一种水下地形测量用深度探测仪的制作方法

本发明属于水利测绘，具体地说，尤其涉及一种拆装速度很快、能结合现有倾角纠偏原理实现自我调节、能确保实际测量点即为定位测量点、测量精度很高、结构设计简单而巧妙、用户体验感良好、实用性很强、市场应用前景很广阔的水下地形测量用深度探测仪。

背景技术：

1、深度探测仪简称测深仪，单/多波束测深仪是利用声波的发射原理来进行水深探测的仪器，因其具有物美价廉、操作简单的优点，在内河航道、湖泊、水库、海洋等水域广泛使用。

2、测深仪主要由测深仪主机、gps定位仪、换能器、换能器连接杆构成，接入gps定位仪后，测深仪所测水深点均对应有定位坐标，而且所测水深点应为gps定位仪的相位中心，但这要求换能器连接杆始终与水平面保持垂直关系。

3、正如授权公告号为cn216887157u、授权公告日为申请日为2022.07.05、发明创造名称为一种水下地形测量单波束测深仪的固定装置在背景技术中所介绍的：换能器连接杆的顶端连接gps定位仪，连接杆底端连接换能器，进行水下地形测量时需要将测深仪固定在测量船侧面，由于换能器为直线发射声波信号，为准确测量水底深度，需要保持换能器、换能器连接杆、gps定位仪为一条竖直直线（以下将换能器13、换能器连接杆11、gps定位仪12三者的组件称为测深仪测量组件），这样测量出的水底地形准确度才比较高。该专利文献中指出，测深仪测量组件常采用绳索进行固定，由于绑扎方法的不同，会对测深仪测量组件的牢固性造成影响，从而影响测深仪的测量结果。然而实际中，影响测量精度的并不是测深仪测量组件的牢固性，因为通过绳索方式只要将测深仪测量组件捆绑牢固，测深仪测量组件并不会松动，真正影响测深仪测量精度的是测量船的晃动。

4、若测量船不动，要使测深仪测量组件呈竖直方向还是比较容易实现的，仅需将测深仪测量组件竖直牢牢固定在船体上即可，只是在固定方式会存在简与繁的区别。但实际中，受自然风、潮流、海浪等外界因素的影响，测量船在水面上是自由晃动的，固定在船侧的测深仪测量组件也随之自由改变姿态。如说明书附图图1所示，在测量船处于静止不动的情况下，测深仪的gps定位仪定位的是a点位置，换能器也是测量的a点位置水深，此时实际测量点即为定位测量点。当测量船晃动时，测深仪测量组件姿态跟着呈歪斜状态，此时，gps定位仪定位的是b点位置，但换能器却测量的是c点位置，b点位置和c点位置深度很可能存在天壤之别，这就导致传统测深仪定位测量点是b，实际测量点却是c的误差。因此，传统测量仪的测量精度误差大，进一步导致最终的形成的水下地形图也存在很大误差。

5、另外，传统测深仪测量组件固定在船侧的安装方法主要有“配l型挂架固定与前后拉绳法”、“船舷支点固定加四面拉绳固定法”，安装非常麻烦，费时费力。授权公告号为cn216887157u的中国专利，其公开的安装方法类似“配l型挂架固定与前后拉绳法”，与“配l型挂架固定与前后拉绳法”最明显的区别就在于将两拉绳替换呈钢性支撑杆等结构，虽然较原始方法有一定的优势，但其安装方式依然很麻烦，技术人员劳动强度大，严重影响着技术人员的工作效率和工作心情，而且为确保测深仪测量组件保持竖直方向，一般需要至少两人配合才能完成。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供了一种拆装速度很快、能结合现有倾角纠偏原理实现自我调节、能确保实际测量点即为定位测量点、测量精度很高、结构设计简单而巧妙、用户体验感良好、实用性很强、市场应用前景很广阔的水下地形测量用深度探测仪。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：

3、一种水下地形测量用深度探测仪，包括换能器连接杆，所述换能器连接杆上固定设有呈间隔距离分布、并与阵列锁板组相配合的翅板；

4、所述阵列锁板组上设有将翅板固定在阵列锁板组内的压锁组件；

5、所述阵列锁板组的两阵列锁板分别与u型框的两侧框板轴承连接，两阵列锁板的其中一个由固定在u型框上的x轴驱动电机驱动转动；

6、所述u型框的中间横梁与云台基座轴承连接，且所述u型框由固定在所述云台基座上的y轴驱动电机驱动转动；

7、所述x轴驱动电机、y轴驱动电机均由倾角纠偏主控制器控制。

8、优选地，所述阵列锁板包括主侧板、呈间隔距离分布在主侧板上的翅板锁槽；

9、所述翅板锁槽包括上顶板、下底板以及起封堵所述翅板作用的挡边板，所述下底板上设有与翅板销轴孔相对应的底板销轴孔；

10、所述压锁组件的销轴插入所述翅板销轴孔和底板销轴孔后，所述翅板会与所述阵列锁板组相对固定。结构设计巧妙易实现，待翅板销轴孔与底板销轴孔对准后，直接插入销轴，便能快速实现测深仪测量组件的拆装。此外，从机械强度的角度考虑，优选三组翅板，也就是共六个翅板，两两为一组；相应地，翅板锁槽共六个，每个阵列锁板类似呈e型状，一个翅板对应一个翅板锁槽，结构设计牢靠实用。

