GPS無驗潮水深測量測桿豎直實時控制裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術公開了一種GPS無驗潮水深測量測桿豎直實時控制裝置，包括固定架、撓流罩、搖臂、姿態方位傳感器和微型控制計算機，所述搖臂的上端連接有橫向電動缸和縱向電動缸，所述橫向電動缸和所述縱向電動缸成直角布置，它們的一端各通過一球鉸與所述搖臂的上端連接，它們的另一端各通過一球鉸與所述固定架連接；所述搖臂的下端部通過虎克鉸鏈與支板連接，所述支板固接在所述撓流罩的內下部；在所述搖臂內穿裝有測桿，所述測桿上端安裝有GPS定位塊，下端安裝有聲納發射器；所述微型控制計算機采集測桿的位姿信號，并生成控制信號，傳輸給電動缸，所述電動缸通過伸縮將所述測桿牽引到豎直位置。本實用新型專利技術能夠使測桿始終保持豎直狀態，提高測深精度。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種海上水深測量保持測桿豎直的控制裝置，特別是涉及一種GPS無驗潮水深測量測桿豎直實時控制裝置。
技術介紹
隨著國家對港口等基礎建設的大力投資，港口、航道、水庫、圍海造陸、通航樞紐等項目大批量開工建設，科學、精密的設計規劃理念對水深測量精度提出了更高的要求。精確的水深數據將為設計、疏浚施工過程提供強有力的數據支持。近年來，RTK定位技術使之高精度三維定位得以實時實現。GPS無驗潮水深測量就是將GPS-RTK得到的實時三維坐標，與同步測深數據進行解算，實時得到精確的海底地形高程數據和平面坐標，改變了二維平面定位加驗潮測深的傳統測量模式，開辟了海洋測繪技術的新方法。其原理是:利用GPS-RTK測量技術而獲得的平面坐標用于導航定位，高程用于測深改正，即將測得的天線高度減去天線至水面高度以及測得的瞬時水深值，得到該點海底地形高程，理論上可以達到厘米級測深精度。不須專門設立驗潮站測定潮位，免除了傳統意義的驗潮作業。但是GPS-RTK無驗潮水深測量系統工作的載體是測深船舶，在測量過程中，由于船舶縱搖、橫搖、升沉等姿態的變化，必然會引起船上的GPS天線和換能器產生相應的變化，引起平面定位和測深誤差。這在高海情下無驗潮水深測量中為減小船舶傾搖帶來的測深誤差尤其需要訂正。船舶橫向搖擺造成換能器姿態的變化，使發射波束相對船舶向左或向右方向發射，偏離垂直方向從而引起誤差，設α為測船橫搖角；船舶縱向搖擺造成換能器姿態的變化，使發射波束相對船舶向前 方或向后方斜射，偏離垂直方向從而引起誤差，設β為測船縱搖角。對海底是平坦的地形，船舶橫向與縱向一般同時發生，兩者綜合對測深有下列關系:d=Sm*cos a *cos β(1-1)式中，Sm為實測水深值，d為真實深度。傳統的改正方法是配置姿態傳感器又稱涌浪濾波器，它是為測深船體或水中拖體的動態變化而設計。目前世界上姿態傳感器的主要型號有英國TSS公司生產的DMS2-05系列產品和挪威公司生產的MRU等系列產品。高精度姿態傳感器能夠同時測量出載體的垂蕩、橫搖和縱搖幅度，將傾斜角度實時測量值傳入計算機利用公式1-1，通過軟件計算對其垂直改正。這種方法在地勢平坦的海底改正效果還是明顯的，但是在挖泥區、泊位港區和深水航道測量中，由于地形變化劇烈，用此計算辦法改正，精度就沒有保證，甚至出現錯誤水深。且高精度姿態傳感器主要依靠進口，價格較高，常規水深測量上應用有局限性
技術實現思路
