实施方式中，电子线缆监控系统包括显示装置和信号发射部分， 该显示装置包括配置成显示排水沟清洁设备的人类操作员可读的信息的显示器，该信号发 射部分配置成将代表从滚筒拉出的线缆数量的信号从处理器发射到显示装置。
根据另一优选实施方式，信号发射部分包括配置成将信号从处理器发射到显示装 置的射频(RF)链路。显示装置包括相对于相关排水沟清洁设备的框架以固定关系安装的 显示器外壳。
在另一优选实施方式中，信号发射部分包括配置成从处理器向显示装置发射信号 的红外(IR)链路和滑动环链路(slip ring link)之一。
在又一优选实施方式中，第一和第二传感器部分包括用于感测第一和第二方向中 滚筒和线缆从动部件之间的相对运动的第一和第二光学传感器部分、第一和第二红外(IR) 传感器部分、霍耳效应传感器部分其中之一。
在又一优选实施方式中，提供一种如上所述且包括电子线缆监控系统的排水沟清 洁设备。电子线缆监控系统包括安装在滚筒、线缆从动部件以及排水沟清洁设备的其他部件或其他位置上的第一和第二传感器部分。
而且，在又一优选实施方式中，提供一种适于与如前所述的相关排水沟清洁设备 一起使用的电子线缆监控系统。该线缆监控系统包括布置在滚筒、线缆从动部件以及排水 沟清洁设备的其他部件或其他位置上的一个或更多传感器部分。
此处，将描述这些优选实施方式和其他优选实施方式以及它们的各种细节及相关 使用方法。
本发明的一个优点在于可以方便地测量和显示管道清洁线缆的工作长度。本发明 的另一优点在于在使用排水沟清洁设备期间在大批线缆及非工作部分旋转的同时可以测 量和显示管道清洁线缆的工作长度。将在下面的详细描述中提及本发明的这些和其他优点ο
此处引用了各种传感器套件。一般地，当在此使用时，术语“传感器套件”表示⑴ 标记、目标或其他项目或感兴趣的特性；以及(ii)适于识别标记的存在、身份和其他特性 的传感器或类似组件。合适的传感器套件的示例例如包括磁体(即标记或目标)以及相应 的磁拾波器(magnetic pickup)或类似的传感器。为了讨论的方便性，此处描述的各种优 选实施方式被分为两个类别(i)利用可移动传感器阵列的装置和设备，以及(ii)利用固 定传感器阵列的装置和设备。在实施方式利用可移动传感器阵列的第一种类别中，通过全 部位于外滚筒和内滚筒上的传感器或传感器组件的集合感测外滚筒和内滚筒(或者依赖 于排水沟清洁设备，线缆从动或线缆导引组件)之间的相对旋转。在实施利用固定传感器 阵列的第二类别中，传感器或传感器组件至少之一不位于外滚筒或内滚筒上。典型地，在传 感器配置的第二类别中，一个或更多传感器固定或者稳固到排水沟清洁设备的框架或安装 部件上，且相对于旋转滚筒是固定的。下面描述这些配置其中每一个。
可移动传感器阵列
在一个实施方式中，本发明的电子线缆监控系统包括安装在内滚筒上的一个或更 多传感器套件以及安装在相应外滚筒或机器组件上的一个或更多传感器套件。这些传感 器之一被固定到可旋转内滚筒上，且其他传感器被固定到装置的可旋转外滚筒或机器组件 上。组件被布置为使得当滚筒或组件旋转时，其上固定的磁体即标记(marker)经过固定到 另一滚筒或组件上其对应的拾波器(Pickup)，即传感器。每一次在磁体经过拾波器时，信号 从拾波器被发送到电子监控和/或处理装置。优选地，为内滚筒提供一组传感器，且为外滚 筒提供一组传感器。电子监控系统可以合计经过次数且比较两个滚筒之间的相对旋转数以 获得从装置延伸的柔性部件的总长度的值。而且，来自一个或更多标记的信号强度以及标 记的方向使得能够判断旋转方向和即时速度。
备选地，不是在滚筒上安装(多个)传感器，组件或传感器可以安装在这种滚筒的 轴上以感测旋转。例如，可以利用具有齿或一系列孔径的圆盘，该圆盘与相应滚筒一起旋 转。还可以预期，这些方面可以与前述磁体组合，从而提供与相应的滚筒一起旋转的具有磁 体的圆盘。
在此处所述的所有实施方式中，通过使用多组或多对传感器(诸如多个磁体和多 个相应的磁拾波器)可以增加分辨率。例如在滚筒或圆盘周围，每个磁体优选地与其他磁 体等距布置。在这种策略中，单个拾波器可用于检测每个磁体的经过。应当意识到也可以 使用多个拾波器。12
现在参考附图，附图仅用于说明本发明的优选实施方式的目的且并没有限制本发 明的目的，在图l_3a中示出便携式排水沟清洁设备10，其包括支持可旋转线缆滚筒14的 有轮框架套件12、滚筒驱动装置16、线缆馈入结构18以及电子线缆监控系统20。框架套 件12设置有一对轮子22，通过该轮子22，机器22适于支持沿着下表面S从一个地点到另 一地点的有轮运动，且滚筒单元14包括柔性管子工蛇状条或线缆M，该蛇状条或线缆M通 过馈入结构18向外延伸，且调适为在机器操作中当电子线缆监控系统20判断从滚筒拉出 或缩入到滚筒的线缆M的数量时相对于滚筒单元向内或向外旋转和位移，且此后更完整 地描述其他操作参数。
框架套件12基本是管状构造且包括底部部件，该底部部件具有在机器10的前部 的横向延伸腿26以及分别终止于机器的后部的向上延伸的腿32和34(未示出)的一对向 后延伸的腿观和30。框架套件的背部还包括一对直立腿36、38，分别通过诸如焊接法将其 下端固定到腿28和30。腿36和38的上端通过合适的手柄系统40互联。框架套件12的 正面包括直立沟道形部件42，该部件42临近下端处具有槽口以容纳框架腿沈且通过焊接 法固定到后面的框架腿。
从附图的图1和图2可以最好地看出，线缆滚筒单元14包括滚筒外壳46，该滚筒 外壳46具有前壁50和后壁52，前壁50中具有开孔48且后壁52的轮廓构造为容纳轮轴 (hub)部件M，外壳通过多个合适的紧固件等被固定到该轮轴部件Μ。滚筒单元14还包 括延长部件58上携带的空心滚筒轴56，该延长部件58被固定到框架12上，滚筒轴56和 滚筒套件14可以绕该延长部件58所限定的轴旋转。优选地内滚筒61形态的线缆从动部 件60被固定到延长部件58的外端，用于利用合适的轴承和紧固件或通过合适的安装支架 62等绕其轴旋转位移。众所周知，滚筒外壳46保存盘绕线缆部件M的未使用部分，且线缆 从动部件60用于在操作排水沟清洁设备10的同时且以在相对于外壳位移时提供盘绕和伸 直线缆的方式导引线缆进入开孔48和滚筒外壳46的位移或从开孔48和滚筒外壳46出来 的位移。尽管此处说明和描述了线缆从动部件60作为滚筒单元的一部分，这仅仅是优选布 置，且导引管可以被支撑在其用于旋转的轴向外端附近，在这种情况下，它将没有与滚筒单 元的安装互连。而且，尽管如上所述描述滚筒外壳和轮轴优选地是组装的组件，滚筒外壳可 以被构建为提供与之集成的轮轴部分。
从附图的图1可以最好地看出，滚筒驱动装置16包括电驱动马达64，该马达调适 为驱动环带66，该环带66啮合滚筒外壳46的外围以实现后者的旋转。线缆馈入结构18位 于沟道形部件42的上端且与滚筒14和线缆从动部件60的旋转轴A相邻布置，且包括馈入 外壳70，该馈入外壳70具有从其通过的与轴A共轴的开孔72，且线缆M通过该开孔72延 伸且滚筒外壳46和线缆从动部件60绕该开孔72旋转。线缆馈入结构18包括多个凸轮部 件和可移动部件，该凸轮部件和可移动部件在线缆M旋转时选择性啮合线缆24，由此，从 滚筒14内其盘绕配置抽取线缆以拉出线缆，且相反，将线缆推入到滚筒14中以如图所示基 本盘绕的布置用于非使用部分的保存。
应当意识到，线缆从动部件60可相对于滚筒外壳46运动。更具体而言，它可以以 对应于线缆M从其盘绕配置伸直的方式相对于滚筒外壳46在第一方向中绕轴A旋转，且 相反，与线缆的缠绕相对应，相对于滚筒外壳46在第二方向中以对应于线缆的盘绕的方式 绕轴A旋转，以在滚筒外壳46内恢复其缠绕的主要存储配置。因而，在本发明排水沟清洁设备的使用中，对于拉出或缩入滚筒外壳46内盘绕的大量线缆的每一次缠绕或绕圈，线缆 从动部件60相对于滚筒外壳46转动一个完整的旋转。当滚筒14固定时，这容易可视化。 然而，这种关系还在排水沟清洁设备10的使用过程中在滚筒14旋转时也是这样的。电子 线缆监控系统20利用这种关系，且一般地，感测滚筒外壳14和线缆从动部件60之间的相 对旋转运动以检测它们之间的相对旋转运动。线缆监控系统20还判断相对旋转运动的方 向，判断相对旋转运动量，因而，判断从排水沟清洁设备中拉出或缩入排水沟清洁设备的线 缆数量，且在排水沟清洁设备使用中在合适的人类可读界面上显示从排水沟清洁设备延伸 的线缆数量。线缆监控系统还在使用的时间和使用测量的长度方面维护线缆的使用日志。 这些日志其中每一个基于每一项作业以及基于全部累积或使用寿命。另外，对于具有各种 尺寸的滚筒14的排水沟清洁设备中的应用，线缆监控系统20是可可调整尺寸的。任意或 全部信息可以通过使用一个或更多视觉和/或听觉指示器或者通过人类可识别或可读的 方式表达。
根据如图1、2和3a中示出的第一优选形式，电子线缆监控系统20 —般包括相对 于滚筒外壳46以固定关系安装的第一传感器部分80、相对于线缆从动部件60以固定关系 安装的第二传感器部分82、与第一和第二部分80、82可操作联系以用于判断所述相对运动 量的处理器84、信号发射部分86，其配置成将信号从处理器发射到具有各种输入装置的人 机接口部分90的接收部分88以及如下面稍后描述配置成产生人类可读字符的可读显示 器，这些人类可读字符代表处理器84产生的从滚筒拉出的线缆数量和设备的其他操作参 数的信号。
