一种辅助平台对接系统的激光对接监测装置

1.本发明涉及一种辅助平台对接系统的激光对接监测装置，属于水下平台对接技术领域。


背景技术：

2.为了实现水下装置运动的精准控制，通常采用运动装置上的齿轮与轨道上的齿条配合实现装置运动的驱动，此时当水下运动装置需要跨越两个间断的轨道时，要求两段轨道上的齿条精准对接，才可以确保运动装置上的齿轮平稳地通过两段齿条交接位置，完成运动装置从一个平台运动到另一个平台的功能。为了实现水下轨道的精准对接，尤其是在密闭狭小的水下空间中进行设备的移动时，需要一套可靠的对接监测装置，通过完整的监测和反馈系统，帮助整套对接系统更精确有效地完成轨道的对接。
3.对接监测设备在汽车、船舶、航空、纺织等各制造行业都有大量应用，需要根据实现功能、工作环境和工作精度等要求来选择高效、可靠、耐用和性价比高的方法及设备。例如流水线常用的光电传感器、电容电感接触开关等来辅助流水线上各环节的对接和反馈工作位置信息等，航空工业中飞机空中加油时为保证加油枪头和输油口的快速准确对接运用了光电传感器及摄像头辅助等。然而在水下进行两个设备平台的精准对接时，由于水下相对复杂的环境和低能见度，对这类装置有了更高的要求：更高的防水等级，保证长时间放置在水中不会进水损坏；耐腐蚀，主要是保证传感器及摄像头等精密器件不会被腐蚀，可以保持较长时间的工作寿命，以及安装支架等不会因受腐蚀而导致光电设备的定位功能失效；设备的监测效果受环境影响小，在低能见度以及水流的影响下仍能很好的实现位置监测功能；方便拆卸和维护，试验人员在水下操作不方便，简单可靠的安装方式有助于后期设备的更换和维护；信息传输的稳定，与水下对接监测装置的供电和信号传输，需考虑水对信息传输的影响等等。针对上述辅助平台对接系统的激光对接监测装置的特殊工作特性和功能需求，目前尚未有成熟的解决方案。


