专利名称：数控扫描式激光测速云台的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种激光测速装置，具体涉及一种用于对靠岸和系泊过程中的船 舶进行测速、测距的装置。
背景技术：
采用岸基的船舶平行靠岸监测系统对船舶靠岸过程进行监测和辅助，是目前航运 业可以用以减少船舶靠岸事故的重要手段。目前业内只有基于固定激光测距传感器的岸基 船舶靠岸监测系统(以下称为“固定式系统”)，此类系统假设激光测距传感器可能照射到 的靠岸船只船壳为一个规则平面，然后基于两个或三个激光反射测距点，判断靠岸船只的 离岸距离，靠岸速度，靠岸角度以及运动趋势。其监测原理可以归纳为“被动反射的点监测 原理”。然而这样的假设，一般仅适用于大型油轮的监测应用。在很多海运应用场合中，被 测船壳为异型而非规则平面，即使有规则平坦部分也因为潮位与船舶吃水深度变动而大幅 上下变动。由此极大地限制了“固定式系统”岸基船舶靠岸监测系统在航运业的应用范围。目前也有采用将激光传感器安装在垂直升降平台上来的方式来弥补固定“固定式 系统”的不足，我们称为“升降式系统”。此类系统将激光测速装置被安装在位于码头外测 的升降平台上，根据来船情况通过平台的升降操作来调节激光测距传感器的高度，以寻找 船壳上的合适监测点。此类系统所采用的垂直升降台在港口腐蚀性环境中维护十分困难， 且需要繁复的人工操作，容易产生失误；其原理还是“被动反射的点监测原理”，不能适应各 种船壳形状。
发明内容本实用新型的目的是提供一种适用于绝大多数岸基船舶靠岸监测应用的，不受目 标船只标高变化与船壳形状影响实现目标船只自动跟踪测速测距的激光测速云台。为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种数控扫描式激光测速云台， 包括基座、机身及设置在机身内的激光测距传感器，机身上与所述激光测距传感器配合开 设有透射窗口，所述机身由转动驱动装置驱动，与所述基座间构成转动连接结构，转动轴水 平设置，所述激光测距传感器的出射光线转动后相对水平面形成的夹角的极限值为0° 士90°。上文中，机身为壳体式结构，激光测距传感器设置在机身内，以避免恶劣工作环境 的影响，透射窗口供激光束和反射光线通过，可以在其上设置光学玻璃，在保护机身内器件 的同时，包括激光束的透射。机身转动后，激光束出射方向向上或向下偏转，与水平面形成 夹角，该夹角的变化范围根据使用场合确定，例如，可以是水平至向下偏转60°，也可以是 向上偏转30°至向下偏转60°，还可以是水平至向下偏转90°，其中，相对水平面的最大 偏转角为其极限角，一般在0° 士90°。上述技术方案中，机身与基座间的转动连接结构为，在基座上固定设置有一对支 架，机身经转动轴与两侧的支架转动连接。[0008]所述转动驱动装置包括设置在支架一侧的步进电机(或伺服电机)和减速器，步 进电机的输出轴经减速器连接驱动所述转动轴。所述转动轴的一端设有旋转编码器。上述技术方案中，云台在转动时，同步输出激光测距与角度坐标，并可根据角度反 馈用步进电机(或伺服电机)相应调整云台方向。在上述方案的基础上，也可以通过增加转动轴和驱动结构实现数控水平扫描功 能，但仍属于本实用新型的保护范围之中。本实用新型的工作原理是在使用时，本实用新型的机身以步进电机(或伺服电 机)驱动上下转动进行自动连续扫描，根据激光测距传感器及编码器反馈的距离_角度坐 标自动寻找目标，在捕捉到目标后，对目标进行跟踪，同时实时计算，目标船只的距离、速度 和靠岸角度。云台可以通过集成电控系统及软件程序实现全自动操作。与本实用新型配合， 还可以通过设置网络连接(有线网络或无线网络)与监控中心配合构成网络监控系统。本 适用新型使用的激光测距传感器与编码器为现有技术，但与步进电机(或伺服电机)组合 使用，以交互式扫描方式定位靠岸船舶为新型应用。由于现有技术方案相比，本实用新型的优点是1、由于本实用新型的扫描式激光测速云台具有可精确控制转动的机身，对目标船 只的轮廓自动连续扫描并进行“线监测”，自动检测潮位，自动寻找目标，自动跟踪目标，同 时实时计算出目标的速度和靠岸角度；由此提出了“主动搜索线监测原理”，成功解决了“固 定式系统”及“升降式系统”所面临的问题。2、本实用新型适用范围广可适用于各种船壳形状的目标船只监测，船只标高变 化极大、气候条件极恶劣的场合也能可靠工作。由于既可垂直扫描，也可水平扫描，因此，大 大扩展了激光测速、测距应用的功能和范围；兼容性好兼容现有用于船舶靠岸漂移监测的固定式靠岸监测系统；可靠性高无人值守自动连续扫描监控；安装不受潮位影响性价比佳功能上可兼作潮位监测使用，避免重复投入设备；扩展性优可根据实际需要定制策略和参数。3、本实用新型使用自动化数控云台，带动激光测距传感器主动扫描并追踪被测船 舶的截面；然后以测得船舶界面轮廓，判断船舶的离岸距离，靠岸速度，靠岸角度以及运动 趋势。这个系统的监测原理不受船壳异型或者船壳标高变化的影响。此外本系统安装在港 口最高水位之上，其安装也不受潮位影响。因此运用本原理的港口激光测速测距系统适用 于绝大多数港口岸基船舶靠岸监测应用，从而实现将岸基船舶平行靠岸监测系统应用到整 个航运业。