在如图1、2和3a所示的第一优选形式中且如图2最好地示出，电子线缆监控系统 20包括布置在滚筒外壳46上携带的第一传感器外壳102中以与滚筒外壳一起绕A相对旋 转运动的一组磁体100。第二传感器部分82包括布置在线缆从动部件60上携带的第二传 感器外壳106中以与其一起绕轴A旋转运动的相应的一组霍尔效应(Hall Effect)传感器 104。这样，磁体100与滚筒外壳46 —起旋转，而霍耳效应传感器104与线缆从动部件60 一起旋转，由此，在使用本发明排水沟清洁设备时，包含在第二传感器外壳106中的处理器 84(图3a)当磁体在其附近经过时感测脉冲或者开关闭合。另外，信号发射部分86包括射 频(RF)链路110，该链路110配置成将处理器84产生的信号108发射到相关接收器部分 88。在图l_3a所示的实施方式中，RF链路110布置在第二传感器外壳106中，且因此在排 水沟清洁工具的使用中与线缆从动部件60—起旋转。在其优选形式中，RF链路110包括 与布置在第二传感器外壳106中或在第二传感器外壳106上的适当布置的线环或其他天线 114(图7)相连的集成电路IC 112。
在图北、4和5所示的第二优选实施方式中，类似地，第一传感器部分80’包括布 置在线缆从动部件60上携带的第一传感器外壳102’中的一组磁体100’。第二传感器部分 82’包括布置在可旋转滚筒外壳46上携带的第二传感器外壳106’中的一组传感器104’。 优选地，对于每个磁体提供两个传感器。在某些实施方式中，使用总共6个磁体。在一优选 实施方式中，处理器84’布置在第二传感器外壳106’中，且产生代表第一和第二传感器部 分80’、82’之间的相对运动的信号108’，由此信号发射部分86’包括RF链路110’，该链路 110’配置成产生用于被布置在框架12上的外壳20’所携带的接收器部分88’接收的射频 信号。
在图l、2、3a和北、4、5分别示出的第一和第二优选实施方式中，接收器部分88、 88’和人类可读显示部分90、90’相对于框架12以固定关系安装在适当外壳92、92’中的线 缆馈入结构18附近。这使得操作员能够在观察人类可读显示部分90、90’查看哪个设备方 便地靠近线缆馈入结构18时适当地调节线缆馈入结构18。
应当意识到，尽管第一和第二传感器部分优选地包括磁体和霍耳效应传感器，也 可以使用其他传感器部分或技术，例如，光学传感器部分、红外传感器部分和用于感测线缆 从动部件60和滚筒外壳46之间的相对运动的其他传感器部分。而且，如此所描述，传感器 可以使用RFID标签。另外，尽管在优选实施方式中信号发射部分86的优选形式使用射频 链路110、110’，也可以使用其他信号发射部分，例如，红外发射部分以及一个或更多电机滑 动环等，其配置成将信号108从处理器部分84发射到接收器部分88以用于在人类可读显 示部分90上显示。
图6和7示出根据本发明电子线缆监控系统20的优选实施方式的第二传感器外 壳106内携带的组件的电路图。首先参考图6，第二传感器部分82包括与处理器元件130 可操作相连的第一和第二开关Si、S2。优选地，开关对Si、S2是低压、高灵敏度、双极霍尔 开关，不过也可以使用如簧片开关等其他形式的开关。优选开关Si、S2可以从各个供应商 购得，名为US4881。典型地，这些开关是常开的且在第一传感器部分80经过其附近时闭合。 处理器元件130塑形或者形成霍耳效应开关S1、S2产生的原始信号以产生诸如132示意的 代表线缆从动部件60和滚筒外壳46之间的相对旋转的方向的第一信号。另外，处理器元 件130产生诸如134示意的代表线缆从动部件60和滚筒外壳46之间的所述相对可旋转运 动量的脉冲信号。这样，处理器元件130在排水沟清洁设备10的使用期间产生代表从滚筒 外壳46拉出或缩入滚筒外壳46的线缆M的数量的方向和长度信号132、134。在其优选形 式中，处理器130是可以从德州仪器购得的零件编号为MSP430F2252IRHA的混合信号微控 制器，不过如有需要，可以使用其他处理器、微控制器和/或分离组件。
图7示出本发明电子线缆监控系统20的信号发射部分86的电路图。信号发射部 分86接收方向信号132和脉冲信号134进入集成电路112，该集成电路112调适为使用已 知的电子技术将方向和脉冲信号编码到用于发射到接收器部分88(图8和9)的合适载频 上。在其优选形式中，集成电路112是可以从德州仪器购得的零件编号为CC2500的低功率 射频(RF)收发器。优选地，电路112配置成在M00-2483. 5MHz ISM(工业、科学和医学) 和SRD(短程装置)频带且优选地在2. 4GHz发射和接收信号。然而，如有需要，其他发射速 率和形态也是可行的。提供使用已知技术的线环或其他形式的天线114以将射频信号从发 射部分86的RF链路110部分发射到环绕电子线缆监控系统20的空间。
图8和9示出根据优选实施方式包含在接收器外壳120中的接收器部分88和人机 接口(可读显示)部分90的电路图。电源140包括与合适电子电路相连的电池142，该电 子电路包括场效应晶体管(FET) 144形式的开关集成电路装置以及诸如可以从LinearTech 购得的编号为LTC3525LESC6的稳压器(未示出146)。电源电路140优选地产生在图9所 示的处理部分162中使用的整流的3伏特直流信号146。信号接收部分150包括配置成从 信号发射部分86接收天线114产生的射频信号的天线152。锯齿波滤波器154以可以从德 州仪器购得的RF接收器CC2500的形式插入在天线152和收发器156之间。RF接收器被以 本领域已知方式布置的合适的支撑电子电路环绕。
图9示出本发明电子线缆监控系统20的显示驱动器部分的优选形式的电路图。如 图所示，显示驱动器部分包括可以从德州仪器购得的MSP430F4361IPZ形式的另一集成电 路162。集成电路162配置成例如接收在信号接收部分中的收发器156产生的由158示意 的显示值信号，以用于在显示部分170上以人类可读的形式显示。优选地，显示模块170是 LCD-VI508-DP-FC-S-V100五数字七段码集成驱动器和诸如从Varitronix可购得的显示模 块。显示模块170提供一个或更多字母数字字符或符号174的显示。
接下来参考图10，将描述操作示例示出的与排水沟清洁设备10相连的线缆监控 系统20的优选方法200的流程图。图11-13是示出图10的整体方法200中执行的各个子 程序步骤的流程图。更具体而言，图11是说明整体方法200中电源开关功能204中执行的 方法步骤的流程图。图12和13分别是说明整体方法200的模式切换功能208和复位切换 功能212的流程图。将参考图14a-19b描述方法步骤，图14a_19b示出对应于图10-13中 示出的所选步骤的各种操作模式中本发明线缆监控系统20的人机接口部分92。
在步骤202，方法200判断本发明装置的操作员是否起动接收器90上提供的操作 员接口面板300(图14a-19b)的输入区域304上的POWER输入开关306。类似地，方法200 在步骤206检测操作员是否起动输入区域304上的MODE输入开关308。而且，在步骤210， 该方法判断人类操作员是否起动操作员接口面板300的输入区域304上的RESET输入开关 310。在方法200的优选基本功能中，当起动了电源输入开关306时执行电源开关功能204。 类似地，当操作员起动MODE输入开关308时执行模式切换功能208，且在操作员起动RESET 输入开关310时执行RESET切换功能。应当理解，所述流程图其中任意一个中的步骤或处 理的顺序可以不同。
最初，通过起动POWER输入开关306，本发明的设备启动进入电源开启状态，此时， 执行图11所示的电源开关功能204的步骤。处理器首先在步骤220中调用步骤222中在 操作员接口面板300的输出区域320上显示的最后屏幕。“机器类型”显示在输出区域302 上，用于警告用户处理器中存储的比例因子。如前所述，比例因子用于扩展线缆从动部件和 滚筒外壳之间的相对旋转运动的数量的目的。如前所述，从滚筒拉出的线缆的线性测量是 基于滚筒的周长，且因而基于其尺寸。因此，本优选实施方式配置成在处理器中保存多个比 例因子，以用于调节本发明装置以用在各种不同尺寸的排水沟清洁设备中。
在步骤224，启动延迟计时器，此时，电源开关功能方法204进入延迟循环226，实 质上是等待操作员起动MODE输入开关308。在2 执行测试以判断操作员是否起动MODE 开关，并且如果起动，则在步骤230，从处理器检索下一比例因子且将其显示在操作员接口 面板300的输出区域302上。然而，如果再步骤232延迟计时器判断延迟循环2 到期，则 不调节比例因子且POWER开关功能204返回到图10中示出的整体控制方法200。
在用户起动MODE输入开关308的事件中，满足测试206，此时方法200进入MODE 切换功能208。参考图12，M0DE切换功能配置成在以220集合示意的多个预定状态之间修 改本发明装置的模式状态。如图Ha所示，输出区域302显示值“38”，且诸如以灯条322的 形式显示标记320或其他符号或信息。在图1 中示出的位置中，在指示本发明装置的特定 操作模式的图例附近的位置显示灯条322。更具体而言，在图14a中，装置处于以英尺为单 位显示拉出装置的线缆M的数量的线性测量的模式。这在图12中以“RECENT_feet”表示。 在该模式中，因为操作员起动MODE输入开关308，MODE切换功能208从RECENT_feet模式转变为RECENTjneters模式，这基本如图1 所示在输出区域302上向用户显示。MODE输 入开关308的进一步起动使得本发明装置从RECENTjneters模式转变为RECENT_hours模 式且基本如图16a所示向用户显示。在开始的两种模式中，本发明装置的用户可以简单地 读取输出区域302以判断从机器拉出的，且理想地行进到诸如阻塞的排水沟等这样的工作 区的线缆数量。在第三模式中，用户可以读取该单元已经被使用的时间。这为操作员提供 了方便，因为MODE输入开关可用于触发显示区域，从而以英尺测量、公制测量显示拉出的 线缆数量以及设备使用的时间量。