技术实现要素：

4.本发明为了解决上述背景技术中提到的现有技术针对辅助平台对接系统的激光对接监测装置的特殊工作特性和功能需求，目前尚未有成熟的解决方案的技术问题，提出一种辅助平台对接系统的激光对接监测装置，设计一款安装在两段平台轨道侧边的水下激光对接监测装置，可以使试验平台和转运平台在水下实现精准的对接，为进行下一步平台上设备转运操作提供条件。当转运平台移动到试验平台附近时，通过摄像头观察激光透过监测器定位孔板在监测器反射板上的光斑有无情况，判断两个平台的相对位置，并以此为依据远程调整平台位置，保证在人为监控的情况下实现远程水下平台精准安全的对接工作。
5.本发明提出一种辅助平台对接系统的激光对接监测装置，包括试验平台部分的定位孔板组件和转运平台的激光组件和摄像头组件，
6.所述试验平台部分的定位孔板组件包括监测板支座、两个监测器定位孔板、监测器反射板和试验平台支架，所述监测板支座垂直安装在试验平台支架的一侧，所述监测板支座上安装有两个监测器定位孔板和监测器反射板；
7.所述转运平台的激光组件和摄像头组件包括激光发射器、调节套、摄像头和转运平台支架；所述激光发射器套在调节套内，并固定，所述调节套和摄像头安装固定在转运平台支架上。
8.优选地，所述调节套通过固定板固定在激光器支座上。
9.优选地，所述摄像头通过摄像头支座支座固定在转运平台支架上。
10.优选地，激光器支座和摄像头支座也通过螺栓套件固定在转运平台支架上。
11.优选地，所述监测器反射板涂为哑光黑色，用来反射激光器发出的光线，反射点能够被激光发射器后方的摄像头拍摄到。
12.优选地，所述试验平台支架和转运平台支架为导轨支架，工字钢结构且横截面的尺寸参数一致。
13.优选地，所述激光发射器选用能够长时间水下工作的高功率细光发射源，有线供电，该发射器的激光功率高水下穿透能力强，同时光线较细，能够保证对接的精度。
14.优选地，所述摄像机选用能够长时间水下工作的水下摄像机，安装有高分辨率的广角镜头，摄像机通过数据线连接地面上的电脑，在进行试验平台和转运平台的对接时，通过电脑显示器屏幕实时接收摄像头的图像信号。
15.优选地，两个监测器定位孔板安装在监测器反射板的一侧，每个监测器定位孔板2上均设计有定位孔。
16.本发明所述的辅助平台对接系统的激光对接监测装置的有益效果为：
17.1.装置安装简单方便。各装置均是通过安装支架固定在两个平台的导轨支架上，安装支架的位置可以调整，调整好后使用螺栓组固定，方便拆卸和维护。
18.2.激光对接准确且稳定。如图7是激光对接原理示意图，根据数学定理：两点可连成一条直线，也类似于常用的枪械的机械瞄具和飞行器激光制导原理，设计了一款通过激光穿过两孔的监测装置来确定两个平台的相对位置关系，只有当两段轨道的方向、相对位置完全精确对正时，一侧轨道上的激光才可以同时穿过两个定位孔板上的定位孔，在监测器反射板上留下光斑。该装置没有复杂的传感器和控制设计，只需要一套定位板和防水的激光器、摄像头即可完成平台导轨支架的对接监测任务，准确且装置稳定可靠。
19.3.兼顾设计。本发明在进行对接和位置判断时，选用摄像头进行辅助。由于进行水下对接工作，工作状况和环境相对复杂，使用传统的电容距离开关等限位传感器，在水下难以保证工作的稳定性，通过摄像机实时监测水下的对接状况以及工作环境，提高了对接工作的安全及稳定性，摄像机一方面可以判断激光是否穿过两个定位孔，另一方面也可以实时监测水下的情况，相比全自动对接装置而言，可以有效减少设备在水下不可预知状况的发生。
附图说明
20.构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
21.在附图中：
22.图1是本发明所述的一种辅助平台对接系统的激光对接监测装置的整体示意图，分为左右两个部分，左边是试验平台部分的定位孔板组件，右边是转运平台的激光组件和摄像头组件；
23.图2是试验平台部分的定位孔板组件的结构示意图以及局部放大部分；
24.图3是试验平台部分的定位孔板组件爆炸图(不含试验平台支架4和配套螺栓组件)；
25.图4是转运平台的激光组件和摄像头组件的结构示意图以及局部放大部分；
26.图5是转运平台的激光组件和摄像头组件的爆炸图(不含转运平台支架4和配套螺栓组件)；
27.图6是监测器定位孔板的立体图；
28.图7是激光对接原理示意图。
29.附图标记：1
‑
监测板支座，2
‑
监测器定位孔板，3
‑
监测器反射板，4
‑
试验平台支架，5
‑ꢀ
激光发射器，6
‑
调节套，7
‑
激光器支座，8
‑
调节套固定板，9
‑
摄像头，10
‑
摄像头支架，11
‑ꢀ
转运平台支架；
30.固定各支架、定位板等使用的螺栓套件：12
‑
六角螺栓gb
‑
t5780
‑
2000m8x25，13
‑
六角螺母gb
‑
t6170_f
‑
2000m8x1.25，14
‑
平垫圈gb
‑
t95
‑
2002 m8；固定调节套的螺栓套件： 15
‑
内六角螺栓gb
‑
70.1
‑
2000m8x35，16
‑
弹簧垫圈gb859
‑
87m8，17
‑
顶紧螺丝 gb
‑
t77
‑
