一种用于浮托安装的实时监测系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于海洋工程浮托安装的实时监测系统，涉及桩腿对接缓冲装置(LMU)与上部组块插尖相对位置的实时监测，主要包括：拍摄采集系统和实时处理与显示系统；拍摄采集系统主要包括CCD相机和高反光标志点，高精度CCD相机是图形信息采集设备，高反光标志点是由高反光和吸光材料制成的标志；实时处理采集系统，接收并实时显示、分析和保存所述图形信息，并可以实时解算出插尖与桩腿对接缓冲装置(LMU)的相对位置坐标。本发明对桩腿对接缓冲装置(LMU)位置实时的近景摄影测量，定位清晰，功能明确，结构组成容易实现，因此很好地解决了浮托安装工作中桩腿对接缓冲装置(LMU)与组块插尖的相对位置无法实时准确测量的难题。
【专利说明】一种用于浮托安装的实时监测系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及船舶与海洋工程【技术领域】，尤其涉及一种用于海洋平台浮托安装的实时监测系统。
【背景技术】
[0002]浮托安装是一种新兴的大型组块海上安装的方法，它具有成本低、作业时间短、起重能力大、适用范围广、操作方便安全等特点。海上浮托安装过程涉及到上部模块、驳船和导管架三者间的相对运动，包括进船、位置调整、载荷转移、继续加载和退船一系列复杂过程。
[0003]浮托安装的核心就是上部组块与桩腿对接缓冲装置(LMU)的对接过程。为了保证浮托安装顺利进行，保证安装过程的安全，需要对上部组块与桩腿对接缓冲装置(LMU)的运动进行实时监测，为现场安装指挥提供实时相对运动位置数据及监控画面。此外，海上实际测量作为船舶与海洋工程领域的一种重要研究手段，能够真实反映实际情况中的船舶以及海洋结构物的受力和运动响应。相对于模型试验以及数值模拟，海上实测在数据真实性、可靠性上具有无可比拟的优点，因而，其广泛应用于对数值模拟和模型试验结果的验证。因此，海上实际测量对现场安装和科研工作均具有十分重要的意义。
[0004]现有的图像监控系统均不能满足上述海上实测的特殊要求，仅能够提供现场安装的实时画面，不能实时解算出高精度的相对位置坐标，不能为现场安装决策提供技术支持。同时，由于工作地点位于远离陆地的海洋结构物上，设备安装连接相对不便，环境条件十分恶劣，测量要求较高。这对图像监控系统提出了新的要求，要求能够适应恶劣的海洋环境，能够持续安全可靠的工作。
[0005]因此，本领域的技术人员致力于开发一种用于浮托安装的实时监测系统，解决浮托安装过程中桩腿对接缓冲装置(LMU)相对位置难以实时准确测量的难题。
【发明内容】
[0006]针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是浮托安装过程中桩腿对接缓冲装置(LMU)相对位置难以实时准确测量的问题。本发明所述系统的功能在于在浮托安装过程中捕捉桩腿对接缓冲装置(LMU)的运动，提供精确的实时运动数据，为现场指挥提供技术支持。为了实现这一功能，本发明所述系统通过高清晰度的CCD相机采集图形信息，通过千兆网线传输数据，并利用实时处理软件对图形信息进行实时处理，实时解算出桩腿对接缓冲装置(LMU)相对运动的坐标信息。
[0007]为实现上述目的，本发明提供了一种用于浮托安装的实时监测系统，包括:拍摄采集系统和实时处理与显不系统；所述拍摄米集系统包括CCD相机和闻反光标志点，所述CCD相机依靠千兆网络与处理计算机连接，将采集到的图形信息传输至所述实时处理与显示系统；所述实时处理与显示系统，包括所述处理计算机和实时处理软件，所述处理计算机和所述实时处理软件实时显示、分析并保存图形信号，同时实时解算出桩腿对接缓冲装置与插尖的相对位置。
[0008]进一步地，所述的CXD相机为高精度定焦相机，安放在正对桩腿的位置上，通过所述千兆网络传输数据并实现远程控制。
[0009]进一步地，所述的高反光标志点是圆形的，由吸光布与钻石级反光材料制成，所述圆形标志点保证了在各种恶劣情况下所述桩腿对接缓冲装置位置的准确捕捉。
[0010]进一步地，所述实时处理软件采用近景摄影测量的方法，针对拍摄的照片，利用确定的比例关系，解算出所述桩腿对接缓冲装置与所述插尖之间的所述相对位置，并可以实时显示出现场真实情况；所述实时处理软件具备以下功能:相机参数校验、图像标定、相机控制、采集图像实时显示与记录、部件2D运动和相对距离实时显示与记录。
[0011]本发明所述的一种用于浮托安装的实时监测系统，定位清晰，功能明确，结构组成容易实现，解决了浮托安装过程中桩腿对接缓冲装置(LMU)相对位置难以实时准确测量的难题。
[0012]以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本发明的一个较佳实施例的实时监测系统的工作原理流程示意图；
[0014]图2是本发明的一个较佳实施例的实时监测系统的CCD相机分布示意图；