操作员从图16a中示出的一个情况进一步起动MODE输入开关308导致装置从 RECENT_hours转变到T0TAL_feet模式。如图17a_19a所示，向操作员提供点332形式的 代表设备处于累积计算模式和表达的另一标记330。更具体而言，如图17a所示，在T0TAL_ feed模式中，点标记332告知操作员显示在输出区域302上的数值“2889”代表以下面更 详细描述的方式在操作员所选的预定时间点为起点在历史事件的基础上在装置的使用中 拉出的线缆的线性测量的累积数量。类似地，图18a示出TOTALjiieter模式的表达，该模式 指示从用户所选的特定时间点开始装置拉出“880”米线缆M。如图12所示，MODE输入开 关308的进一步起动导致本发明装置从TOTALjiieter模式切换或转变到如图19a所示的 T0TAL_hOUrs模式。如图所示，从预先选择的时间点开始，装置总共被使用156个小时。因 此，基本上通过连续起动MODE输入开关308选择本发明装置的模式，使得装置基本以从图 14a、15a、16a、17a、18a、19a的顺序转变且返回到图14a。
在必要时或需要时，通过起动RESET输入开关310，本装置中累积和保存的参数值 可以通过操作员复位。如图10所示，复位切换功能212在接收RESET输入切换命令的测试 方框210启动。在图13中，在步骤250测试RESET输入开关310是否立即释放。如果如此， 则基本如方框步骤252和图14b、1 和16b所示那样调节模式。然而，如果在步骤250判 断没有释放RESET输入开关310且单元处于T0TAL_feet、T0TAL_meters或T0TAL_time模 式，且如步骤2M判断，在释放RESET输入开关之前起动MODE输入开关308，在方框256执 行基本如图13和图17b、18b和19b所示调节本发明装置的操作模式的步骤。基本上，方框 252调节本发明装置的“短期”存储器而方框256调节装置的“长期”存储器。
如果在步骤260判断装置的模式是如图1 所示的RECENT_feet，那么在步骤 沈1，且如图14b所示，RECENT_feet参数复位。然而，如果如步骤262判断模式处于RECENT_ meters，则参数因此在步骤263被复位，如图1 所示。最后，如果在步骤264判断装置的 模式是RECENT_hours，则参数在步骤264复位，如图16b所示。备选地，如果在步骤250判 断RESET输入开关起动且装置并不处于如上识别的开始的两个模式，则RECENT_h0Urs参数 在步骤265复位，如图16b所示。
当操作员基本同时起动RESET输入开关和MODE输入开关时(如在步骤250和254 判断的那样)，在步骤270判断本发明装置是否处于TOTAL_feet模式。基于该判断，T0TAL_ feet参数在步骤271复位，如图17b所示那样。类似地，如步骤272判断，当设备处于T0TAL_ meters模式时，T0TAL_meters参数在步骤273且附图18b所示复位。最后，如步骤274判 断，当设备处于TOTALJiours模式时，T0TAL_hours参数在步骤275且附图19b所示复位。 备选地，当本发明装置不处于上述开始的两个“长期”存储器模式时，T0TAL_hOUrs参数在步 骤275且如图19b所示复位。
图20说明图10的整体方法中优选设备的典型正常操作214。当如图10所示的正 常操作214开始时，在240启动计时器功能，由此分别在方框241和242判断和维持RECENT_ hours和T0TAL_hOUrs的累积更新。如果登记长度信号(诸如前述长度信号134)的变化， 则处理器输入245分别在方框246和247更新RECENT_feet和RECENTjneters以及T0TAL_ feet和TOTALjiieters。这些数量的变化复位如方框244所示的计时器，由此指示装置在使 用中。如果不发生这些数量的变化，则诸如在方框243产生超时信号，由此电源关闭248或 启动关闭。对于大多数应用，在约5分钟到约15分钟、优选地10分钟的周期到期之后，从 方框243产生超时信号。应当理解，本发明包括使用小于或大于这些时间量的超时时间周 期。
固定传感器阵列
如前所述，本发明还提供利用感测固定到外滚筒、内滚筒或其组件的相应传感器 部分或标记的固定传感器阵列的各种实施方式。在这种配置中，外滚筒和内滚筒(或导引 部件或从动部件)其中每一个上的一个或更多标记的位置、运动、速度、其中任意参数的变 化和/或识别是通过固定传感器阵列来感测的。
更具体而言，根据本发明，诸如传感器阵列中的至少一个传感器被安装到排水沟 清洁机器的框架上，使得传感器相对于内滚筒和外滚筒固定。在根据本发明的一个优选实 施方式中，诸如磁体的一个或更多标记被安装或固定到外滚筒，且一个或更多类似标记类 似地被安装到旋转支撑结构，即为线缆从动件、线缆导引部件或内滚筒，该旋转支撑结构相 对于外滚筒旋转且用于从外滚筒导引线缆。
在一优选实施方式中，内部支撑结构上的磁体被安装成基本正交于安装在外滚筒 上的磁体。这种优选正交方向是相对于磁体的轴的方向。因而，在该优选正交方向中，布置 在外滚筒上的每个磁体的轴与布置在内部支撑结构上的每个磁体的轴横切或者基本横切 地延伸。在优选实施方式中，这些磁体是强偶极磁体。当线缆馈出或馈入到滚筒中时，固定 传感器或传感器阵列可以区分附接到外滚筒且与之旋转的磁体和附接到相对于外滚筒旋 转的内部支撑结构且与之旋转的磁体。
与固定传感器或传感器阵列通信的处理装置保存且处理传感器或多个传感器检 测的事件的数字表达。处理装置保存描述线缆直径、滚筒直径以及指示外滚筒磁体或内部 支撑管道磁体经过传感器的脉冲的时序和序列的参数值。显示单元向系统操作员提供视觉 和听觉信息，且接收控制输入和提供显示选择。数据可以无线地或者通过有线连接而被发 射且可以被传递到外部装置，诸如膝上电脑等。还可以预期在操作期间检测线缆运动的备 选方法。
诸如磁体或其他电磁装置的一个或更多标记优选地嵌入在或附接到排水沟清洁 机器中的旋转支撑结构上。一个或更多类似的标记还附加到与旋转支撑结构协作的旋转线 缆滚筒。以检测一个或更多相应标记的存在的方式布置可调节固定(相对于滚筒和支撑结 构)的传感器阵列。例如，对于内滚筒和外滚筒上的一个或两个标记是磁体的实施方式，传 感器阵列布置为使得它可以感测每个磁体发射的磁场、强度和/或角度。数字处理器将来 自传感器阵列的检测转化为可用信息，该信息通过集成显示器和控制单元交流给用户。
图21示意性说明根据本发明的另一优选实施方式。在这方面，提供系统400，其 包括固定到此处描述的排水沟清洁装置的外滚筒410上的一个或更多磁体412。相应的磁拾波器470布置在支撑部件480上且布置为在滚筒410旋转时登记或感测经过的相应磁体 412。外滚筒410以箭头χ所示的方向绕旋转轴A旋转。类似地，一个或更多磁体462固定 到内滚筒460。相应的磁拾取器420布置在支撑部件480上且布置为在滚筒460旋转时登 记或检测经过的相应磁体462。内滚筒460在方向y中绕旋转轴A旋转。电信号422和472 分别从拾取器420和470发射到电子处理器和指示器模块490。模块490计算滚筒410和 460之间的相对旋转且然后在指示器492上指示拉出的柔性部件或蛇状条的相应长度。模 块490可以包括复位和/或电源开关494以及校正模式开关496，用于对特定排水沟清洁装 置调节拉出线缆长度的指示。信号422和472可以诸如通过RF或顶无线地传输，或者通 过拾波器和模块之间的线缆传输。
转向图22，说明本发明的另一优选实施方式的排水沟清洁装置。排水沟清洁装置 500包括刚性框架502。旋转圆形滚筒504保存具有一般由钢丝线圈形成的外部护套的弹 性柔性线缆501。线缆501经过独立旋转的支撑结构506。支撑结构506用于在线缆501 从设备位移时从滚筒504导引线缆501。当线缆从滚筒504伸直且拉回到线性路径中时，支 撑结构506倾向于通过线缆501的前向运动而旋转。旋转滚筒504与旋转支撑结构506的 协作明显减小了退出滚筒504的线缆501的循环、滚筒中纽绞、干扰和其他不希望情况的发 生。
优选地，诸如钕硼高强度磁体的一个或更多电磁标记508例如被安装在旋转支撑 结构506上。并且，一个或更多类似的标记510被安装在旋转存储滚筒504的外表面上。 可调节臂512连接传感器阵列514与控制和显示单元522，该显示单元单元包括显示屏幕 516、控制面板518以及具有可调节附接夹具的刚性支撑管520。因为定位传感器阵列514 的臂512是可调节的，显示和控制单元522可以布置在操作员方便的位置，例如位置A或位 置B。传感器阵列514可以包括在单元522内。传感器或传感器阵列能够在与滚筒504 — 起旋转的标记和附接到支撑结构506且与之一起旋转的标记之间进行区分。如本领域已 知，排水沟清洁系统的弹性柔性线缆501允许附接各种头，以用于检查、切割、喷射、预言或 解决管道深处发现的障碍物。
还在图22中，无线节点5M合并到优选实施方式中，且其能够无线地接收诸如马 达电流信息的传感器信息。无线节点5M还可以将操作数据发射到与外部计算装置相关的 无线接收器。传感器阵列514可以包括可编程数字磁传感器。
在本发明的另一实施方式中，无线节点和处理单元连接到诸如USB、以太网或防火 墙端口的有线入口，通过该有线入口，装置可以下载存储的数据。在一个实施方式中，无线 节点可以向管道检查照相机系统发送数据或者从其接收数据。线缆馈入测量装置还可以包 括能够在线缆上布置可跟踪信号的信号发射器(未示出)，以用于使用工业标准定位器定 位线缆。
在本发明的优选实施方式中，线缆监控系统被集成到新组装的排水沟清洁机器 中。在本发明的备选实施方式中，线缆监控系统以及控制和显示单元可以被配置为适于添 加到现有排水沟清洁机器的翻新单元或工具。测量系统可以由电池供电，且内部电池可以 通过测量装置充电，该测量装置从附接到旋转滚筒的磁体导致的变化磁场汲取能量。在备 选实施方式中，可以集成或可去除地附接一个或更多LED工作灯或其他照明源。