2000m6x10。
具体实施方式
31.以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明：
32.具体实施方式一：参见图1
‑
7说明本实施方式。本实施方式所述的辅助平台对接系统的激光对接监测装置，包括试验平台部分的定位孔板组件和转运平台的激光组件和摄像头组件。
33.所述试验平台部分的定位孔板组件包括监测板支座1、两个监测器定位孔板2、监测器反射板3和试验平台支架4，所述监测板支座1垂直安装在试验平台支架4的一侧，所述监测板支座1上安装有两个监测器定位孔板2和监测器反射板3，两个监测器定位孔板2 安装在监测器反射板3的一侧，每个监测器定位孔板2上均设计有定位孔。
34.所述转运平台的激光组件和摄像头组件包括激光发射器5、调节套6、摄像头9和转运平台支架11；所述激光发射器5套在调节套6内，并固定，所述调节套6和摄像头9安装固定在转运平台支架11上。
35.所述调节套6通过固定板8固定在激光器支座7上。所述摄像头9通过摄像头支座10 支座固定在转运平台支架11上。激光器支座7和摄像头支座10也通过螺栓套件固定在转运平台支架11上。
36.如附图2和3所示，监测板支座1用来和试验系统的平台支架4连接，通过5个m8 六角螺栓12以及配套的m8六角螺母13、平垫圈14来固定。监测板支座1用来安装三块监测板，包括两块监测器定位孔板2和一块监测器反射板3，也是用m8螺栓套件安装固定。
37.按图4和图5所示，激光组件和摄像头分别通过各自的支架安装固定在转运平台支
架 11上，激光发射器5套在调节套6内，使用顶紧螺丝17来固定。调节套6通过固定板8 再固定在激光器支座7上，固定方式为m8的内六角螺栓套件。激光器支座7和摄像头支座10也通过螺栓套件固定在转运平台支架11上。
38.整个装置的使用过程和各部分零件的功能及特点：
39.所述监测器反射板3涂为哑光黑色，用来反射激光器5发出的光线，反射点可以被激光发射器5后方的摄像头10拍摄到。试验平台支架4和转运平台支架11为各平台的导轨支架，工字钢结构且横截面的尺寸参数一致。
40.所述激光发射器5选用可长时间水下工作的高功率细光发射源，有线供电，该发射器的激光功率高水下穿透能力强，同时光线较细，可以保证对接的精度。
41.所述摄像机10选用可以长时间水下工作的水下摄像机，安装有高分辨率的广角镜头。摄像头通过数据线连接地面上的电脑，在进行试验平台和转运平台的对接时，可以通过显示器实时接收摄像头的图像信号。
42.摄像头的作用主要有以下两点：
43.①
观测激光发射器5发出的激光是否穿过两块监测器定位孔板2打在了监测器反射板3上，如果摄像头可以拍到反射板3上的激光点，说明两平台的支架已经对齐(水平方向和竖直方向均对齐)；
44.②
可以实时观察对接过程中的水下环境和设备运行状况，检测两平台支架之间的位置关系，同时也可以判断是否对接成功。
45.本发明所述装置的工作环境是水下，需要对各电子装置以及安装固定支架的工作稳定性做试验前检查，如检查激光发射器5的功率、摄像头9的运行状况和焦距、各安装支架的位置和角度。
46.本装置的具体使用流程为：首先开启激光发射器5和摄像头9，调整转运平台的位置，通过摄像头9传输的图像显示激光已经射到监测器定位孔板2上后进行转运平台的位置微调，直到激光可以穿过两个监测器定位孔板2的定位孔，在监测器反射板3上出现漫反射的激光点时，说明试验平台和转运平台的导轨支架已经对接完成，只需向前推动平台即可，在此推动过程中需确保在监测器反射板3可以一直观察到反射点。
47.本发明所述装置的安装过程：左右两个部分可以分别安装，但是在最后螺栓固紧前需进行位置校准和相互配合。首先将监测板支座1安装在试验平台支架4上，可以预先固定紧。将监测器定位孔板2和监测器反射板3安装在监测板支座1上，该过程螺栓不用固紧。将激光发射器5固定在调节套6上，激光发射器5水平后用顶紧螺丝16固紧，激光器支座 7也可先固紧在转运平台支架11上。安装监测器定位孔板2时，要求两个监测器定位孔板 2的安装需非常准确，即两孔轴线保持重合，这直接影响激光对接装置的对接精度。安装激光发射器5需保证发出的激光方向和两个监测器定位孔板2的孔的圆心连线相互平行。可以打开激光发射器5，确保在固紧过程中在监测器反射板3可以一直看到激光反射点，依次固紧监测器定位孔板2和调节套固定板8。摄像头9的安装位置需要保证可以观测到最靠近激光发射器5的整个监测器定位孔板2的面以及最后的监测器反射板3的左侧部分，通过摄像头支架9调节其左右位置。可以开启摄像头9和激光发射器5，在设备处于工作状态下进行摄像头9的固紧工作。
48.以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详
细说明。所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，还可以是上述各个实施方式记载的特征的合理组合，凡在本发明精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。