图1是本实用新型实施例的结构示意图；图2是图1的左视图；图3是图1的俯视图；图4是实施例中的云台在激光靠泊系统中的应用示意图。其中1、基座；2、支架；3、垫块；4、步进电机；5、光学玻璃；6、减速器；7、激光测距传感器；8、转动轴；9、旋转编码器；10、机身；11、电气箱。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述实施例参见图1至图3所示，一种数控扫描式激光测速云台，包括基座1、机身10 及设置在机身内的激光测距传感器7，机身上与所述激光测距传感器配合开设有透射窗口， 其上覆盖有光学玻璃5，所述机身由转动驱动装置驱动，与所述基座间构成转动连接结构， 转动轴水平设置，所述激光测距传感器的出射光线转动后相对水平面形成的夹角的极限值 为 0° 士90°。本实施例中，机身10与基座1间的转动连接结构为，在基座1上固定设置有一对 支架2，机身经转动轴8与两侧的支架2转动连接，为减小振动，可以设置一对垫块3。所述 转动驱动装置包括设置在支架一侧的步进电机4和减速器6，步进电机4的输出轴经减速 器6连接驱动所述转动轴8。在所述转动轴8的另一端设有旋转编码器9。在基座1的背 侧设置有电气箱，用于容纳和保护控制电路。参见附图4，本实例的数控扫描式激光测速云台可以应用于自动扫描船舶激光靠 岸监测系统中船舶激光靠岸监测系统，包括1.数控扫描式激光测速云台；控制角度的精度可达0.018°，监测驱动角度的精 度小于0.1°，响应时间为毫秒级。高精度激光传感器，100-500米各型测距传感器，精度为 厘米级2. MMCS-LIS多功能现场终端；接收各种传感器型号，内置控制逻辑，响应智能指 令；船舶激光靠岸监测系统整合各种传感器、控制设备、计算设备、信息系统，以全自 动操作为港口用户提供可靠的靠泊相关参考。工作人员启动中心终端电源后，靠岸系统管理软件自动启动。当需要进行船舶靠 岸作业时，只需要选择相应的泊位，输入相应航次信息，系统即开始监测。系统首先读取水位，并开始对水位以上的空间进行快速扫描；在确定靠岸船只的 大致位置后，对被测船只截面轮廓进行连续跟踪扫描，并根据测得轮廓的位置及位置变化， 计算出船只的靠岸角度，船头-船尾靠岸速度，离岸距离和运动趋势；将测得结果自动存 储，显示，发布在各终端上，直到被测船只离开码头。在此过程中，所有监测数据将于各级报 警预设值进行比较，发现报警就通过预设策略在所有终端和渠道上进行发布，例如各终端 显示屏，声光报警器，打印机，以及其他远程信息系统等。
权利要求一种数控扫描式激光测速云台，包括基座(1)、机身(10)及设置在机身(10)内的激光测距传感器(7)，机身(10)上与所述激光测距传感器(7)配合开设有透射窗口，其特征在于所述机身(10)由转动驱动装置驱动，与所述基座(1)间构成转动连接结构，转动轴(8)水平设置，所述激光测距传感器的出射光线转动后相对水平面形成的夹角的极限值为0°～±90°。
2.根据权利要求1所述的数控扫描式激光测速云台，其特征在于机身(10)与基座 (1)间的转动连接结构为，在基座(1)上固定设置有一对支架(2)，机身(10)经转动轴(8) 与两侧的支架(2)转动连接。
3.根据权利要求2所述的数控扫描式激光测速云台，其特征在于所述转动驱动装置 包括设置在支架⑵一侧的步进电机⑷和减速器(6)，步进电机⑷的输出轴经减速器 (6)连接驱动所述转动轴(8)。
4.根据权利要求3所述的数控扫描式激光测速云台，其特征在于在所述转动轴(8) 的一端设有旋转编码器(9)。
5.根据权利要求1或3所述的数控扫描式激光测速云台，其特征在于机身在转动时， 同步输出距离-角度坐标。
专利摘要本实用新型公开了一种数控扫描式激光测速云台，包括基座、机身及设置在机身内的激光测距传感器，机身上与所述激光测距传感器配合开设有透射窗口，其特征在于所述机身由转动驱动装置驱动，与所述基座间构成转动连接结构，转动轴水平设置，所述激光测距传感器的出射光线转动后相对水平面形成的夹角的极限值为0°～±90°。由于本实用新型的扫描式激光测速云台具有可精确控制转动的机身，对目标船只的轮廓自动连续扫描并进行“线监测”，自动检测潮位，自动寻找目标，自动跟踪目标，同时实时计算出目标的速度和靠岸角度。
文档编号G01P3/36GK201707345SQ20102022841
公开日2011年1月12日 申请日期2010年6月18日 优先权日2010年6月18日
发明者夏为民, 汤国平, 虞伟, 邱翔, 陈祖慎 申请人:智达工程技术(苏州)有限公司;虞伟;汤国平