转向图23，更详细地示出控制和显示单元522。控制面板518包括允许操作员归19零计数器、设置操作参数、限定所选距离起始点等的一个或更多按钮或起动部件。在备选实 施方式中，单个按钮或起动器用于开启电源或使得测量装置归零，且诸如大于1秒的单一 长按用于关闭装置。测量装置可以使用由于变化磁场产生的感应电流信号来自动开启且设 置会话为零点。在图23中，显示面板516与处理装置相关联。显示的信息可以设置为公制 或在需要时设置为英语单位。面板516显示为操作员选择而显示的距离、方向、馈入速率、 旋转速率、日期和时间信息等。控制单元通过可调节臂512连接到传感器节点514，在优选 实施方式中该传感器节点可以是双轴或三轴磁传感器或选择为与使用的标记装置兼容的 磁传感器阵列。控制和显示单元522的管状支撑包括可调节夹具520，该可调节夹具520布 置为诸如通过附接到机器的管状框架，从而允许传感器和显示系统在排水沟清洁机器中的 方便布置。如前所述，可以提供与单元522 —起使用的无线节点524。
在本发明的另一实施方式中，标记单元是偶极磁体，方向为使得滚筒标记和支撑 结构标记基本正交。优选地，外滚筒上的磁体布置为或基本布置为位于与滚筒的旋转轴横 切的公共平面内。而且，优选地，内部支撑结构上的磁体被布置或基本布置为位于与支撑结 构的旋转轴横切的公共平面内。这两个平面优选地彼此平行且在某些应用中可以共面或基 本共面。优选地，外滚筒和内部支撑结构上的磁体被调整为，使得至少在相应固定传感器或 传感器阵列的感测区域附近，相应磁体的轴彼此横切或基本如此。因而，使用该优选配置， 从两个分离的传感器或者单个双轴或三轴传感器附近经过的磁体发射的磁场线彼此具有 明显可区分的方向，由此使得处理单元容易区分两个标记。该测量装置由此可以计算和显 示线缆馈入以及(多个)滚筒的旋转速率和旋转方向。
参考图27，示出另一优选传感器和标记配置的示意性说明。示出的优选传感器系 统900包括固定或附接到内部线缆导引部件910上或此处描述的内滚筒上的第一永磁体 940、固定或附接到此处描述的外滚筒920上的第二永磁体950以及固定传感器960。传感 器或传感器阵列960优选地包括一个或更多三轴磁传感器。内部线缆导引部件910和外滚 筒920绕公共旋转轴930旋转。优选地，第一磁体940的方向被确定为使得磁体940的极 性之一(诸如其北极)指向传感器960。优选地，第二磁体950的方向被确定为使得其极 性之一(且优选地与指向传感器960的第一磁体940的极性的相反的极性)也指向传感器 960。
在优选实施方式中，操作员可以使用显示控制接口来设置视觉和/或听觉通告。 可以报告从零点或复位到零、感兴趣的点(诸如指定管道的开始或者管道深处遭遇的阻碍 物的点)开始的相对前进。预定馈入长度可以由操作员设置且可以采用距离的视觉和听觉 通告和/或视觉和听觉信号来警告操作员何时到达感兴趣的点。
转向图24，示出一个实施方式中外滚筒和内部支撑结构(S卩，内滚筒或线缆从动 部件)的旋转轴602周围的标记集合的相对运动。在图M中，滚筒标记610示为通过旋转 角608旋转，而对应于标记606的支撑结构604具有横向的旋转角度612。因为标记610和 标记606的相对方向，传感器阵列可以区分标记。传感器还可以检测每个标记经过传感器 的角度，且可以计算角度Π和角度Δ且与支撑结构612的旋转(Π+Δ)进行比较。如此 处原先解释的，通过评估或更具体而言判断这两个组件之间的相对旋转程度和其他方面， 电子线缆监控系统可以容易向操作员提供关于从排水沟清洁机器拉出的线缆数量的重要 fn息ο
在本发明的备选实施方式中，线缆监控系统使用三轴传感器来检测标记的运动。 备选地，可以使用单个双轴传感器或者多个单轴传感器。在两个传感器配置中，一个传感器 的轴可以被布置成正交于第二传感器的轴。
标记
可以在本发明中使用各种标记阵列，诸如但不限于磁标记、射频识别(RFID)标 签、光学标记、红外(IR)标记、超声波标记及其组合。将在下面更详细地描述每一种这样的 标记类型。尽管此处描述了各种标记类型的使用，应当意识到，在此处描述的很多优选实施 方式中，磁标记是优选的。
磁标记
如上所述，结合此处描述的各种优选实施方式，可以使用各种标记阵列。最优选 地，标记是磁体或磁标记。在这种实施方式中，合适的传感器用于检测(多个)磁体发射的 磁场，且进而可以提供关于(多个)磁标记的位置、移动、速度、这些参数任意一个的改变和 /或身份的信息。磁标记是优选的，因为磁传感器对于在排水沟清洁机器使用过程中一般遭 遇的灰尘和碎片相对不受影响。
磁场是具有幅度和方向的向量。磁传感器以各种方式测量该向量。一些磁力计测 量总幅度但是不测量场的方向(纯量传感器)。其他传感器测量沿着其感测轴的磁化分量 的幅度(单向传感器)。这种测量还可以包括方向(双向传感器)。向量磁传感器具有两个 或三个双向传感器。一些磁传感器具有内置阈值且仅当超过阈值时产生输出。可以使用各 种磁传感器，诸如但不限于簧片开关、可变磁阻传感器、磁通(量)门磁力计、磁感传感器、 霍尔器件以及包括各向异性磁致电阻(AMR)传感器和巨磁致伸缩(GMR)传感器的固态传感ο
大多数工业传感器使用永磁体作为检测的磁场的源。在某些应用中这些永磁体可 以磁化或偏置靠近传感器的铁磁对象。传感器然后检测该传感器处的总磁场的变化。偏置 场传感器不仅必须检测一般比地球磁场大的场，它们还必须不受较大磁场永久影响或临时 干扰。这种类别的传感器包括可以检测到毫高斯区域的场的簧片开关、MSb磁控电阻器、 霍尔器件以及GMR传感器。磁传感器可以从各种供应商购得，例如从Honeywell公司购得。
簧片开关一般包括密封在惰性气体填充的容器中的一对柔性铁磁触点。沿着触点 的长轴方向的磁场磁化该触点，导致它们彼此吸引，由此闭合电路。在闭合和释放场之间通 常具有明显的磁滞，所以它们对于场中的小波动相当免疫。
簧片开关保持自由且对于灰尘和污染具有高度免疫。镀铑的触点确保长的触点寿 命。典型的能力是0.1至0.2A切换电流以及100至200V的切换电压。触点寿命以IOmA 测量为IO6至IO7次操作。簧片开关可以使用常开(NO)、常关(NC)和C类(SPDT)触点。拴 锁簧片开关也是可用的。水银浸润的簧片开关可以切换高达IA的电流而没有触点反跳。
低成本、简单、可靠和零功耗使得簧片开关在很多应用中十分流行。簧片开关与单 独的小永磁体一起形成在安全系统中常用的简单近似开关以监控门或窗口的打开。固定到 可移动零件上的磁体在变得足够靠近时激励簧片开关。
当成本十分重要时，霍尔传感器或霍尔效应传感器主要使用η型硅，且由于其大 带隙，GaAs用于较高温度能力。另外，由于其高的载流子迁移率，InAs, InSb和其他半导体 材料正不断发展，这导致更大的灵敏度以及优于Si霍尔传感器的10至20kHz的频率响应能力。霍尔传感器诸如可以从美国Melexis购得。还可以预期，除了使用此处描述的磁或 磁标记，本发明可以采用这样的策略其中外滚筒和/或内滚筒的一个或更多选择区域被 磁化。所选磁化区域然后可以用作磁场发射区域，向相应的传感器或传感器阵列提供关于 旋转部件的旋转位置、速度或加速度的信息。
各种永磁体阵列可以用在本发明中。优选的永磁体包括但不限于钕(NIB)磁体和 铝镍钴磁体
钕磁体或NIB磁体、各种稀土磁体是由钕、铁和硼的合金-Ndfe14B制成的永磁体。 它们一般被认为是最强类型的永磁体。
铝镍钴合金是主要由铝(Al)、镍(Ni)和钴(Co)组成的合金的首字母缩写，因此为 al-ni-co，并添加以铁、铜、有时添加钛，典型地，具有8-12%的铝、15- %的Ni、5-M%的 Co、高达6%的Cu、高达的Ti以及!^e的均衡。
尽管在使用磁标记以及一个或更多磁传感器时不希望限制为任意特定配置，优选 地，磁传感器被布置为使得在一个或更多磁标记经过传感器附近时，标记至少在距离传感 器4英寸的范围内。更优选地，标记应在距离传感器至少3英寸的范围内经过。对于评估 标记及标记所固定其上的组件(即内滚筒或外滚筒)的瞬时速度，尤其希望传感器和磁标 记之间的相对紧密靠近。
还可以预期，当使用多个磁标记时，诸如使用在外滚筒和/或内滚筒的外围区域 附近等距布置的磁体时，磁体的方向被确定为使得其极性相对于与之紧密相邻的磁体的极 性交替。例如，对于具有在其周围固定4个磁体(每个间隔90° )的外滚筒，优选地，一 对相对布置的磁体具有彼此面对的北极，且剩余的一对相对布置的磁体具有彼此面对的南 极。这种布置策略可以帮助向处理器提供关于滚筒的旋转位置的附加信息。
RFID 标记
在又一方面中，本发明包括分别使用(多个)RFID标签和(多个)读取器作为标 记和传感器以用于评估内和外滚筒任一或二者的旋转。即，在该优选方面，一个或更多射频 识别(RFID)标签被固定到内滚筒和外滚筒，且一个或更多RFID读取器用于感测每个滚筒 的(多次)旋转。该方面的显著特征在于较低的成本和RFID标签系统的广泛可用性。
大多数RFID标签包括至少两个部分。一个是用于保存和处理信息、调制和解调制 (RF)信号以及其他专用功能的集成电路。另一个是用于接收和发射信号的天线。无芯片 RFID允许在没有集成电路的情况下标签的单独识别，由此允许以比常规标签更低的成本直 接将标签印刷到资产上。
RFID标签一般分成3类无源、有源或半无源(也称为电池辅助)。无源标签不 需要内部电源，因而是纯无源器件，因为它们仅在读取器靠近以对它们供电时才起作用。相 反，半无源和有源标签需要电源，通常是小电池。为了通信，标签应答来自产生的信号的询 问，这不应与读取器产生干扰，因为到达信号可能极弱且必须被差分。除了后向散射之外， 负载调制技术可用于操纵读取器的场。典型地，后向散射器用在远场，而负载调制应用于距 离读取器几个波长的近场。