本技術為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種GPS無驗潮水深測量測桿豎直實時控制裝置，該裝置能夠實現測深船隨浪流搖擺，而船側測桿始終保持豎直狀態，從而是GPS定位塊和聲納發射器保持在同一垂線上，可充分發揮GPS-RTK高精度三維定位的優勢，避免計算傾斜改正，真實反映海底地形，提高測深精度。本技術為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是:一種GPS無驗潮水深測量測桿豎直實時控制裝置，該控制裝置包括:I)固接在測深船一側的固定架；2)固接在所述固定架外側的撓流罩；3)設置在所述撓流罩內的搖臂，所述搖臂的上端固接有上夾板，下端固接有下夾板，所述搖臂的上端連接有橫向電動缸和縱向電動缸，所述橫向電動缸和所述縱向電動缸成直角布置，它們的一端各通過一球鉸與所述搖臂的上端連接，它們的另一端各通過一球鉸與所述固定架連接；所述搖臂的下端部通過虎克鉸鏈與支板連接，所述支板固接在所述撓流罩的內下部;4)穿裝在所述搖臂內的測桿，所述測桿被所述上夾板和所述下夾板夾持，上端安裝有GPS定位塊，下端安裝有聲納發射器；5)安裝在測深船上的姿態方位傳感器；6)安裝在測深船上的微型控制計算機；所述微型控制計算機采集來自所述姿態方位傳感器的橫搖信號和縱搖信號，并生成橫向移動控制信號和縱向移動控制信號，傳輸給所述橫向電動缸和所述縱向電動缸，所述橫向電動缸和所述縱向電動缸通過伸縮將所述測桿牽引到豎直位置。所述橫向電動缸和所述縱向電動缸上分別安裝有位移傳感器，所述微型控制計算機還采集來自所述位移傳感器的測桿位移反饋信號，并結合采自所述雙軸傾角傳感器的橫搖信號和縱搖信號對所述橫向電動缸和所述縱向電動缸進行閉環控制。所述微型控制計算機為工控機。所述姿態方位傳感器為雙軸傾角傳感器。所述位移傳感器為直線位移傳感器。本技術具有的優點和積極效果是:采用集中控制方式，用一臺工控機實現全部控制功能，采用雙軸傾角傳感器和全閉環控制結構，通過測定測桿在X，y兩個方向上的傾角，通過計算，控制橫向、縱向驅動電缸，將測桿牽引到豎直狀態，并使其保持豎直狀態，使GPS-RTK測量實現高精度。本技術扭力大，可達1000KN ;工作可靠，滿足精度和速度要求，抗干擾能力強；結構精巧，安裝拆卸方便；便于維護，適應海上工作環境；成本低，比傳統依靠進口設備便宜一半以上，且功能更加實用，性價比高。附圖說明圖1為本技術的結構示意圖；圖2為本技術控制系統的結構框圖。圖中:1.GPS定位塊，2.上夾板，3.橫向電動缸，4.搖臂，5.撓流罩，6.虎克鉸鏈，7.下夾板，8.支架，9.測桿，10.聲納發射器，11.支板，12.錨鏈卡環，13.固定架，14.擋塊， 15.鎖緊螺栓，16.縱向電動缸，17.球鉸。具體實施方式為能進一步了解本技術的
技術實現思路
、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下:請參閱圖1 圖2，一種GPS無驗潮水深測量測桿豎直實時控制裝置，該裝置包括:I)固接在測深船一側的固定架13，固定架13通過鎖緊螺栓15和錨鏈固定在測深船的一側，錨鏈與固定架13通過錨鏈卡環12連接，兩個錨鏈卡環12分別安裝在固定架13的底部兩側；2)固接在固定架13外側的撓流罩5 ；3)設置在撓流罩5內的搖臂4，搖臂4的上端固接有上夾板2，下端固接有下夾板7,下夾板7通過支架8固定在搖臂4的下端；搖臂4的下端部與支板11通過虎克鉸鏈6連接，支板11固接在撓流罩4的內下部;搖臂4的上端連接有橫向電動缸3和縱向電動缸16,橫向電動缸3和縱向電動缸16成直角布置，它們的一端各通過一球鉸17與搖臂4的上端連接，它們的另一端各通過一球鉸17與固定架13連接，固定架13上設有固定擋塊14，球鉸17連接在擋塊14上。