一种用于船舶吊机的平台的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种吊机的平台，特别涉及一种用于船舶吊机的平台，属于船舶工程
技术领域。
【背景技术】
[0002] 船舶吊机是舰船的重要组成部分，船舶吊机工作的稳定性直接影响到设备运载的 安全性，为了提高船舶吊机运载的稳定性与可靠性，船舶吊机对其承载平台有了更高的要 求。
[0003] 在多种动力传动方式中，绳驱动有噪声低、清洁、不需润滑、减震、易于安装和维护 费用较低的优点。绳驱动并联机构是一种新型的机构，不仅具有一般绳驱动机构的优点，并 且由于驱动器可以安装在底座上，不需要杆作支撑，因此结构简单、惯性小。除此之外，该机 构还具有较高的刚度、定位精度，较大的平动工作空间和较快的运动速度等特点，因此，近 年来在国外得到重视和研究，并被应用于机械制造、大型射电望远镜、轮船制造、虚拟现实 的力反馈装置和触角装置等方面。
[0004] 船舶吊机在运载船舶辅机设备时，会受到各种恶劣环境因素的影响而产生晃动， 从而会产生明显的横摇、纵摇和锤荡运动，尤其是船体在较高海况下的这些大幅度摇摆是 很难补偿的。现在船舶吊机的承载平台系统基本不具有波浪运动补偿功能，使其在恶劣条 件下大幅度晃动，更不用说能够始终保持相对静止状态。这样会在很大程度上影响船舶吊 机运载船舶设备的稳定性与可靠性，从而制约了船舶吊机工作的安全与工作效率，因而不 能满足当今船舶发展的需求。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种提高平稳性的用于船舶吊机的平台。
[0006] 本发明通过以下技术方案予以实现：
[0007] -种用于船舶吊机的平台，平台包括平台装置和用于驱动平台装置运动的伺服驱 动系统；平台装置包括固定支架、数个滚轮、数根绳索、承载平台，固定支架固定设置在船舶 吊机上，数个滚轮均布在固定支架的轮廓上，承载平台设置在固定支架的正下方，承载平台 的轮廓上固定设有数个铰链，数个滚轮、绳索、铰链都一一对应，每根绳索的一端绕过滚轮 与固定支架活动连接，另一端固定在承载平台上对应的铰链；伺服驱动系统包括传感器、控 制系统、伺服电机控制器、数个伺服电机，传感器、控制系统、伺服电机控制器依次连接，传 感器固定设置在承载平台上，传感器包括速度传感器、位移传感器、加速度传感器，上述三 种传感器均分别与控制系统相连，数个伺服电机与数根绳索一一对应连接，伺服电机控制 器分别控制数个伺服电机。
[0008] 本发明通过以下技术方案进一步实现：
[0009] 前述的一种用于船舶吊机的平台，伺服驱动系统的工作步骤如下：
[0010] (1)、船舶航行时，外界风、浪等激振因素对船体产生冲击使其产生摇摆，承载平台 会与船舶一样失去稳定性产生摇摆晃动而改变姿态；设置在承载平台上的三种传感器会分 别检测出承载平台的位移、速度、加速度等变化的数据；
[0011] (2)、步骤（1)中产生的数据传到控制系统，控制系统计算出每根绳索的长度数 据；
[0012] (3)、控制系统将步骤⑵中的数据传输给伺服电机控制器，伺服电机控制器控制 数个伺服电机转动，以调节承载平台在某一时刻的位姿所对应的绳索的长度，使承载平台 保持相对静止。
[0013] 前述的一种用于船舶吊机的平台，控制系统通过以下方法计算出每根绳索的长 度；取承载平台上一个铰链的中心为坐标原点，以铰链中心到承载平台中心的连线为X轴， 以承载平台指向固定支架的矢量为Z轴，以右手法则确定Y轴，以此建立起整个机构的坐标 系；动坐标系0-XYZ建在固定支架上，静坐标系0' -X'Y'Z'建在承载平台上，在动坐标系中 的任一向量R'可以通过坐标变换方法变换到静坐标系中，坐标变换公式为R= [T]R'+P,其 中：T为承载平台姿态的方向余弦矩阵，P为动坐标系原点在静坐标系中的坐标，R为R'变 换到静坐标系中的向量；因此，每根绳索长度矢量^可在静坐标系中表示为
【主权项】