在优选实施方式中，使用无源RFID标签。无源RFID标签没有内部电源。通过进 入的射频信号在天线中感应的微小电流为标签中的CMOS集成电路提供足够的电力来开启 并传送响应。大多数无源标签信号通过从读取器后向散射载波来发送信号。典型地，天线22从进入信号收集功率且还发射输出的后向散射信号。无源RFID标签的响应不一定仅仅是 ID号，标签芯片可以包含用于保存数据的非易失性可写EPR0M。
优选实施方式的RFID标签和相应读取器可以从各种来源购得，这些来源诸如但 不限于Colorado 的Erie 的远程识别；California 的Menlo Park 的 Omni-ID ；Sokymat S. A ； 以及华盛顿的Intermec Technologi es of Everett。
将RFID标签合并到优选实施方式系统中提供优于使用磁或类似传感器组的附加 优点。因为每个RFID标签可以被配置成具有唯一标识符，因此仅需要单个读取器。因而单 个RFID读取器可用于登记内滚筒和外滚筒上RFID标签的运动，即旋转。另外，RFID读取 器应安放在线缆监控系统指示器模块内或排水沟清洁设备的其他现有组件内。
图37说明系统1000表示的基于RFID的感测系统的代表性安装布置。具体而言， 图37是具有结合图2所述的外滚筒和线缆导引部件的排水沟清洁装置的部分剖面图。并 且，结合原先的图2已经描述了图37中的很多参考标号。图37示意性示出合并在排水沟清 洁装置中的基于RFID的感测系统。系统1000包括固定RFID传感器阵列1050。一个或更 多RFID标记固定到外滚筒和线缆导引部件的适当区域。尤其是，多个无源RFID标记1020 沿着滚筒14的外部区域等距地布置且固定到滚筒14的外部区域上。并且，多个无源RFID 标记1010沿着线缆导引部件60的外部区域等距布置且固定到线缆导引部件60的外部区 域上。RFID传感器阵列1050向滚筒14上的标记1020发射RF信号。响应于该信号，标记 1020发射可以被阵列1050的传感器1052感测的返回信号。类似地，RFID传感器阵列1050 向线缆导引部件60上的标记1010发射RF信号。响应于该信号，标记1010发射可以被阵 列1050的传感器10M感测的返回信号。根据标记1010和1020的感测信号的分析提供关 于滚筒14和导引部件60的相对旋转的信息，且因而提供关于拉出或缩回的线缆变化的信 肩、ο
还可以预期，可以使用RFID标记的集合，其中每个RFID标记是唯一的或者发射唯 一的信号。该策略使得容易判断内滚筒和/或外滚筒的旋转方向。即，通过向处理器输入 关于滚筒周围的RFID标记的布置或顺序的信息，当感测到滚筒的旋转运动时，处理器可以 通过识别经过传感器的RFID标记的顺序评估滚筒的旋转方向。
还可以预期，可以将其他信息合并入RFID标签，该信息可以被提供给感测系统的 处理器和/或排水沟清洁机器的操作员。例如，信息可以被包括在固定到外滚筒的RFID标 签中，该信息包括关于外滚筒内的线缆的信息。因而，当改变外滚筒时，操作员不需要向处 理器或排水沟清洁机器输入关于线缆长度、线缆直径、线缆类型等信息。
其他标记
应当意识到，根据本发明，可以使用各种标记阵列、标记类型以及标记和标记类型 的组合。除了原先提到的磁标记和RFID标记，标记或标记装置还可以是调谐电路和频率 传感器、电容性装置、数字磁传感器、可变磁阻装置或其他电磁标记或其组合。还可以使用 检测滚筒和支撑结构中的模制凸起的电容性接近开关。此处将更详细地描述标记的附加示 例。
在备选实施方式中，使用光学标记和光学检测器，光学标记和光学检测器能够响 应于组件或组件上的标记(例如，标记在滚筒表面上的条形码)的旋转或线性运动所导致 的光学变化。本发明包括各种基于光学的感测组件和配置的阵列的使用。例如，槽形光阻隔配置可用于评估旋转速度和/或位置。还可使用光反射传感器。
图38说明基于光学的传感器系统1100的代表性配置。图38对应于前述图2，且 所以在图2的说明中提供关于图38中的编号的引用。标记1110和1120可以是光反射标记 的形式，其返回基于光的传感器阵列1150所发射的光信号。相应的光传感器1152和IlM 分别检测从标记1120和1110反射的光。
还可使用红外(IR)标记和相应的顶传感器。使用红外发射(即具有约Imm至约 750nm的波长的电磁辐射)的感测系统是公知且可购得的。用于顶系统的安装配置类似于 图37和38中所描述，只不过标记可以安装在外滚筒和/或线缆导引部件中横向延伸的杆 或其他突出物上或者组成外滚筒和/或线缆导引部件中横向延伸的杆或其他突出物。外滚 筒和/或线缆导引部件和杆的外表面上的变化方向实现移动经过顶传感器的旋转部件的 杆或其他区域的检测。
还可以预期，可以使用超声波标记及相应超声波传感器。基于超声波的感测系统 利用频率大于人类听力的上限即大于约20，OOOHz的声波。各种超声波感测和检测系统的 阵列是已知的且可购得。用于超声波系统的安装配置与用于顶系统的安装配置类似，且可 以利用横向延伸杆或其他外向凸起部件来改变旋转部件的外表面且由此提供关于其角度 位置和/或速度的检测。
各种标记可以以各种方式附接到外滚筒和内滚筒(或线缆导引部件、线缆从动或 内部支撑结构)上。例如，标记可以通过诸如螺纹紧固件、支架以及其他连接套件的机械装 置固定到相应组件上。备选地或另外地，标记可以使用粘合剂固定。还可以预期，标记可以 使用相应部件原位铸模，只要标记可以承受铸模条件即可。已知很对磁体对于高温敏感，且 所以这应当被考虑到。在优选方面中，诸如在铸模中，在相应组件其中每一个中形成一个或 更多凹陷接收区域，然后经由压配合来容纳标记。
固定到每个可旋转组件的标记的数目也可以变化。优选地，约1到10个标记与外 滚筒和内滚筒或等价组件其中每一个关联使用。更具体而言，每个组件使用1至6个标记。 应当意识到，本发明包括更大数目的标记。典型地，标记数目越高，评估两个旋转组件之间 的相对旋转中可以实现的精度越高。优选地，在某些实施方式中，标记诸如沿着外围外表面 区域的每个组件被彼此等距布置。还可以预期，在其他实施方式中，优选地，以非均勻的方 式布置标记的集合。在标记之间使用这种非均勻间隔能够实现旋转组件的旋转方向的判 断。
附加特征
还可以预期，传感器单元(诸如此处描述的很多优选实施方式中的传感器阵列) 容易从排水沟清洁设备上被去除。该特征使得单元能够容易接触或放置为与诸如计算机或 数据存储装置的一个或更多其他装置通信。
应当意识到，鉴于与大多数排水沟清洁操作相关的典型糟糕环境，此处描述的线 缆监控系统优选地对于振动具有高的抗干扰性。而且，优选地，组件被设计为用于湿或潮湿 的环境。组件设计还应预期在0下到120 °F的温度以及约-20下至150 保存温度中使 用。各种操作员显示器可以是利用5mm高的字符的每行具有最少16个字符且最小具有两 行的IXD显示器。122X32的图形显示器也是可接受的。用户接口按钮或起动组件优选地 是薄膜类型的。
附加操作特征
不管是使用可移动传感器阵列配置还是固定传感器阵列配置，电子线缆监控系统 可以利用如下方面其中一个或更多。
在本发明的一个实施方式中，标记检测脉冲以及系统中各个点的传感器信息被用 作处理器输入以允许系统计算、保存和显示感兴趣的信息。在这种配置中，例如装置可以指 示外滚筒和内滚筒之一或二者是否突然改变旋转速率或者旋转得太快的通知。参考图25， 提供输入、处理例程和显示选项的示意。处理器输入包括如前所述的标记脉冲702和检测 的标记场角704以及系统时钟信号706。电学传感器提供反映监控电流708、过压710、电池 值712、振动716、声级718的输入以及诸如GPS数据、惯性导航数据等的其他输入。
来自控制面板或用户接口的输入包括但不限于按钮按压或起动器信号720、电源 开关按压722、命令724、关于显示单元的输入优先选择726、标记用于测量的特定起始点的 标签(7观、730)以及限定滚筒尺寸732和线缆直径和长度734的参数。来自传感器716的 振动数据可被用于判断单元是否失去平衡或者正在服务。可以类似地使用来自传感器718 的声学数据。本领域技术人员应当意识到，可以根据设计和需要添加附加传感器和计算。
在另一优选实施方式中，这些输入可以被保存在存储器中或者被写入到诸如硬 盘、闪盘或SD卡(未示出)的常用装置的永久数据存储器中。写入到这种存储装置的用户 数据文件可以包括每次使用的时间和日期以及持续时间以及系统可以测量的任意其他指 定参数。基于这些保存的数据，可以通过算法执行感兴趣的计算。这些计算可以包括来自 标记的从最后脉冲开始的时间742、从电源开启开始的时间744、总开启时间(累积)746、标 志事件的时间748或从最后旋转开始的时间750、从最后按钮按压开始的时间752、会话的 日期时间邮戳754、从旋转开始的时间756、计算的旋转速度758、计算的馈入速度760、拉出 线缆的长度762、馈入的总线缆(累积里程碑)764、旋转方向的改变766、电池剩余强度768 以及潜在的伸直情况770的检测。仍然参考图25，从上述计算得出的系统音频或视频显示 信号和数据被用于向用户提供操作数据。依赖于配置和操作条件，这些指示可以包括旋转 速度和方向774的指示器、拉出线缆的显示776、以英尺或米表示的馈入速度778、旋转变化 速度是否超过预定最大值的通知780或过度旋转速度的通知782。
可以针对线缆伸直的状态784显示合适的通知。通常显示当前日期/时间786。 可以针对感测的电压/接地故障788或者低电池情况显示通知。指示馈入线缆的长度的音 频信号也可用于在操作员的注意力不在显示器上时告知系统操作员。基于从最后控制输入 或最后旋转开始消逝时间的自动关闭能力被包括到优选实施方式中。
在本发明的另一方面中，在用户命令时可以使用选择数据，这些数据在操作中通 常并不显示，诸如馈入线缆的累积总数792、操作时间794、会话持续时间796、指定标志事 件开始的时间798或者当前马达电流值800。在本发明的一个实施方式中，系统装配有可以 提供位置802的GPS芯片。