上述電動缸含伺服電機及驅動器，由Moog公司生產，型號為J884—001。伺服電動缸行程為445mm,最大速度為555mm / s,最大推力為20.5kN,抗回轉方式為外部抗回轉。所采用的滾珠絲桿直徑為32mm,導程為20mm,最大回隙0.1mm.同步帶減速比為2:1。伺服電動缸所配電機為Moog永磁同步伺服電機,型號為G464—926,內置剎車。電機參數如下:電機極數:12額定功率:2.6kff額定轉速:3OOOrpm電壓:400V轉子慣量:0.00068kg.τα電阻:2.8Q電感:0.0106H反饋方式:Resolver,1024 線伺服驅動器型號為DS2000 14 / 42，可用于驅動無刷直流電機和永磁同步電機，具有速度閉環和力矩閉環兩種控制模式，可接受±IOV模擬信號控制。4)穿裝在搖臂4內的測桿9，測桿9并被上夾板2和下夾板7夾持，上端安裝有GPS定位塊I，下端安裝有聲納發射器10，5)安裝在測深船上的姿態方位傳感器；在本實施例中使用本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種GPS無驗潮水深測量測桿豎直實時控制裝置，其特征在于，該控制裝置包括：1）固接在測深船一側的固定架；2）固接在所述固定架外側的撓流罩；3）設置在所述撓流罩內的搖臂，所述搖臂的上端固接有上夾板，下端固接有下夾板，所述搖臂的上端連接有橫向電動缸和縱向電動缸，所述橫向電動缸和所述縱向電動缸成直角布置，它們的一端各通過一球鉸與所述搖臂的上端連接，它們的另一端各通過一球鉸與所述固定架連接；所述搖臂的下端部通過虎克鉸鏈與支板連接，所述支板固接在所述撓流罩的內下部；4）穿裝在所述搖臂內的測桿，所述測桿被所述上夾板和所述下夾板夾持，上端安裝有GPS定位塊，下端安裝有聲納發射器；5）安裝在測深船上的姿態方位傳感器；6）安裝在測深船上的微型控制計算機；所述微型控制計算機采集來自所述姿態方位傳感器的橫搖信號和縱搖信號，并生成橫向移動控制信號和縱向移動控制信號，傳輸給所述橫向電動缸和所述縱向電動缸，所述橫向電動缸和所述縱向電動缸通過伸縮將所述測桿牽引到豎直位置。

【技術特征摘要】
1.種GPS無驗潮水深測量測桿豎直實時控制裝置，其特征在于，該控制裝置包括: O固接在測深船一側的固定架； 2)固接在所述固定架外側的撓流罩； 3)設置在所述撓流罩內的搖臂，所述搖臂的上端固接有上夾板，下端固接有下夾板， 所述搖臂的上端連接有橫向電動缸和縱向電動缸，所述橫向電動缸和所述縱向電動缸成直角布置，它們的一端各通過一球鉸與所述搖臂的上端連接，它們的另一端各通過一球鉸與所述固定架連接； 所述搖臂的下端部通過虎克鉸鏈與支板連接，所述支板固接在所述撓流罩的內下部； 4)穿裝在所述搖臂內的測桿，所述測桿被所述上夾板和所述下夾板夾持，上端安裝有GPS定位塊，下端安裝有聲納發射器； 5)安裝在測深船上的姿態方位傳感器； 6 )安裝在測深船上的微型控制計算機；所述微型控制計算機采集來自所述姿態方位傳感器的橫搖信號和縱搖信號，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：高瑩，劉瑞恒，諶業良，段樹林，倪文軍，李鐵良，周朝杰，
申請(專利權)人：天津水運工程勘察設計院，交通運輸部天津水運工程科學研究院，
類型：實用新型
國別省市：