专利名称：水池假底布置定位装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种海洋工程技术领域的装置，具体是一种用于海洋工程的水池
假底布置定位装置。
背景技术：
海洋工程水池是海洋工程研究的重要设备，主要担负着海洋结构物模型试验的任 务，在海洋工程研究中发挥着举足轻重的作用。为了模拟不同水深的海洋环境，海洋工程水 池通常都会安装整体可升降的大面积假底。通过假底的升降，可以调节不同的试验水深，从 而模拟不同水深的海洋环境。 在模型试验中，假底用以模拟真实海洋环境中的海底。在实际中，海洋结构物大多 通过锚泊系统定位，其锚链的一端固定在海洋结构物上，另一端，固定在海底。在模型试验 中，会将根据试验縮尺关系计算出锚链在假底上的坐标，并在假底上找到对应的点，作为模 型试验锚泊系统的海底锚泊点。 在模型试验准备阶段，需要在假底上找到各个锚链的锚泊点，并做好标记，便于试 验时布置锚链。通常的做法是先将假底升出水面，然后在假底上量尺、划线、定位，找到锚泊 点，并做相应标记。这种方法简单、直观，但操作非常繁琐，通常需要由3-4人在假底上操 作，且其精度较低。本发明就是为了改善现有的定位方法，减少人力消耗，降低劳动强度，提 高定位精度。 经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN1658216记载了一种"用于高尔 夫球场的电子辅助系统"，包括手持式电脑PDA、 GPS接收器以及预装于手持式电脑PDA内 的电子地图，该电子地图包括高尔夫球场的草地、球洞及障碍区等地形特征，GPS接收器与 手持式电脑PDA连接，GPS接收器接收GPS卫星信号，并将该GPS卫星信号进行变频、解码、 运算，转换成经纬度数据，手持式电脑PDA将该经纬度数据与预装的电子地图的相应位置 相对应，在显示屏上显示，并计算该位置与球洞、障碍区之间的距离，显示于手持式电脑PDA 的显示屏上。该系统用于高尔夫球场对球员帮助很大，但其精度相对较低，反应较慢，而且 结构复杂、价格昂贵。此外，难以满足海洋工程研究具有室内小范围操作、精度要求高等特 点。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种水池假底布置定位装置，该装置 是结构简单、操作快捷、维护方便、精度较高、工作稳定的海洋工程水池假底布置定位装置， 利用激光直线传播的特点，由两部无级变速电动机驱动，可以精确地在假底上指示任意坐 标的位置。 本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括激光发射头、二维平面运动导 轨、两个变速电动机、两个导轨位置传感器和控制系统，其中二维平面运动导轨悬挂在水 池假底的垂直上方，第一变速电动机和第二变速电动机分别沿半径方向和周长方向活动设置于二维平面运动导轨上，激光发射头固定设置于第二变速电动机的下方并正对水池假 底，第一导轨位置传感器和第二导轨位置传感器分别固定设置于第一变速电动机和第二变 速电动机上并与控制系统的输入端相连接以输入坐标位置信号，控制系统分别与激光发射 头、第一变速电动机和第二变速电动机的控制端相连接以输出控制信号。 所述的二维平面运动导轨包括固定导轨和旋转导轨，其中固定导轨为圆环结 构，旋转导轨为直线状结构且两端分别活动设置于固定导轨上，所述第一变速电动机滑动 设置于圆环形导轨上进行圆周运动，该第一变速电动机与旋转导轨的一端相连接以带动旋 转导轨绕圆环形导轨的圆心旋转；所述第二变速电动机滑动设置于旋转导轨上进行直线运 动。 所述的控制系统包括采集模块、比较模块、反馈模块和遥控模块，其中采集模 块与导轨位置传感器相连接并接收坐标位置信号并进行模数转换生成当前坐标，采集模块 内设有无线电发射器并将当前坐标经无线电发射器输出至遥控模块，比较模块与采集模块 的输出端相连接以接收当前坐标与目标坐标相比较并输出比较结果至反馈模块，反馈模块 接收比较结果并分别输出控制信号至两个变速电动机，使激光发射头逐步移向目标位置， 反馈模块内设有无线电接收器接收遥控模块输出的控制指令。 所述的遥控模块包括坐标显示屏、控制按钮、无线电接收器和无线电发射器，其 中无线电接收器通过无线电与控制系统的采集模块相连，接收其发出的坐标位置信号，并 将其显示在坐标显示屏上。控制按钮与无线电发射器相连接，可控制无线电发射器发射控 制信号到控制系统的反馈模块，反馈模块根据接收到的信号控制两个变速电动机沿导轨滑 动，使激光发射头逐步移向目标位置。 