用于大型设备均载调平的低功耗分布式智能刚性支撑系统

本发明涉及工程均载调平领域，具体讲的是一种用于大型设备均载调平的低功耗分布式智能刚性支撑系统。

背景技术：

1、在轮船以及大型厂房等重工领域，重达几十吨甚至几百吨的大型设备在装载时，其支撑平台有支撑和均载调平的需求，同时由于起重机操作精度低、设备自重、支撑点变化、材料应力和设备形状等因素，使得均载和调平难度大，影响装载过程甚至设备功能以及使用精度。传统各类机械支撑一般只有承载功能，无法检测工作高度和承载力大小，更不具备组网协调分析的能力。除此之外，设备型号不同，大小体积重量都有所不同，对刚性支撑的需求不同，不可能给每一种型号的设备都单独设计一套刚性支撑。因此，需要设计一种使用方便且能有效提高均载调平效率的刚性支撑，减小设备微小形变带来的影响。

2、例如在船用领域，通常将各类动力机械设备集成安装在一个大型平台(浮筏)上进行整体隔振，该过程中，浮筏是否水平且各支撑点受力均衡至关重要，影响浮筏上动力机械设备的使用，例如筏上轴系设备不对中现象。在安装阶段，需要将浮筏调整至水平后增加隔振器，传统机械支撑只能提供承载作用，且使用起来比较复杂，不能反馈作用点受力和高度信息，更不具备在组网模式下数据整合分析的功能。

3、申请号为202021190008.6的中国专利，公开了一种大型零件平面调整装置，该专利提供一种承载力大、调平效率高的大型零件平面调整装置，包括底座、转台、称重传感器、显示器和升降装置，其中支撑座上安装有圆锥滚子轴承，从而能转动的安装在所述支撑座上。该平面调整装置承载对细长类零件在平面位置调整中，能够完成支撑承载的作用。

4、上述调整装置虽然能起到支撑和调平的作用，但还是存在如下缺陷：

5、1.在起重机吊起大型设备准备降到上述装置时，由装置顶部受力面积小以及装置下部的滚珠轴承，装置容易发生侧滑进而导致设备安装失败；

6、2.上述装置顶部并无动接设置，使得装置顶部产生竖直方向以外的力，这在一定程度上会影响称重传感器的测量精度；

7、3.液压装置造价高、环境适应性差、系统复杂、安装不便且不能长时间提供支撑力；

8、4.该装置采用三个称重传感器共同支撑的方式，几十吨或者几百吨的承载范围需要三个体积很大的称重传感器，这会使得整个设备失去使用便捷性。

9、国际公布号为wo 2016/184210 a1的中国专利，公布了一种支脚称重传感器，包括支脚，其特征在于支脚中设置了称重传感器。

10、上述支脚称重传感器虽然可以完成支撑以及测量重力的作用，但是由于不能调节高度，因此该装置对现场环境的适应性比较差。

11、此外，上述两装置均不具备人机交互、称重传感器可拆卸配置、分布式组网协同等智能化功能。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种用于大型设备均载调平的低功耗分布式智能刚性支撑系统。

2、为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：

3、用于大型设备均载调平的低功耗分布式智能刚性支撑系统，包括主站和分布式智能刚性支撑单元，所述分布式智能刚性支撑单元包括组网模式和独立工作模式，在独立工作模式下，所述分布式智能刚性支撑单元用于独立支撑目标设备并进行实时重力检测，在组网模式下，所述分布式智能刚性支撑单元有多个且分别位于目标设备的多个作用点下方，多个分布式智能刚性支撑单元用于共同对目标设备进行支撑，所述分布式智能刚性支撑单元具有高度调节和重量检测的功能，并将实时高度和受力反馈结果发送给主站，所述主站用于根据各作用点下分布式智能刚性支撑单元的受力反馈、高度反馈以及作用点位置坐标信息，以力矩平衡为基础，解算目标设备的整体受力和重心关键信息，根据均载调平最优受力标准结合测距模块的距离反馈，计算出各刚性支撑需要调高或调低的高度，并将相应操作建议反馈到需要调节的分布式智能刚性支撑单元上。