1. 一种用于船舶吊机的平台，其特征在于：所述平台包括平台装置和用于驱动平台装 置运动的伺服驱动系统；所述平台装置包括固定支架、数个滚轮、数根绳索、承载平台，所 述固定支架固定设置在船舶吊机上，所述数个滚轮均布在固定支架的轮廓上，所述承载平 台设置在固定支架的正下方，所述承载平台的轮廓上固定设有数个铰链，所述数个滚轮、绳 索、铰链都一一对应，每根绳索的一端绕过滚轮与固定支架活动连接，另一端固定在承载平 台上对应的铰链；所述伺服驱动系统包括传感器、控制系统、伺服电机控制器、数个伺服电 机，所述传感器、控制系统、伺服电机控制器依次连接，所述传感器固定设置在承载平台上， 所述传感器包括速度传感器、位移传感器、加速度传感器，上述三种传感器均分别与控制系 统相连，所述数个伺服电机与数根绳索一一对应连接，所述伺服电机控制器分别控制数个 伺服电机。
2. 根据权利要求1所述的一种用于船舶吊机的平台，其特征在于：所述伺服驱动系统 的工作步骤如下： 1) 、船舶航行时，外界风、浪等激振因素对船体产生冲击使其产生摇摆，承载平台会与 船舶一样失去稳定性产生摇摆晃动而改变姿态；设置在承载平台上的三种传感器会分别检 测出承载平台的位移、速度、加速度等变化的数据； 2) 、步骤1)中产生的数据传到控制系统，控制系统计算出每根绳索的长度数据； 3) 、控制系统将步骤2)中的数据传输给伺服电机控制器，伺服电机控制器控制数个伺 服电机转动，以调节承载平台在某一时刻的位姿所对应的绳索的长度，使承载平台保持相 对静止。
3. 根据权利要求2所述的一种用于船舶吊机的平台，其特征在于：所述控制系统通过 以下方法计算出每根绳索的长度； 取承载平台上一个铰链的中心为坐标原点，以铰链中心到承载平台中心的连线为X轴，以承载平台指向固定支架的矢量为Z轴，以右手法则确定Y轴，以此建立起整个机构的 坐标系；动坐标系0-XYZ建在固定支架上，静坐标系0' -X'Y'Z'建在承载平台上，在动坐标 系中的任一向量R'可以通过坐标变换方法变换到静坐标系中，坐标变换公式为R= [T] R'+P，其中：T为承载平台姿态的方向余弦矩阵，P为动坐标系原点在静坐标系中的坐标，R 为R'变换到静坐标系中的向量；因此，每根绳索长度矢量^可在静坐标系中表示为
从而得到机构的位置求解计算方程
4. 根据权利要求1或2所述的任意一种用于船舶吊机的平台，其特征在于：所述控制 系统包括D/A转换电路，所述D/A转换电路由缓冲寄存器、二进制计数器、数值检测器、方向 控制电路、比较放大器组成，这五个部件按上述顺序依次连接，所述传感器与缓冲寄存器相 连，所述比较放大器与伺服电机控制器相连。
5. 根据权利要求4所述的一种用于船舶吊机的平台，其特征在于：所述D/A转换电路 工作原理如下： D/A转换电路接收传感器的冲击载荷并转化成为数字信号，以脉宽调制的形式输出模 拟电压；缓冲寄存器存放表示跟随误差的16位反码形式二进制信号，每一个采样周期，发 出一个采样脉冲，将数据总线上的数据和符号读入缓冲寄存器；二进制计数器为加法计数 器，缓冲寄存器的跟随误差经延迟后送入二进制计数器，二进制计数器的最高位为符号位， 用于控制方向，数据置入后，开始加法计数，二进制计数器加之溢出时，二进制计数器所计 脉冲数等于跟随误差绝对值，脉冲宽度与跟随误差成正比；再经过数值检测器，由数值变为 脉宽后，输入方向控制电路，两个有符号位信号控制的与非门输出，就能区别方向，当符号 位为0时，矩形波信号由正端输出，反之，由负端输出；然后信号进入比较放大器，输出直流 指令电压信号，它的幅值表示跟随误差大小。
【专利摘要】本发明公开一种用于船舶吊机的平台，平台包括平台装置和伺服驱动系统；平台装置包括固定支架、数个滚轮、数根绳索、承载平台，固定支架固定设置在船舶吊机上，数个滚轮均布在固定支架的轮廓上，承载平台的轮廓上固定设有数个铰链，每根绳索的一端绕过滚轮与固定支架活动连接，另一端固定在承载平台上对应的铰链；伺服驱动系统包括传感器、控制系统、伺服电机控制器、数个伺服电机，传感器固定设置在承载平台上，伺服电机控制器分别控制数个伺服电机；本发明具有高刚度、定位精度高、具有较大的平动工作空间和较快的运动速度的优点，能够快速响应外力冲击，从而保持船舶吊机承载平台运动时的稳定性。
【IPC分类】B66C23-62, B66C23-18
【公开号】CN104555754
【申请号】CN201410816903
【发明人】方喜峰, 许钦桓, 张思崇, 彭世警, 许风明
【申请人】江苏科技大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月24日