本发明的工作原理为由一个圆环形导轨和一个半径方向的导轨组合而成的二维 平面运动导轨水平安装在假底正上方，由两个无级变速电动机驱动。其中一个电动机沿圆 环形导轨运动，带动半径方向旋转导轨沿圆环形导轨的圆心旋转。另一个电动机沿半径方 向导轨运动，可以到达导轨范围内的任意位置。 一个激光发射头固定在后一个无级变速电 动机上，可随电动机在水平面内任意运动。激光发射头垂直向下安装，发射直线激光束，照 射在正下方的水池假底上。通过与电脑相连的位置传感器，可以获得两个电动机在导轨上 的位置，进而计算得出激光头的精确坐标位置。由此，可以根据需要控制两个电动机运动， 使激光头到达指定的坐标位置。从而，通过激光束在假底上指示相应的位置。用此方法，可 以非常方便地找到任意坐标点在假底上的位置。另外，遥控模块可以控制电脑程序，移动激 光头的位置，并及时显示激光头当前的位置，使得该装置的使用更简单、方便。
与现有的假底人工定位方式相比，本装置精度高、操作简单、快捷、节省人力。与其 他领域应用的GPS定位等装置相比，本装置结构简单，实用性强，造价低廉，精度较高。
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明俯视图。
图3为图2局部放大示意图一。
图4为图2局部放大示意图二。
图5为实施例控制流程图。
具体实施例方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行 实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施 例。 如图1所示，本实施例包括海洋工程水池假底1、激光发射头2、二维平面运动导 轨3、第一变速电动机4、第二变速电动机5、第一导轨位置传感器6、第二导轨位置传感器7 和控制系统8，其中二维平面运动导轨3悬挂在水池假底的垂直上方，第一变速电动机和 第二变速电动机分别沿半径方向和周长方向活动设置于二维平面运动导轨3上，激光发射 头2固定设置于第二变速电动机5的下方并正对水池假底，第一导轨位置传感器6和第二 导轨位置传感器7分别固定设置于第一变速电动机4和第二变速电动机5上并与控制系统 8的输入端相连接以输入坐标位置信号，控制系统8分别与激光发射头2、第一变速电动机 和第二变速电动机的控制端相连接以输出控制信号。 如图2-4所示，所述的二维平面运动导轨3包括固定导轨9和旋转导轨10，其中 固定导轨9为圆环结构，旋转导轨10为直线状结构且两端分别活动设置于固定导轨9上， 所述第一变速电动机滑动设置于圆环形导轨上进行圆周运动，该第一变速电动机与旋转导 轨10的一端相连接以带动旋转导轨10绕圆环形导轨的圆心旋转；所述第二变速电动机滑 动设置于旋转导轨10上进行直线运动。 如图3所示，第一变速电动机4与旋转导轨10固定连接，第一变速电动机4沿固 定导轨9滑动时，可带动旋转导轨IO绕旋转导轨中心支点15转动。安装时要求旋转导轨 IO与水平面平行。 如图4所示，激光发射头2固定安装在第二变速电动机5上，其发射光的方向应竖 直向下。 所述的控制系统8包括采集模块11、比较模块12、反馈模块13和遥控模块14， 其中采集模块11与导轨位置传感器相连接并接收坐标位置信号并进行模数转换生成当 前坐标，采集模块11内设有无线电发射器16并将当前坐标经无线电发射器输出至遥控模 块14，比较模块12与采集模块11的输出端相连接以接收当前坐标与目标坐标相比较并输 出比较结果至反馈模块13，反馈模块13接收比较结果并分别输出控制信号至第一变速电 动机4、第二变速电动机5，使激光发射头2逐步移向目标位置，反馈模块13内设有无线电 接收器17接收遥控模块14输出的控制指令。 所述的遥控模块14包括坐标显示屏、控制按钮、无线电接收器和无线电发射器， 其中无线电接收器通过无线电与控制系统8的采集模块11相连，接收其发出的坐标位置
信号，并将其显示在坐标显示屏上。控制按钮与无线电发射器相连接，可控制无线电发射器
发射控制信号到控制系统8的反馈模块13，反馈模块13根据接收到的信号控制第一变速电
动机4、第二变速电动机5沿导轨滑动，使激光发射头2逐步移向目标位置。 如图5所示，为控制系统中控制软件的工作流程示意图。用户首先输入目标坐标
值，然后系统会自动检测两个无级变速电动机的位置，并通过一定的坐标转换关系得到激
光发射头的当前坐标，比较当前坐标与目标坐标的差距，根据不同情况控制两个电机在导
轨上运动。在电机运动时，同时进行坐标获取与比较，直到激光发射头的位置达到目标坐标值.