11、优选地，两所述阵列锁板的挡边板遮挡方向相反。遮挡方向相反设计是为了提高整个结构机械强度和测深仪测量组件连接的牢固度，安装时翅板对着两阵列锁板的中间位置穿入，随后旋转，将每个翅片一一插入相应的翅板锁槽内，插入销轴即可实现快速安装，快速拆卸反步骤操作即可。该方案，安装后相当于每组翅片在前后方向上均有挡边板遮挡，起到一定增强机械强度和增强连接牢固度的作用。

12、优选地，所述压锁组件包括分别纵向穿插在阵列锁板延伸板上的压缩杆；

13、两所述压缩杆之间通过联动把手形成一整体，位于联动把手与阵列锁板延伸板之间区域的压缩杆上套有压缩弹簧；

14、所述压缩杆上设有呈间隔距离分布的l型支架，l型支架的长杆与所述压缩杆固接，l型支架的短杆末端固定与之保持同轴线的所述销轴。压锁组件结构设计的也简单巧妙，压锁组件与阵列锁板组配合作用，按压联动把手，销轴脱离翅板销轴孔和底板销轴孔，松开联动把手，销轴复位，操作简单方便。

15、优选地，所述底板销轴孔的内径大于所述短杆的直径，所述短杆的直径大于所述翅板销轴孔的内径；所述销轴为上小下大的变径杆，翅板销轴孔的内径大于所述销轴的最大直径。翅板能够顺利插入翅板锁槽内，那翅板与翅板锁槽多少是存在间隙的，有间隙距离，那测深仪测量组件就会产生微小晃动，该技术方案通过对底板销轴孔内径、短杆直径、翅板销轴孔内径、销轴最大直径的尺寸细节设计巧妙解决该问题，短杆直径顺利穿过底板销轴孔，但却不能穿过翅板销轴孔，此时压缩弹簧还没有完全恢复弹性形变，对压缩杆有向上的驱动力，短杆自然也会有向上运动驱动力，进而推动翅板紧贴翅板锁槽的上顶板，从而补偿了翅板与翅板锁槽之间的间隙空间，巧妙解决测深仪测量组件微晃动问题。

16、优选地，所述阵列锁板延伸板上固定设有便于压缩杆上下滑动的直线轴承。直线轴承设计仅是为了压缩杆上下运动更灵活，提升产品的用户体验感。

17、优选地，所述联动把手的中间位置设有便于换能器连接杆预定位的弧形挡圈。弧形挡圈起到预定位作用，安装测深仪测量组件时，当换能器连接杆差不多到达弧形挡圈时就预示着可以旋转将翅片插入翅板锁槽内，进一步提升产品的用户体验感。

18、优选地，所述云台基座可沿呈竖直方向设置的z轴框架上下运动；

19、所述z轴框架设有与之轴承连接的丝杠，丝杠的两侧是与z轴框架固接的导向杆；所述云台基座由两所述导向杆导向、并与所述丝杠螺纹连接；

20、所述丝杠由固定在z轴框架上的z轴驱动电机驱动转动；

21、所述z轴驱动电机也由所述倾角纠偏主控制器控制。该方案实现的是测深仪测量组件在竖直方向上高度误差的补偿。众所周知，所处的空间的任何运动都必须要进行三个轴的运动，即x、y、z轴方向上。所以测量船的晃动给测深仪测量组件带来的姿态改变也不可能仅仅是在x轴和y轴方向上，然而在x轴和y轴方向上的位置改变会直接导致实际测量点与定位测量点不一致的情况，实际测量点与定位测量点不一致所带来的误差是未知和不确定的。在z轴方向上的位置改变影响的是实际测量点的深度数据，若水很深，测量船晃动带来的在z轴方向上的误差影响就比较小，若水不深，则此误差影响就比较大。该方案旨在进一步提高测深仪的测量精度，通过第三个套娃结构消除测深仪在z轴方向上的运动误差。

22、优选地，所述倾角纠偏主控制器包括陀螺仪传感器和主控制器；用于感应x轴方向上倾角的x轴陀螺仪传感器固定在所述u型框上；用于感应y轴方向上倾角的y轴陀螺仪传感器固定在所述云台基座上；用于感应z轴方向上倾角的z轴陀螺仪传感器固定在所述z轴框架上。该方案提供了其中一种三轴陀螺仪传感器的安装方式。

23、优选地，所述z轴框架通过z轴延伸连接板与测量船的船舷固定连接。测量船可以为各种类型的船舶，可以预先在船舷上固定一块过渡板，使用时，直接将z轴延伸连接板与过渡板通过螺栓等连接方式固定即可，方式多样，操作简单。

24、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

25、本发明拆装速度非常快，单人即可轻松完成测深仪测量组件的拆装，测深仪拆装方面几乎没有劳动强度，大幅度提高技术人员的工作效率和工作心情，用户体验感很好，实用性非常强；

26、本发明套娃式机械结构配合现有倾角纠偏方法巧妙实现自我调节功能，测深仪不受测量船影响，实时纠正测深仪在x轴、y轴方向,或者在x轴、y轴、z轴三轴方向上的运动误差，始终保持测深仪测量组件呈竖直姿态，从根源上解决传统测深仪受测量船摆动影响大的问题，本发明测量精度很高，自平稳功能有效确保了实际测量点即为定位测量点；

27、本发明结构设计简单而巧妙，实现制造容易，以较低的成本克服了行业内一直存在的技术难题，具有良好市场应用前景，在水利测绘技术领域具有非常重要的意义。