在本发明的另一方面中，通过算法控制音频通知信号以指示重要情况或事件。这 例如可以包括电源开或关804、警告操作员滚筒速度的音频信号806、指示线缆的前进距离 的计时音频信号808、用于伸直情况810或过速812、低电池814的预定警告声音或电压/ 接地警告816。
现在转向图沈，提供根据本发明的各种功能的框图。在图沈中，中央处理器828从用户接口 818接收包括电源开/关事件852的输入，输入参数描述簧片和线缆尺寸820、 按钮按压或其他起动器信息822以及优选输入824。中央处理单元拟8接收时钟信号拟6 以及来自一个或更多标记传感器852的标记事件的信号。
其信息被提供到中央处理单元828的附加传感器可以包括声敏传感器830、振动 传感器832、GPS信息834以及本领域技术人员已知的其他传感器836。电学状态数据通过 马达电流传感器838、电压/接地故障传感器840和电池水平传感器842被提供到中央处理 单元拟8。
而且，在图沈中，易失性存储器846被用于中央处理单元828的动态数据处理，而 系统和会话历史还可以写入到硬盘、可移动SD卡、闪盘或类似存储装置的永久存储器844 中。用户信息的显示通过中央处理单元拟8被格式化，且被显示在系统的显示单元850上， 该显示单元850可以是IXD或其他类似的视觉显示装置。中央处理单元828通过算法产生 的音频警告被发送到音频扬声器848以向操作员提供如图25描述的音频警告。
图39是说明此处描述的线缆监控系统的另一优选配置的框图。图39说明包括一 个或更多标记1212和相应传感器1214的线缆监控系统1200。(多个)传感器1214向处 理单元1280提供信号1210。如此处先前描述，信号1210提供关于外滚筒和内滚筒或线缆 导引部件之间的相对旋转的信息。项1220表示的一个或更多操作员输入或者其他外部输 入也可以被提供到处理器1280。操作员输入的示例包括但不限于电源开/关选择器、用于 设置时间的输入、用于设置日期的输入、用于输入作业号或者其他作业参数的输入、用于键 入机器模型或其他校正因子的输入、用于键入线缆直径和类似属性的输入、用于诸如英语 或公制单位的指示的单位的输入、用于操作员启动的复位的输入。系统1200还可以接收与 排水沟清洁机器或线缆监控系统的其他方面相关的输入1230。例如，输入1232可以提供关 于马达电流传感器的信息且输入1234可以提供关于剩余电池寿命的信息。两个输入可以 被输入到处理单元1280。
系统1200优选地还包括可以通过易失性存储器1242的帮助提供如项1240和 1250 一般性示出的数据存储和处理。系统1200优选地还包括诸如1252所示的一个或更多非易失性存储器。
处理器1280判断诸如当前作业的总时间、拉出线缆的总距离、在所选基础(诸如 作业或时间周期等)上拉出线缆的累积距离等一个或更多参数。这些参数然后作为显示器 1272视觉指示的输出1270而被输出。在显示器1272也可以指示其他信息，例如，当前时间 和日期、工作号、机器号等。处理器1280还可以提供用于通知或激活通知装置或指示器的 一个或更多输出1沈0，诸如听觉警告1262。
各个线缆监控系统的附加优选功能特征包括但不限于线缆长度指示器，其优选地 指示从排水沟清洁机器延伸的线缆的长度。系统应以英语或公制单位提供指示，且具有用 于存储和显示日期和时间以及工作号和其他参考信息的设置。如上所述，优选地，传感器阵 列和/或相应处理单元具有足够的内存和/或数据存储设置以在仍维持用于另外的10至 20典型作业的附加存储器的同时帮助至少约50个作业的数据存储。传感器单元优选地通 过电池供电且具有用于在非使用周期自动关闭的设置。
线缆的反向旋转的检测
本发明的线缆监控系统可能检测到的不希望的情形是线缆的延续的不适当旋转。本领域技术人员应当理解，在操作中排水沟清洁线缆变得束缚时可能出现这种情形。经常， 操作员可以倒转线缆的旋转方向以试图取出或释放线缆。这种实践是公知的。然而，有时， 操作员将在线缆在与线缆使用的旋转方向相反的方向旋转的同时继续使用排水沟清洁机 器。这将导致线缆的损坏。因此，本发明的线缆监控系统可以提供线缆反向旋转的通知或 其他指示。具体而言，在检测线缆反向旋转情况的优选方法中，数据被输入到处理器，诸如 此处描述的线缆监控系统的处理器。数据包括关于装置正常使用中线缆旋转方向的信息。 数据还可以包括关于线缆的数据、它的属性和想要旋转的方向的信息。该方法然后涉及感 测内滚筒和外滚筒的旋转方向且向处理器提供该信息。系统即处理器然后将内滚筒和外滚 筒的感测的旋转方向与线缆旋转的正常方向进行比较。如果比较的方向彼此不同，则系统 输出表示线缆反向旋转情况存在的信号。
还优选地，仅在检测反向线缆旋转大于某一预设或预定时间周期的时间周期之后 触发通知信号。这将允许操作员临时倒转束缚线缆的方向以取出线缆而不导致反向旋转警 告的实践。优选的时间周期包括至少10秒，优选地，至少20秒，且最优选地，至少30秒。本 发明包括这种检测策略的各种变型。
使用磁标记的优选实施方式的线缆监控系统可以容易地在线缆的反向旋转期间 检测将发生的内滚筒和外滚筒的相对旋转。更优选地，优选地使用三轴磁传感器阵列，因为 它不仅感测磁标记的经过，而且检测它们运动的方向。
线缆装载情况的检测
当使用供电的旋转滚筒排水沟清洁装置时可能出现的情况是“线缆加载”。在该情 况中，旋转排水沟清洁线缆可能遭遇将突然限制线缆旋转的阻塞物或(多个)其他阻碍物。 当线缆端的束缚导致线缆端不能旋转时，线缆的机器端仍继续旋转。应当意识到，这种情况 是不希望的。
已经使用各种结构来检测线缆装载情况，诸如马达的过度电流牵引。其他策略并 不试图检测这种情况，而是使用诸如手工馈入线缆的手工方法，而不是应用功率来防止线 缆的过应力。
根据本发明，提供能够早期检测线缆装载情况且在很多情形中在发生线缆装载情 况之前预测该情况的各种优选实施方式。根据本发明的线缆加载的预测、检测和分析将外 滚筒的旋转与内滚筒的旋转进行比较且依赖于线缆的类型、其属性、拉出线缆的长度，在内 滚筒旋转速度或旋转速率与外滚筒比较时降到预选或预定值以下时指示或发信号告知线 缆装载情况。最优选地，通过此处描述的传感器系统判断外滚筒和内滚筒之间的即时旋转 速率差。阈值可以源于操作员输入或者源于与另一装置的通信，或者可以由处理器决定。例 如，可以使用专用于作业或线缆的信息在排水沟清洁装置的特定作业或操作过程中计算或 判断阈值。阈值优选地是外滚筒和内滚筒之间的允许的旋转差。优选地，允许的旋转差是 外滚筒和内滚筒之间的允许的旋转速率差。可以通过将外滚筒与内滚筒之间的即时旋转速 率差与外滚筒和内滚筒之间的允许的旋转速差进行比较而判断线缆装载情况。如果即时旋 转速率差小于允许的旋转速率差，则线缆装载情况发生或就要发生。
最优选地，在排水沟清洁操作过程中，在以固定或恒定速率拉出线缆时预测和/ 或检测线缆装载情况。典型地，该情况常被称为“固定馈入速率”，且通过诸如通过图1的项 18表示的线缆馈入结构适当调节。27
优选地，在使用与感应马达相对的通用电马达的排水沟清洁装置中实现线缆装载 情况的预测和/或检测。在排水沟清洁机器中主要使用通用马达。应当意识到，通用马达 实现马达速度的变化且因而依赖于线缆馈入结构的调节和设置实现线缆旋转速度和拉出 线缆的变化。一旦达到恒定线缆馈入或拉出速率，通用马达的速度应相对恒定。在排水沟 清洁操作中当线缆的末梢变得束缚时，线缆的旋转速度中的停止或减小应沿着线缆的长度 方向传送到机器，且将导致内滚筒的旋转速率的减小。此处描述的线缆监控系统可以检测 内滚筒旋转速度的这种变化，即减小。更优选地，通过比较内滚筒和外滚筒之间的旋转的相 对速率中的变化来获得线缆装载情况的显著和可靠的指示。与外滚筒的旋转速率相比内滚 筒旋转速率的突然减小可以表示线缆装载情况。
此处描述的线缆装载预测和/或检测方法并不优选用于使用感应马达的排水沟 清洁机器的原因在于，如本领域技术人员应当意识到，感应马达的输出速度相对恒定。因 此，即使在线缆装载情形中，内滚筒将继续以线缆末梢束缚之前相同或基本相同的速度旋 转。因而，对于使用感应马达的机器，优选地，通过监控马达的电流牵引且尤其是电流消耗 中的任何突然大幅度增加来预测/检测可能的线缆装载情况。然而，应当意识到，本发明 的系统仍将发现与使用感应马达的排水沟清洁机器相结合的应用。本发明的系统可用于检 测、测量和提供关于使用感应马达的机器中的线缆旋转速度的信息。本发明将发现利用包 括感应马达和永磁体DC马达的各种马达的排水沟清洁机器中的广泛应用和用途。
如上所述，可以通过比较外滚筒和内滚筒的旋转速度预测和/或识别的线缆装载 情况。这些值的使用、它们的比较以及可能的它们在感兴趣的时间周期上的累积求和还可 以提供关于线缆装载情况的指示。本发明不以任意方式限制为这些预测和/或检测策略。 即，本发明包括用于预测和/或识别线缆装载情况的其他技术。
具体而言，对于某些排水沟清洁机器，当发生线缆装载情况时，由于滚筒的惯性和 其容纳物(即内部盘绕的线缆)的质量，外滚筒旋转速度相对慢地变化。感应马达将设法 维持外滚筒的某一速度。当发生线缆装载情况时，将发生内滚筒和外滚筒之间的一个或更 多的突然、快速和极其简短的相对运动，其中运动将随扭矩负载而改变。因而，通过识别在 滚筒的旋转以及滚筒的运动之间的差异中发生的加速(或减速)，可以感测线缆装载情况。
当检测到线缆装载情况时，排水沟清洁装置优选地自动关闭，或者提供指示该情 况的听觉或视觉通知信号。还可以在检测到线缆装载情况时发生其他行为或与操作员交互 的动作。
本发明还包括这种策略通过控制信号(包括线缆装载情况信号)的组合的分析 或简单接收来启动装置关闭和操作终止。例如可以在以下一种或多种情况下发生装置关 闭(i)此处所述的线缆装载情况，(ii)马达的过度电流牵引；(iii)减小的滚筒速度；以 及(iv)线缆的持续的反向旋转。可以预想到其他检测和关闭策略。