4、进一步的，所述分布式智能刚性支撑单元包括支撑模块、测距模块、称重模块、供电模块和人机交互模块，所述供电模块用于进行供电，所述支撑模块用于对设备进行支撑，称重模块用于对支撑模块进行称重以及向人机交互模块进行受力反馈，所述测距模块用于检测支撑模块的高度位置，所述人机交互模块在组网模式下与主站完成无线数据交互，为分布式测量提供数据源，实现高度预警、超载预警和电量预警，实时显示刚性支撑高度、承载力、电量、故障信息以及对操作人员的建议。

5、进一步的，所述支撑模块包括支撑上座、支撑下座、支撑螺杆和手柄，其中，支撑上座下表面开设有凹槽，支撑螺杆上端位于凹槽内且顶部为与顶部凹槽配合连接的凸弧面，支撑螺杆下端与支撑下座上的称重模块螺纹连接，所述支撑螺杆外侧水平设置有多个手柄，通过旋转支撑螺杆能调节支撑上座的高度，所述支撑下座上设置有测距模块，所述测距模块用于检测支撑螺杆的高度以及向人机交互模块进行反馈。

6、进一步的，所述人机交互模块包括蜂鸣器、显示屏、控制器和wifi模块，所述控制器能结合测距模块的距离反馈、称重模块的受力反馈以及供电模块电量反馈，控制蜂鸣器实现高度预警、超载预警和电量预警；显示屏能实时显示刚性支撑高度、承载力、电量、故障信息以及对操作人员的建议，对操作人员的建议包括提醒作用点是否空载、超载和刚性支撑需要调高或调低；wifi模块用于在组网模式下提供无线数据传输接口；控制器还用于实现称重信号采集、处理、数据存储以及工作模式切换的功能，在组网模式下通过wifi模块与主站完成无线数据交互，为分布式测量提供数据源。

7、进一步的，所述wifi模块在独立工作模式下处于关闭状态，在组网模式下处于开启状态，并提供主从站间的无线数据传输接口。

8、进一步的，所述控制器能根据预设的测距模块阈值范围，判定实时距离反馈是否超过阈值范围，若是则控制蜂鸣器发出超载预警，所述人机交互模块选取以lora低功耗局域网无线标准为核心的wifi模块模块。

9、本发明采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：

10、本发明采用的分布式智能刚性支撑单元中的多种外设的数据反馈和整合大大增加了刚性支撑的智能化程度和人机交互水平，结合激光测距传感器的距离反馈、称重传感器的受力反馈以及航模电池电量反馈，蜂鸣器可实现多种预警功能；显示屏能实时显示刚性支撑高度、承载力、电量、故障信息以及对操作人员的建议等，涉及提醒作用点是否空载、超载和刚性支撑需要调高还是调低等方面；wifi模块在组网模式下提供无线数据传输接口；控制器实现称重信号采集、处理、数据存储以及工作模式切换的功能，在组网模式下通过wifi模块与主站完成无线数据交互，为分布式测量提供数据源，使得刚性支撑可组网完成分布式测量，可以适用于大型设备的均载调平。

11、下面结合附图和实例对本发明进行详细说明。

技术特征：

1.用于大型设备均载调平的低功耗分布式智能刚性支撑系统，其特征在于，包括主站和分布式智能刚性支撑单元，所述分布式智能刚性支撑单元包括组网模式和独立工作模式，在独立工作模式下，所述分布式智能刚性支撑单元用于独立支撑目标设备并进行实时重力检测，在组网模式下，所述分布式智能刚性支撑单元有多个且分别位于目标设备的多个作用点下方，多个分布式智能刚性支撑单元用于共同对目标设备进行支撑，所述分布式智能刚性支撑单元具有高度调节和重量检测的功能，并将实时高度和受力反馈结果发送给主站，所述主站用于根据各作用点下分布式智能刚性支撑单元的受力反馈、高度反馈以及作用点位置坐标信息，以力矩平衡为基础，解算目标设备的整体受力和重心关键信息，根据均载调平最优受力标准结合测距模块的距离反馈，计算出各刚性支撑需要调高或调低的高度，并将相应操作建议反馈到需要调节的分布式智能刚性支撑单元上。

