r>[0042] 倾斜仪设置在粧架上，以实时测量粧架倾斜量
[0043] 计算控制中心，其与倾斜仪数据相接，实时提取粧架倾斜量，并通过建模方式根据 粧架的相对固定尺寸和粧架倾斜量来确定粧架上各个刻度相对于红点的相对高，从而确定 粧顶标尚。
[0044] 计算控制中心的具体通过如下原理来实现：
[0045]由于，粧架在前俯和后仰的过程中，是绕着一个旋转轴转动的。首先，通过相应的 建模系统从数据库中调取打粧船的尺寸数据，并建立相应的船固坐标系。如图1所示在船 固坐标系下，该旋转轴是固定不变的。
[0046] 据此，建模系统从数据库中提取打粧船上粧架的尺寸以及其与打粧船的设置位置 关系，以此计算粧架与打粧船之间旋转轴的转轴支点在船固坐标系中三维坐标。
[0047] 同时，根据测距仪与打粧船的位置关系，计算出两测距仪的中心在船固坐标系中 三维坐标。
[0048] 若在下方某一测距仪前方的粧架上做刻度，计算控制中心中的建模系统通过测距 仪测得刻度与测距仪之间的距离，再根据刻度与测距仪的距离，结合测距仪的中心在船固 坐标系中三维坐标，计算出粧架上刻度各个刻度值在船固坐标系中三维坐标。
[0049] 再者，由于在粧架旋转的过程中，整个所做的刻度尺是绕着过刻度本身垂直于旋 转轴的平面与旋转轴的交点0旋转的。由此计算控制中心中的建模系统结合刻度值以及转 轴支点在船固坐标系中三维坐标，计算出旋转中心〇的三维坐标。
[0050] 最后，建模系统根据上述得到的旋转中心0的三维坐标、各个刻度值的三维坐标 等数据，建立粧架上刻度值与工程坐标系下的高程之间的关系模型。继而建立起刻度值和 工程坐标系下高程系统的一个转换关系，以此实现粧架刻度值和其工程坐标系下的工程坐 标的双向转换。
[0051] 其中，建立粧架上刻度值与工程坐标系下的高程之间的关系模型的原理过程如 下：
[0052] 首先在直粧情况下，利用测距仪在刻度上找到和测距仪中心等高的B点，以B点作 为直粧情况下的基准点，建模系统借助于船固坐标下红点高（即测距仪红外线打在粧架刻 度上的高度数值，在直粧情况下即为B点高度值）和刻度值，将刻度尺上的各刻度值的对应 工程坐标系下的高反算出来；
[0053] 接着，在仰粧或俯粧的情况下，建模系统根据粧架旋转的角度，结合旋转轴支点的 船固坐标和测距仪的船固坐标，以及原直粧情况下的基准点B的坐标，可以计算出俯粧或 仰粧情况下，基准点B向上或向下移动的竖直距离；
[0054] 最后，再结合刻度值以及粧架旋转的角度，确定其它刻度值的竖直高度，据此将红 点高传递到粧架刻度上，建立粧架上刻度值与工程坐标系下的高程之间的关系模型，基于 该关系模型建立起刻度值和工程坐标系下高程系统的一个转换关系，以此实现粧架刻度值 和其工程坐标系下的工程坐标的双向转换。
[0055] 针对上述的方案，以下通过一具体实例来进一步的说明。
[0056] 在打粧时，对于仰、俯粧倾斜度的控制主要是靠粧架的倾斜度来确定的，粧架的俯 仰变化绕着打粧船前的两粧架支撑轴旋转，对应的打粧船前方承载粧体重量的轨道则绕着 粧架两支撑轴点间轴线上某点〇旋转。为获取各个刻度相对于红点的相对高，可以分直粧、 仰粧、俯粧三种情况来讨论：
[0057] 如图2所示，在直粧情况下，可在刻度上找到和测距仪等高的B点，B点作为直粧 情况下的基准点，其高度和红点高相等，其他各个刻度的高可根据其相对于基准点的刻度 值来确定。
[0058] 对于仰粧，当粧架呈仰态时，和红点等高的基准点将由B1点变为J1点，若能将B1 同J1间的距离计算出来，则根据刻度值和粧架仰角就可计算各个刻度的高程值。由于B1 同J1间的距离S B1J1是倾斜角a仰和〇点和B点间距离S0B的函数，粧架倾斜角a仰可以通 过倾斜仪获取；而〇、B两点之间的距离5。8可以根据其船固坐标计算得到，在船固坐标系中， 旋转中心0点的X(]、h。坐标和粧架旋转中心的坐标相等，并已知，测距仪的三维坐标（x。，yc， h。）已知，测距仪到刻度处的B点距离通过测量得到，则&已知。则由此可得：
[0059]