本领域技术人员应当意识到，本领域中的一些操作员可以从排水沟清洁机器“手 剥”线缆。一般而言，这涉及操作员手动从机器拉出线缆。手工拉出线缆将导致内滚筒和外 滚筒旋转。鉴于从机器拉出线缆的这种典型的非常用方式，可能触发指示线缆装载情况发 生或将要发生的一个或更多指示。这种故障警报可以通过检查马达的电流牵引量的控制系 统或处理器避免。
本发明的线缆监控系统可以与各种排水沟清洁装置的阵列相结合。可以预期，与线缆监控系统一起使用或者翻新的排水沟清洁装置的主要特性是该装置包括可旋转外滚 筒或(多个)等价组件以及可旋转内滚筒或导引管道或(多个)等价组件。用于容纳本发 明的线缆监控系统或使用本发明线缆监控系统改进的合适的候选的排水沟清洁装置的示 例包括但不限于3/4英寸滚筒机器，诸如可从Ridgidd 购得的模型K-7500。本领域技术 人员应当理解，术语“3/4英寸滚筒机器”表示典型地利用3/4英寸排水沟清洁线缆的旋转 排水沟清洁机器(典型地与专用滚筒部件相关且一般存储在其中)。通常，对于给定尺寸的 滚筒机器，可以使用各种线缆尺寸。例如，在某些实例中，3/4英寸滚筒机器还可以使用5/8 英寸线缆。用于容纳本发明线缆监控系统或使用本发明线缆监控系统改进的合适的候选的 排水沟清洁装置的附加示例包括但不限于5/8英寸滚筒机器(诸如可以从Ridgid 购得 的模型K-6200)以及英寸滚筒机器(诸如可以从Ridgid 购得的模型K-3800)。除了 传送带被用于旋转滚筒的排水沟清洁装置，本发明还可应用于没有传送带的排水沟清洁装 置，诸如使用直接驱动旋转滚筒的排水沟清洁装置。
测试
执行一系列研究以评估在测量拉出线缆长度中涉及的参数以及怎样通过监控若 干可购得排水沟清洁装置的旋转组件的相对旋转做出这些测量。具体而言，按照下面的方 式分析可以从受让人购得三个模型的排水沟清洁结构，名称为K-7500、K-6200和K-3800。 具体而言，在每个机器的外滚筒组件的外围等距布置此处描述的对应于磁标记的全部六个 (6个)识别刻痕(identification score) 0因此，对于装配在刻痕位置处装配有标记的滚 筒，60°的角度位移(因为在外滚筒周围存在等距布置的6个刻痕)将由从传感器输出的 单个信号即“数值”表示。例如，来自传感器的全部三个数值输出将表示两个旋转部件之间 的180°的角度位移。单个刻痕位于每个机器的导引管道或内滚筒部件的外表面上。该单 个刻痕代表另一标记或传感器的位置。
示例 1
在涉及K-7500机器的一个实验中，线缆首先完全缩入到机器中。然后线缆从机器 中拉出。应当理解，在线缆拉出过程中外滚筒和导引管道部件经历旋转。然后通过监控外 滚筒上的刻痕和导引管道上的刻痕之间的经过次数而测量这两个组件之间的相对旋转。在 拉出线缆的开始阶段，刻痕之间拉出的线缆的线性数量约为0. 63英尺。在线缆拉出50英 尺时，刻痕之间拉出的线缆的线性数量约为0.67英尺。在从机器拉出85英尺的线缆之后， 当进一步从K-7500机器拉出线缆时，刻痕之间拉出的线缆数量增加到0. 83英尺。在图28 中示出了旋转组件之间每60°角位移的线缆的线性位移的变化作为拉出总线缆的函数。
使用如前所述标记的相同的K-7500机器，执行另一研究。在完全将线缆缩入到机 器的旋转滚筒中之后，在拉出线缆期间测量两个组件之间的每一次旋转拉出的线缆长度。 该研究类似于前述研究；然而，目标不在于监控刻痕之间的经过，而是在于导引管道相对于 外滚筒的单个完整旋转。在实验的开始阶段，对于导引管道相对于外滚筒的每一次单个旋 转，拉出约3. 75英尺的线缆。当拉出的线缆约为50英尺时，对于两个组件之间的单次相对 旋转，拉出约4英尺的线缆。线缆的拉出继续且在拉出约85英尺线缆时，对于两个所述组 件之间的单次相对旋转，拉出5英尺线缆。在图四中示出外滚筒和导引管道之间的每单次 旋转差异的线缆位移的线性英尺中的变化作为拉出总线缆的函数。
使用所述K-7500执行另一研究。在该研究中，在拉出线缆期间测量内滚筒和外滚筒之间的累积旋转差。在研究的开始，在内滚筒到外滚筒的约3个累积旋转之后，从装置拉 出约U英尺的线缆。在内滚筒相对于外滚筒约20次累积旋转之后，拉出约88英尺的线缆。 该研究的结果在图30中示出。
通过下面的考虑将更好地理解外滚筒和内滚筒或导引管道之间的相对旋转与拉 出的线缆的长度之间的各种关系以及这些关系在拉出线缆期间的变化。当线缆完全缩入到 外滚筒中时，例如，它在滚筒的内部周围且最初沿着外壁盘绕，如图2和5所示。当从外滚筒 拉出线缆时，从线缆的盘绕卷轴的暴露外部抽取线缆。因而，当从卷轴拉出和收缩线缆时， 开放内部的跨度或直径，即“绕包直径”增加。并且，当拉出线缆时，因为线缆缠绕的有效直 径增加，内滚筒相对于外滚筒的旋转少。
示例 2
在另一实验中，也可从本受让人购买的K-6200排水沟清洁机器参考K-7500机器 所描述的那样具有刻痕。线缆首先完全缩入到机器中。然后线缆从机器拉出。应当理解， 外滚筒和导引管道部件均经历旋转。然后通过监控外滚筒上的刻痕相对于导引管道上的刻 痕之间的经过次数测量这两个组件之间的相对旋转。在拉出线缆的开始阶段，刻痕之间拉 出的线缆的线性数量约为0.56英尺。在线缆拉出50英尺时，刻痕之间拉出的线缆的线性 数量约为0. 65英尺。在从机器拉出100英尺的线缆之后，当进一步从K-6200机器拉出线 缆时，刻痕之间拉出的线缆数量增加到约为0. 76英尺。在图31中示出旋转组件之间的每 60°角位移的线缆的线性位移中的变化作为拉出总线缆的函数。
使用相同的K-6200机器执行另一研究。在完全将线缆缩入到机器的旋转滚筒中 之后，在拉出线缆期间测量两个组件之间的每一次旋转拉出的线缆长度。该研究类似于原 先使用K-7500机器的研究，然而，不是监控刻痕之间的经过，而是观察导引管道相对于外 滚筒的单个完整旋转。在实验的开始阶段，对于导引管道相对于外滚筒的每一次单个旋转， 拉出约3. 38英尺的线缆。当拉出的线缆约为50英尺时，对于两个组件之间的单个相对旋 转，拉出约3. 9英尺的线缆。线缆的拉出继续且在拉出约100英尺线缆时，对于两个所述组 件之间的单次相对旋转，拉出4. 59英尺线缆。在图32中示出外滚筒和导引管道之间的每 单次旋转差异的线缆位移的线性英尺中的变化作为拉出总线缆的函数。
使用所述K-6200机器执行另一研究。在该研究中，在拉出线缆期间测量内滚筒和 外滚筒之间的累积旋转差。在研究的开始，内滚筒到外滚筒的约3个累积旋转之后，从装置 拉出约10英尺的线缆。在内滚筒相对于外滚筒约20次累积旋转之后，拉出约79英尺的线 缆。该研究的结果在图33中示出。
示彳列3
在另一实验中，可从本受让人购买的K-3800排水沟清洁机器也如前面参考 K-7500机器和K-6200所描述，具有刻痕。在该实验中，线缆开始完全缩入到机器中。然后 线缆从机器拉出。应当理解，外滚筒和导引管道部件均经历旋转。然后通过监控外滚筒上 的刻痕相对于导引管道上的刻痕之间的经过次数而测量这两个组件之间的相对旋转。在拉 出线缆的开始阶段，刻痕之间拉出的线缆的线性数量约为0.52英尺。在线缆拉出32英尺 时，刻痕之间拉出的线缆的线性数量约为0. M英尺。在从机器拉出65英尺的线缆之后，当 进一步从K-3800机器拉出线缆时，刻痕之间拉出的线缆数量增加到约为0. 59英尺。在图 34中示出旋转组件之间的每60°角位移的线缆的线性位移中的变化作为拉出总线缆的函30
使用相同的K-3800机器执行另一研究。在完全将线缆缩入到机器的旋转滚筒中 之后，在拉出的线缆的进程上测量两个组件之间的每一次旋转所拉出的线缆长度。该研究 类似于前述研究，然而，不是监控刻痕之间的经过，而是观察导引管道相对于外滚筒的单个 完整旋转。在实验的开始阶段，对于导引管道相对于外滚筒的每一次单个旋转，拉出约3. 12 英尺的线缆。当拉出的线缆约为32英尺时，对于两个组件之间的单个相对旋转，拉出约 3. 25英尺的线缆。线缆的拉出继续且在拉出约65英尺线缆时，对于两个所述组件之间的单 次相对旋转，拉出3. 54英尺线缆。在图35中示出外滚筒和导引管道之间的每单次旋转差 异的线缆位移的线性英尺中的变化作为拉出总线缆的函数。
使用所述K-3800机器执行另一研究。在该研究中，在拉出线缆期间测量内滚筒和 外滚筒之间的累积旋转差。在研究的开始，内滚筒到外滚筒的约3个累积旋转之后，从装置 拉出约9英尺的线缆。在内滚筒相对于外滚筒约20次累积旋转之后，拉出约66英尺的线 缆。该研究的结果在图33中示出。
拉出线缆的判断
前面的示例说明旋转组件即内滚筒和外滚筒之间的相对旋转与拉出线缆之间的 关系。这些示例还示出这些关系如何依赖于特定排水沟机器及其配置。优选的，可以通过 处理器执行对线缆拉出的实际判断。可以以若干方式算法地执行判断。例如，对于特定外 滚筒、内滚筒和线缆组合，关于内滚筒和外滚筒之间的相对旋转次数与拉出的线缆数量之 间的关系的信息被输入到处理器。在排水沟清洁机器的使用中，相对旋转次数被监控且优 选地通过此处描述的传感器系统测量。查找表、等式或(多个)校正因子可用于基于相对 旋转次数判断拉出线缆的程度。如前述示例和图28-36所述，拉出线缆的长度需要被校正 以在线缆缩入或从外滚筒拉出时计算变化的绕包直径(wrap diameter)。应当意识到，使用 之前输入或者供应到处理器的信息或校正参数，优选地由处理器执行这些判断。
应当理解，此处描述的各种实施方式的任意一个或更多特征可以与此处描述的其 他实施方式的任意一个或更多其他特征组合使用。即，本发明包括此处描述的各种特征的 组合。
此处提及的所有专利、专利申请和公开通过引用其全部内容结合于此。
已经参考优选实施方式描述了示例性实施方式。很明显，当阅读和理解前述详细 说明时，其他人可以想到修改和变型。旨在表明，示例性实施方式应理解为包括所有这种修 改和变型，因为它们落在所附权利要求或其等价要求的范围内。3权利要求