2.根据权利要求1所述的用于大型设备均载调平的低功耗分布式智能刚性支撑系统，其特征在于，所述分布式智能刚性支撑单元包括支撑模块、测距模块、称重模块、供电模块和人机交互模块，所述供电模块用于进行供电，所述支撑模块用于对设备进行支撑，称重模块用于对支撑模块进行称重以及向人机交互模块进行受力反馈，所述测距模块用于检测支撑模块的高度位置，所述人机交互模块在组网模式下与主站完成无线数据交互，为分布式测量提供数据源，实现高度预警、超载预警和电量预警，实时显示刚性支撑高度、承载力、电量、故障信息以及对操作人员的建议。

3.根据权利要求2所述的用于大型设备均载调平的低功耗分布式智能刚性支撑系统，其特征在于，所述支撑模块包括支撑上座、支撑下座、支撑螺杆和手柄，其中，支撑上座下表面开设有凹槽，支撑螺杆上端位于凹槽内且顶部为与顶部凹槽配合连接的凸弧面，支撑螺杆下端与支撑下座上的称重模块螺纹连接，所述支撑螺杆外侧水平设置有多个手柄，通过旋转支撑螺杆能调节支撑上座的高度，所述支撑下座上设置有测距模块，所述测距模块用于检测支撑螺杆的高度以及向人机交互模块进行反馈。

4.根据权利要求2所述的用于大型设备均载调平的低功耗分布式智能刚性支撑系统，其特征在于，所述人机交互模块包括蜂鸣器、显示屏、控制器和wifi模块，所述控制器能结合测距模块的距离反馈、称重模块的受力反馈以及供电模块电量反馈，控制蜂鸣器实现高度预警、超载预警和电量预警；显示屏能实时显示刚性支撑高度、承载力、电量、故障信息以及对操作人员的建议，对操作人员的建议包括提醒作用点是否空载、超载和刚性支撑需要调高或调低；wifi模块用于在组网模式下提供无线数据传输接口；控制器还用于实现称重信号采集、处理、数据存储以及工作模式切换的功能，在组网模式下通过wifi模块与主站完成无线数据交互，为分布式测量提供数据源。

5.根据权利要求4所述的用于大型设备均载调平的低功耗分布式智能刚性支撑系统，其特征在于，所述wifi模块在独立工作模式下处于关闭状态，在组网模式下处于开启状态，并提供主从站间的无线数据传输接口。

6.根据权利要求4所述的用于大型设备均载调平的低功耗分布式智能刚性支撑系统，其特征在于，所述控制器能根据预设的测距模块阈值范围，判定实时距离反馈是否超过阈值范围，若是则控制蜂鸣器发出超载预警；所述人机交互模块选取以lora低功耗局域网无线标准为核心的wifi模块模块。

技术总结
本发明涉及一种用于大型设备均载调平的低功耗分布式智能刚性支撑系统，包括主站和分布式智能刚性支撑单元，分布式智能刚性支撑单元中的多种外设的数据反馈和整合大大增加了刚性支撑的智能化程度和人机交互水平，结合激光测距传感器的距离反馈、称重传感器的受力反馈以及航模电池电量反馈，蜂鸣器可实现多种预警功能；显示屏能实时显示刚性支撑高度、承载力、电量、故障信息以及对操作人员的建议等；WiFi模块在组网模式下提供无线数据传输接口；控制器实现称重信号采集、处理、数据存储以及工作模式切换的功能，在组网模式下通过WiFi模块与主站完成无线数据交互，为分布式测量提供数据源，可以适用于大型设备的均载调平。

技术研发人员：施亮,刘志伟,程光辉,刘松,胡泽超
受保护的技术使用者：中国人民解放军海军工程大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16