权利要求
一种水池假底布置定位装置，其特征在于包括激光发射头、二维平面运动导轨、两个变速电动机、两个导轨位置传感器和控制系统，二维平面运动导轨悬挂在水池假底的垂直上方，第一变速电动机和第二变速电动机分别沿半径方向和周长方向活动设置于二维平面运动导轨上，激光发射头固定设置于第二变速电动机的下方并正对水池假底，第一导轨位置传感器和第二导轨位置传感器分别固定设置于第一变速电动机和第二变速电动机上并与控制系统的输入端相连接以输入坐标位置信号，控制系统分别与激光发射头、第一变速电动机和第二变速电动机的控制端相连接以输出控制信号。
2. 根据权利要求1所述的水池假底布置定位装置，其特征是，所述的二维平面运动导 轨包括固定导轨和旋转导轨，其中固定导轨为圆环结构，旋转导轨为直线状结构且两端 分别活动设置于固定导轨上，所述第一变速电动机滑动设置于圆环形导轨上进行圆周运 动，该第一变速电动机与旋转导轨的一端相连接以带动旋转导轨绕圆环形导轨的圆心旋 转；所述第二变速电动机滑动设置于旋转导轨上进行直线运动。
3. 根据权利要求l所述的水池假底布置定位装置，其特征是，所述的控制系统包括采 集模块、比较模块、反馈模块和遥控模块，其中采集模块与导轨位置传感器相连接并接收 坐标位置信号并进行模数转换生成当前坐标，采集模块内设有无线电发射器并将当前坐标 经无线电发射器输出至遥控模块，比较模块与采集模块的输出端相连接以接收当前坐标与 目标坐标相比较并输出比较结果至反馈模块，反馈模块接收比较结果并分别输出控制信号 至两个变速电动机，使激光发射头逐步移向目标位置，反馈模块内设有无线电接收器接收 遥控模块输出的控制指令。
4. 根据权利要求3所述的水池假底布置定位装置，其特征是，所述的遥控模块包括坐 标显示屏、控制按钮、无线电接收器和无线电发射器，其中无线电接收器通过无线电与控 制系统的采集模块相连，接收其发出的坐标位置信号，并将其显示在坐标显示屏上。控制按 钮与无线电发射器相连接，可控制无线电发射器发射控制信号到控制系统的反馈模块，反 馈模块根据接收到的信号控制两个变速电动机沿导轨滑动，使激光发射头逐步移向目标位 置。
全文摘要
一种海洋工程技术领域的水池假底布置定位装置，包括激光发射头、二维平面运动导轨、两个变速电动机、两个导轨位置传感器和控制系统，其中二维平面运动导轨悬挂在水池假底的垂直上方，两个变速电动机分别沿半径方向和周长方向活动设置于二维平面运动导轨上，激光发射头固定设置于第二变速电动机的下方并正对水池假底，两个导轨位置传感器分别固定设置于两个变速电动机上并与控制系统的输入端相连接以输入坐标位置信号，控制系统分别与激光发射头和变速电动机的控制端相连接以输出控制信号。本发明结构简单、操作快捷、维护方便、精度较高、工作稳定的海洋工程水池假底布置定位装置，可以精确地在假底上指示任意坐标的位置。
文档编号G01M10/00GK101710022SQ200910310209
公开日2010年5月19日 申请日期2009年11月23日 优先权日2009年11月23日
发明者杨建民, 王敏声, 田新亮, 魏跃峰 申请人:上海交通大学