[0015]图3是本发明的高反光标志点简图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明所述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给出的实施例。
[0017]本发明提供了一种用于浮托安装的实时监测系统，用于海洋工程浮托安装中桩腿对接缓冲装置(LMU)与插尖相对位置实时监测的测量系统。本发明通过以下技术方案实现，主要包括:拍摄采集系统和实时处理与显示系统；拍摄采集系统主要包括CXD相机和高反光标志点，CCD相机是图形信息采集设备，依靠千兆网线与监控计算机连接，将采集到的图形信息传输至监控计算机；高反光标志点是一种特殊的由高反光和吸光材料制成的标志，用于保证在各种恶劣条件下捕捉桩腿对接缓冲装置(LMU)位置。实时处理采集系统，接收并实时显示、分析和保存所述图形信息，并可以实时解算出插尖与桩腿对接缓冲装置(LMU)的相对位置坐标。
[0018]所述的相机，为在特定位置安放的CCD高精度相机，其特点是定焦，清晰度高，拍摄速度快，采集帧数高，并可通过网线传输数据并实现远程控制。同时具有防水、防雷的特点，符合海上使用的标准。
[0019]所述的高反光标志点，由吸光布与钻石级反光材料制成。特殊形状的高反光标志点保证了在各种恶劣海洋条件下桩腿对接缓冲装置(LMU)位置的准确捕捉。
[0020]所述的分析处理软件，可以根据采集的图形信息，实时解算出桩腿对接缓冲装置(LMU)相对运动的坐标信息。该软件具备以下功能:相机参数校验、图像标定、相机控制、采集图像实时显示与记录、部件2D运动(水平、垂直方向)相对距离实时显示与记录。相机参数校验功能指该软件可以对拍摄用CCD相机的内方位参数采集并记录，以消除相机拍摄相片带来的误差。图像标定功能指该软件可以自动或手动指定图像上两点之间的真实距离，并据此确定像素距离与真实距离之间的比例关系。相机控制功能指该软件可以实现对相机开始、结束拍照远程控制，并可以对相机采集帧数、快门速度等参数进行远程调节。采集图像实时显示与记录功能指图像可以实时显示在软件的主界面上，并且在磁盘中记录所采集的所有图像。相对距离实时显示与记录功能指根据相机校验与标定的参数，该软件可以对图像上两运动物体之间的相对距离实时结算，将结果实时显示在软件的主界面上，并记录在磁盘中。
[0021]如图1所示，本发明的主要流程是利用C⑶相机获得高清晰度的图像信息，并通过对获得的图像信息进行分析处理，实时得到上部组块与下部桩腿对接缓冲装置(LMU)之间的相对位置信息，为浮托安装过程提供技术支持。
[0022]如图2所示，在运输驳船上正对每根桩腿的位置，如A，B, C，D，安装一台CXD高精度相机，由运输驳船上的供电系统向相机供电，并通过千兆网线将每台CCD相机与中央处理计算机相连，组成一个局域网。打开实时处理软件，远程控制CXD相机进行试拍，保证每台相机捕捉到桩腿对接缓冲装置(LMU)上的标志点。在浮托安装过程中，通过实时处理软件，控制CXD相机进行拍照，并实时解算出桩腿对接缓冲装置(LMU)的相对运动坐标。
[0023]将如图3所示的高反光标志点与桩腿对接缓冲装置(LMU)固定在一起,并测量反光标志点中心到桩腿对接缓冲装置(LMU)最上端的距离。
[0024]以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本【技术领域】中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
【权利要求】
1.一种用于浮托安装的实时监测系统，其特征在于，包括:拍摄采集系统和实时处理与显示系统；所述拍摄采集系统包括CCD相机和高反光标志点，所述CCD相机依靠千兆网络与处理计算机连接，将采集到的图形信息传输至所述实时处理与显示系统；所述实时处理与显示系统，包括所述处理计算机和实时处理软件，所述处理计算机和所述实时处理软件实时显示、分析并保存图形信号，同时实时解算出桩腿对接缓冲装置与插尖的相对位置。
2.根据权利要求1所述的一种用于浮托安装的实时监测系统，其特征在于，所述CCD相机为高精度定焦相机，安放在正对桩腿的位置上，通过所述千兆网络传输数据并实现远程控制。
3.根据权利要求1所述的一种用于浮托安装的实时监测系统，其特征在于，所述高反光标志点是圆形的，由吸光布与钻石级反光材料制成，所述圆形标志点保证了在各种恶劣情况下所述桩腿对接缓冲装置位置的准确捕捉。
4.根据权利要求1所述的一种用于浮托安装的实时监测系统，其特征在于，所述实时处理软件采用近景摄影测量的方法，针对拍摄的照片，利用确定的比例关系，解算出所述桩腿对接缓冲装置与所述插尖之间的所述相对位置，并可以实时显示出现场真实情况；所述实时处理软件具备以下功能:相机参数校验、图像标定、相机控制、采集图像实时显示与记录、部件2D运动和相对距离实时显示与记录。
【文档编号】G01B11/00GK104390588SQ201410663636
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月19日 优先权日:2014年11月19日
【发明者】杨建民, 李欣, 田新亮, 郭孝先, 彭涛 申请人:上海交通大学