(1)[0060] 直粧情况下，轨道BC和0B之间的夹角为：
[0061] … （2)
[0062] 在粧架俯仰变化的过程中，其中桩恕卜的点夕间的距离是不变的，则SQB等于S _， 当仰角为a仰时，等腰三角形A 0BB1的底角
由于Z OBC =Z 0B1C1，则： '5
[0067] 根据 S0B可计算出 S BB1:S BB1= 2*S 0B*sin( a 仰 /2)， (5)
[0068] 则根据正弦定理有 r'广、 koJ
[0069]其中SBU1是S。8、a _、a仰的函数，将3、4、5三个式子带入6式化简得其具体函数 公式为：
[0070]
[0071] 俯粧的情况同仰粧的情况十分类似，同理可得：
[0072]
[0073] 在直粧情况下，在刻度上找到和测距仪等高的B点，以B点作为直粧情况下的基准 点，借助于船固坐标下红点高和刻度值，可以将刻度尺上的各刻度的对应工程坐标系下的 高反算出来。
[0074] 在仰粧或俯粧的情况下，与测距仪中心等高的基准点在刻度尺上发生了变化，由 直粧下的B点变化到J2和J1点。结合两支点的船固坐标和测距仪的船固坐标，以及原直 粧情况下的基准点B的坐标，可以计算出俯粧和仰粧情况下，新基准点与原直粧情况下基 准点B之间的变化的距离，如此可将刻度和测距仪中心高重新联系起来，以此为停锤作以 参考。
[0075] 由此，在轨道上做刻度时，以直粧下的基准点B为基准原点，向上为正、向下为负。 若刻度值为K ;工程坐标系下刻度值K对应的工程系下的高程为H，a w、a {(?为粧架在直粧 情况下旋转过的角度，1%为测距仪激光中心的高，则可建立刻度值K与工程坐标系下的高 程之间的关系模型，具体如下：
[0076] 直粧时：H = K+h红；(9)
[0077] 仰粧时：H = (K+SB1J1) *cos ( a 仰）+h红；(10)
[0078] 俯粧时：H = (K-S_) *cos ( a 俯）+h红；(11)
[0079]由此，计算控制中心根据上述的关系模型，将工程坐标系下的粧顶标高与轨道刻 度建立一固定的转换关系。由此，计算控制中心通过倾斜仪提取粧架的倾斜量，再基于该固 定的转换关系，能够精确确定粧顶标尚。
[0080] 上述的关系模型是将粧架上的刻度值与工程坐标系中高程的互相转化，在实际打 粧过程中，为了实现准确停锤，应获取粧顶最低点的标高。由于粧顶最低点和刻度之间还 有一定的间隙，在粧架的倾斜时，这一间隙对最终所得到的粧顶标高有一定的影响。因此， 最终确定粧顶标高时，还需考虑粧顶最低点和其对应刻度之间的间隙在一定倾斜角度下所 带来的影响。
[0081] 如上图3所示，在仰粧时，粧顶最低点b对应的刻度为B，最低点到刻度处的距离若 为SbB，仰角为a w，则粧顶最低点b与B点处的标尚尚差为：
[0082] h^Sy^sir^a 仰）（12)
[0083] 仰粧的粧顶标尚为：
[0084] H仰=H+h (13)
[0085] 由此，计算控制中心中的建模系统根据公式（13)建立仰粧修正模型，对基于上述 仰粧关系模型确定的粧顶标高进行修正，消除粧顶最低点和其对应刻度之间的间隙对粧顶 标尚确定精确影响，从而精确确定仰粧粧顶最低点的标尚。
[0086] 在俯粧时，如图4所示，粧顶最低点a和其对应刻度A之间的距离为SaA，俯角为a ?，则粧顶最低点a与刻度A处的高差为：
[0087] h2= S aA*sin ( a 俯）（14)
[0088] 俯粧的粧顶标尚为：
[0089] H俯=H_h2 (15)
[0090] 由此，计算控制中心中的建模系统根据公式（15)建立俯粧修正模型，对基于上述 俯粧关系模型确定的粧顶标高进行修正，消除粧顶最低点和其对应刻度之间的间隙对粧顶 标尚确定精确影响，从而精确确定俯粧粧顶最低点的标尚。
[0091] 仰粧计算标高的方法一般默认的粧架刻度的读数是替打下边缘（和粧顶平齐）对 应的刻度，当潮位比较高，粧顶打的比较低时，读取替打下边缘对应的刻度比较困难，此时 可读取替打上边缘的读数（如图3中C点处的刻度）