专利名称：海难搜救系统抗摇装置及其方法
技术领域：
本发明涉及到海难搜救领域，特别涉及到海难搜救系统抗摇装置及其方法。
背景技术：
在海难搜救系统中，搜救平台主要用于海上目标图像信息的采集。由于图像处理数学方法上的滞后性，摄像头传递的海上搜救信息很难在背景环境和搜救目标都是处于动态的环境下采集到图像信息。此外，由于大多为陆用电视监控设备，挪到船艇上存在着云台旋转不平滑、指向精度差、船舶摇摆状态下不适用、不耐海上盐雾环境等诸多严重缺陷，难以满足用户的使用要求。搜救船在海上搜救过程中往往是在环境比较恶劣的情况下进行的，搜救船的动态特性使得放置摄像头的平台始终处于不稳定的状态。申请号为201020108446的专利申请文件公开了一种组合多种光电传感器的船载搜索取证一体化设备，包括陀螺稳定平台、光电传感装置、电气驱动单元、显示控制单元；陀螺稳定平台为包括方位座和俯仰包的两轴结构；俯仰包设置在方位座的上面，可绕方位座中的方位轴水平转动；光电传感装置包括搜索灯、可见光摄像机和红外热像仪，搜索灯安设在俯仰框架一侧，可见光摄像机和红外热像仪安设在俯仰框架另一侧，光电传感装置绕俯仰框架的俯仰轴俯仰运转；陀螺稳定平台配置有陀螺装置并与设置在舱内的电气驱动单元、显控单元电分别连接。
发明内容
本发明的目的在于提供一种海难搜救系统抗摇装置及其方法，通过采用特殊的结构设计，从而实现本发明的目的。本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现海难搜救系统抗摇装置，其特征在于，包括平衡稳定平台和控制系统，所述平衡稳定平台的横轴方向和纵轴方向分别连接有一控制系统；所述平衡稳定平台包括转盘、内环和外环，所述转盘上安装有摄像头，内环通过纵轴方向的内环轴连接第一伺服电动机，外环通过横轴方向的外环轴连接第二伺服电动机， 所述第一伺服电动机和第二伺服电动机内置绝对型编码器；所述控制装置包括一上位控制器，上位控制器的一端连接陀螺仪，所述陀螺仪安装于平衡稳定平台上，上位控制器的另一端连接绝对型编码器。在本发明的一个实施例中，所述平衡稳定平台采用相互独立的双轴双闭环控制。在本发明的一个实施例中，所述内环和外环的转动范围小于45度，摄像头的转动范围为0-360度。在本发明的一个实施例中，所述摄像头通过夹具安装固定于转盘上，所述转盘通过平台主轴连接步进电机。在本发明的一个实施例中，所述平衡稳定平台的底部安装有一稳定系统，所述稳定系统包括固定连接的铁平衡块和铅平衡块以及平衡箱体，平衡箱体内盛放有阻尼油，阻尼油中设置有一叶轮，叶轮通过连接柱与铁平衡块相连。一种海难搜救系统抗摇方法，其特征在于，所述方法的步骤如下1)安装于平衡稳定平台横轴和纵轴方向的陀螺仪实时测量平台实际转动的角度， 然后经A/D转换器反馈给上位控制系统；2)两个伺服电动机内置的绝对型编码器实时检测的两个伺服电动机的转角输出数据并反馈到上位控制器；3)上位控制器通过计算陀螺仪和伺服电动机转角差，再次输出给控制信号到伺服电动机，精确的调整平衡稳定平台的位置，使得平衡稳定平台的重心方向始终指向地球的重力加速度方向。本发明的有益效果在于采用双轴伺服电机驱动控制，提供了一个稳定的平衡稳定平台，在海难环境比较恶劣的情况下，也能隔离船舶运动引起的扰动，消除抖动，从而提供稳定的图像输出。
图1为本发明所述的海难搜救系统抗摇装置的俯视图。图2为本发明所述的海难搜救系统抗摇装置的电器示意图。图3为本发明所述的海难搜救系统抗摇装置的结构示意图。
具体实施例方式为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式