1.一种具有线缆监控系统的旋转滚筒排水沟清洁设备，该设备包括框架套件；第一可旋转部件，旋转支撑在该框架套件上，所述第一部件限定内部空心区域；第二可旋转部件，旋转支撑在所述第一可旋转部件和框架套件中的至少一个上，所述 第二部件限定线缆出口；柔性线缆，至少部分地布置在所述第一部件中且通过第二部件的线缆出口延伸，其中 当线缆通过所述线缆出口发生位移时，所述第二可旋转部件旋转；以及系统，用于测量所述第一部件和第二部件的相对旋转以由此监控相对于装置延伸或收 缩的线缆的长度。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一可旋转部件和所述第二可旋转部件绕公 共旋转轴旋转。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述系统包括至少一个第一标记，被固定到所述第一可旋转部件上；至少一个第二标记，被固定到所述第二可旋转部件上；以及至少一个传感器套件，用于感测所述至少一个第一标记和所述至少一个第二标记。
4.根据权利要求3所述的设备，其中所述至少一个传感器套件被调适为用于感测所述 第一标记，所述传感器套件被固定到所述第二可旋转部件上。
5.根据权利要求3所述的设备，其中所述至少一个传感器套件被调适为用于感测所述 第二标记，所述传感器套件被固定到所述第一可旋转部件上。
6.根据权利要求3所述的设备，其中所述至少一个传感器套件被调适为用于感测所述 第一标记和所述第二标记，所述传感器套件被固定到框架套件上。
7.根据权利要求3所述的设备，其中所述至少一个传感器套件获得与所述至少一个第 一标记和至少一个第二标记的位置相关的信息，所述系统还包括处理器，与所述至少一个传感器套件通信以接收至少一部分信息。
8.根据权利要求7所述的设备，其中所述处理器判断通过所述第二可旋转部件的线缆 出口位移的线缆的长度。
9.根据权利要求3所述的设备，其中所述至少一个第一标记独立地选自由磁标记、 RFID标签、光学标记、IR标记、超声波标记及其组合所构成的组。
10.根据权利要求3所述的设备，其中所述至少一个第二标记独立地选自由磁标记、 RFID标签、光学标记、IR标记、超声波标记及其组合所构成的组。
11.根据权利要求3所述的设备，其中所述至少一个第一标记包括第一磁体且所述至 少一个第二标记包括第二磁体，且所述传感器套件包括(i)配置成感测所述第一磁体的第 一磁传感器；以及(ii)配置成感测所述第二磁体的第二磁传感器。
12.根据权利要求3所述的设备，其中所述至少一个第一标记包括第一磁体且所述至 少一个第二标记包括第二磁体，且所述传感器套件包括配置成感测所述第一磁体和所述第 二磁体的磁传感器。
13.根据权利要求3所述的设备，其中所述至少一个第一标记包括限定第一磁轴的至 少一个第一磁体，所述至少一个第二标记包括限定第二磁轴的至少一个第二磁体，且当基 于所述第一可旋转部件的充分旋转和所述第二可旋转部件的充分旋转以实现通过所述传感器套件感测所述至少一个第一磁体和所述至少一个第二磁体时，所述第一磁轴的方向相 对于所述第二磁轴的是横切的。
14.根据权利要求3所述的设备，其中1至6个第一标记被等距地固定在所述第一可旋 转部件的区域周围。
15.根据权利要求14所述的设备，其中所述第一标记均是磁标记。
16.根据权利要求3所述的设备，其中1至6个第二标记被等距地固定在所述第二可旋 转部件的区域周围。
17.根据权利要求16所述的设备，其中所述第二标记均是磁标记。
18.一种用于判断相对于旋转滚筒排水沟清洁装置延伸或收缩的线缆长度的方法，所 述装置包括(i)框架套件，(ii)第一可旋转部件，旋转支撑在所述框架套件上，所述第一 部件限定内部空心区域，(iii)第二可旋转部件，旋转支撑在所述第一可旋转部件和所述框 架套件中的至少一个上，所述第二部件限定线缆出口，以及(iv)柔性线缆，至少部分地布 置在所述第一部件中且通过所述第二部件的线缆出口延伸，所述方法包括感测所述第一部件和所述第二部件之间的相对旋转运动；向处理器提供关于感测的相对旋转运动的信息；以及处理器基于所述信息判断相对于所述装置延伸或收缩的线缆长度。
19.根据权利要求18所述的方法，其中通过以下步骤执行感测将至少一个标记固定到所述第一可旋转部件；将至少一个标记固定到所述第二可旋转部件；提供传感器套件，所述传感器套件用于感测所述至少一个第一标记和所述至少一个第二标记。
20.根据权利要求18所述的方法，其中关于感测的相对旋转运动的信息包括所述第一 部件的旋转和所述第二部件的旋转之间的角度差，通过在一时间周期上对所述角度差求和 来执行判断相对于所述装置延伸或收缩的线缆长度的步骤。
21.一种与相关排水沟清洁设备一起使用的电子线缆监控系统，所述排水沟清洁设备 具有(i)框架套件，(ii)第一可旋转部件，旋转支撑在所述框架套件上，所述第一部件限定 内部空心区域，(iii)第二可旋转部件，旋转支撑在所述第一可旋转部件和所述框架套件中 的至少一个上，所述第二部件限定线缆出口，以及(iv)柔性线缆，至少部分地布置在所述 第一部件中且通过所述第二部件的线缆出口延伸，其中当线缆通过所述线缆出口发生位移 时，所述第二可旋转部件旋转，所述线缆监控系统包括固定到所述第一可旋转部件上的至少一个第一标记；固定到所述第二可旋转部件上的至少一个第二标记；以及用于感测所述至少一个第一标记和所述至少一个第二标记的至少一个传感器套件。
22.根据权利要求21所述的系统，其中所述至少一个传感器套件获得关于所述至少一 个第一标记和所述至少一个第二标记的位置的信息，所述系统还包括处理器，与所述至少一个传感器套件通信，从而接收至少一部分信息，且判断通过所述 第二可旋转部件的线缆出口位移的线缆的长度。
23.根据权利要求21所述的系统，其中所述至少一个第一标记独立地选自由磁标记、 RFID标签、光学标记、IR标记、超声波标记及其组合所构成的组。
24.根据权利要求21所述的系统，其中所述至少一个第二标记独立地选自由磁标记、 RFID标签、光学标记、IR标记、超声波标记及其组合所构成的组。
25.根据权利要求21所述的系统，其中所述至少一个第一标记包括第一磁体且所述至 少一个第二标记包括第二磁体，且所述传感器套件包括(i)配置成感测所述第一磁体的第 一磁传感器；以及(ii)配置成感测所述第二磁体的第二磁传感器。
26.根据权利要求21所述的系统，其中所述至少一个第一标记包括第一磁体且所述至 少一个第二标记包括第二磁体，且所述传感器套件包括配置成感测所述第一磁体和所述第 二磁体的磁传感器。
27.一种用于检测旋转滚筒排水沟清洁装置中的线缆装载情况的方法，所述装置包括 (i)框架套件，(ii)第一可旋转部件，旋转支撑在所述框架套件上，所述第一部件限定内部 空心区域，(iii)第二可旋转部件，旋转支撑在所述第一可旋转部件和所述框架套件中的至 少一个上，所述第二部件限定线缆出口，(iv)柔性线缆，至少部分地布置在所述第一部件中 且通过所述第二部件的线缆出口延伸，以及(ν)用于感测所述第一部件和第二部件之间的 相对旋转运动的系统，所述系统包括处理器，所述方法包括向所述处理器输入数据，所述数据包括至少一个线缆属性以及所述第一可旋转部件和 第二可旋转部件之间允许的旋转差；感测所述第一部件和第二部件之间的相对旋转运动；向所述处理器提供关于感测的相对旋转运动的信息；以及所述处理器通过将所述信息与允许的旋转差进行比较来检测线缆装载情况。
28.根据权利要求27所述的方法，其中所述信息包括所述第一部件和所述第二部件之 间的即时旋转速率差。
29.根据权利要求观所述的方法，其中所述允许的旋转差是所述第一部件和所述第二 部件之间的允许的旋转速率差。
30.根据权利要求四所述的方法，其中所述处理器通过将所述第一部件和所述第二部 件之间的即时旋转速率差与所述第一部件和所述第二部件之间的允许的旋转速率差进行 比较来检测线缆装载情况，且如果所述即时旋转速率差小于所述允许的旋转速率差，则提 供输出信号以指示线缆装载情况的发生。
31.一种检测旋转滚筒排水沟清洁装置中的线缆反向旋转情况的方法，所述装置包括 (i)框架套件，(ii)第一可旋转部件，旋转支撑在所述框架套件上，所述第一部件限定内部 空心区域，(iii)第二可旋转部件，旋转支撑在所述第一可旋转部件和所述框架套件中的至 少一个上，所述第二可旋转部件限定线缆出口，(iv)柔性线缆，至少部分地布置在所述第一 部件中且通过所述第二部件的线缆出口延伸，以及(ν)用于感测所述第一部件和第二部件 的旋转运动的系统，所述系统包括处理器，所述方法包括向所述处理器输入数据，所述数据包括装置的正常使用期间线缆旋转的方向；感测所述第一部件和第二部件的旋转方向；将感测的所述第一和第二部件的旋转方向与装置正常使用期间线缆旋转的方向进行 比较，且如果比较的方向不同，则输出指示线缆反向旋转情况的信号。
32.根据权利要求31所述的方法，其中仅在比较旋转中的差异存在至少30秒的情况下 才输出所述信号。
全文摘要
本发明公开了一种具有电子线缆监控系统(20)的排水沟清洁机器(40)，该机器包括支撑可旋转滚筒(14)的框架(12)，该可旋转滚筒通过环带(66)由马达(64)驱动。该滚筒包括可与滚筒一起旋转且轴向移入或移出滚筒的柔性排水沟清洁线缆(24)，且该框架支撑线缆馈入装置，线缆通过该馈入装置(18)延伸且线缆通过该馈入装置移入或移出滚筒。电子线缆监控系统(20)配置成评估拉出或缩入滚筒的线缆的数量。一个处理用来判断可旋转滚筒和线缆从动部件之间的相对运动的数量和方向且产生代表拉出或缩入到滚筒中的线缆数量的信号。
文档编号E03F9/00GK102036759SQ200980118596
公开日2011年4月27日 申请日期2009年5月22日 优先权日2008年5月22日
发明者保罗·W·格蕾斯, 杰弗里·A·普尔莎, 菲利普·艾瑟曼, 迈克尔·J·拉特科斯基, 雷·梅里韦瑟, 马克·S·奥尔森 申请人:艾默生电气公司