，进一步阐述本发明。如图1、图2和图3所示，本发明所述的海难搜救系统抗摇装置，包括平衡稳定平台和控制系统，所述平衡稳定平台的横轴方向和纵轴方向分别连接有一控制系统；所述平衡稳定平台采用相互独立的双轴双闭环控制，包括转盘4、内环2和外环1， 所述转盘4上安装有摄像头，内环2通过纵轴方向的内环轴3连接第一伺服电动机，外环通过横轴方向的外环轴5连接第二伺服电动机，所述内环2和外环1的转动范围小于45度， 所述转盘4通过平台主轴6连接步进电机7，从而带动摄像头转动，摄像头的转动范围为 0-360度；第一伺服电动机和第二伺服电动机内置绝对型编码器；所述控制装置包括一上位控制器，上位控制器的一端连接陀螺仪，所述陀螺仪安装于平衡稳定平台上，上位控制器的另一端连接绝对型编码器。所述平衡稳定平台的底部安装有一稳定系统，所述稳定系统包括固定连接的铁平衡块9和铅平衡块8以及平衡箱体10，平衡箱体10内盛放有阻尼油11，阻尼油11中设置有一叶轮12，叶轮12通过连接柱与铁平衡块9相连。一种海难搜救系统抗摇方法，所述方法的步骤如下1)安装于平衡稳定平台横轴和纵轴方向的陀螺仪实时测量平台实际转动的角度， 然后经A/D转换器反馈给上位控制系统；2)两个伺服电动机内置的绝对型编码器实时检测的两个伺服电动机的转角输出数据并反馈到上位控制器；3)上位控制器通过计算陀螺仪和伺服电动机转角差，再次输出给控制信号到伺服电动机，精确的调整平衡稳定平台的位置，使得平衡稳定平台的重心方向始终指向地球的重力加速度方向。 以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求
1.海难搜救系统抗摇装置，其特征在于，包括平衡稳定平台和控制系统，所述平衡稳定平台的横轴方向和纵轴方向分别连接有一控制系统；所述平衡稳定平台包括转盘、内环和外环，所述转盘上安装有摄像头，内环通过纵轴方向的内环轴连接第一伺服电动机，外环通过横轴方向的外环轴连接第二伺服电动机，所述第一伺服电动机和第二伺服电动机内置绝对型编码器；所述控制装置包括一上位控制器，上位控制器的一端连接陀螺仪，所述陀螺仪安装于平衡稳定平台上，上位控制器的另一端连接绝对型编码器。
2.根据权利要求1所述的抗摇海难搜救系统，其特征在于，所述平衡稳定平台采用相互独立的双轴双闭环控制。
3.根据权利要求1所述的抗摇海难搜救系统，其特征在于，所述内环和外环的转动范围小于45度，摄像头的转动范围为0-360度。
4.根据权利要求1所述的抗摇海难搜救系统，其特征在于，所述摄像头通过夹具安装固定于转盘上，所述转盘通过平台主轴连接步进电机。
5.根据权利要求1所述的抗摇海难搜救系统，其特征在于，所述平衡稳定平台的底部安装有一稳定系统，所述稳定系统包括固定连接的铁平衡块和铅平衡块以及平衡箱体，平衡箱体内盛放有阻尼油，阻尼油中设置有一叶轮，叶轮通过连接柱与铁平衡块相连。
6.一种海难搜救系统抗摇方法，其特征在于，所述方法的步骤如下1)安装于平衡稳定平台横轴和纵轴方向的陀螺仪实时测量平台实际转动的角度，然后经A/D转换器反馈给上位控制系统；2)两个伺服电动机内置的绝对型编码器实时检测的两个伺服电动机的转角输出数据并反馈到上位控制器；3)上位控制器通过计算陀螺仪和伺服电动机转角差，再次输出给控制信号到伺服电动机，精确的调整平衡稳定平台的位置，使得平衡稳定平台的重心方向始终指向地球的重力加速度方向。
全文摘要
本发明公开了一种海难搜救系统抗摇装置及其方法，所述抗摇装置包括平衡稳定平台和控制系统，所述平衡稳定平台的横轴方向和纵轴方向分别连接有一控制系统；平衡稳定平台在交流伺服电动机控制系统的控制下，可以将两方向轴(X和Y)转动到平台重心指向重力加速度的稳定位置。本发明的有益效果在于采用双轴伺服电机驱动控制，提供了一个稳定的平衡稳定平台，在海难环境比较恶劣的情况下，也能隔离船舶运动引起的扰动，消除抖动，从而提供稳定的图像输出。
文档编号H04N5/232GK102420975SQ20111034039
公开日2012年4月18日 申请日期2011年11月1日 优先权日2011年11月1日
发明者姬军豪, 孙振, 岳虎, 应士君, 施朝健, 杨丹萍, 王胜正, 莫剑英, 许开宇, 许虎, 赵冰洁, 陈建彪, 陈锦标 申请人:上海海事大学