一種利用視頻測(cè)距的海洋平臺(tái)起重機(jī)升沉補(bǔ)償控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及起重機(jī)升沉補(bǔ)償控制系統(tǒng)，尤其是涉及一種利用視頻測(cè)距的海洋平臺(tái)起重機(jī)升沉補(bǔ)償控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]21世紀(jì)以來(lái)，全世界對(duì)能源的需求日益增加，海洋成為各國(guó)新世紀(jì)能源戰(zhàn)略的重點(diǎn)，世界各國(guó)紛紛加大了對(duì)海洋開(kāi)發(fā)的力度。隨著海洋石油的大量開(kāi)發(fā)，大型海上工程也蓬勃發(fā)展，在這些工程中海上起重機(jī)則是關(guān)鍵設(shè)備之一。
[0003]由于海浪運(yùn)動(dòng)造成的船體升沉運(yùn)動(dòng)與擺動(dòng)，極大的限制了海上起重機(jī)的作業(yè)能力，不僅會(huì)降低吊裝的就位精度，增加作業(yè)的危險(xiǎn)性，還會(huì)在結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生附加動(dòng)載荷，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的損壞和人員的傷亡。消除海浪運(yùn)動(dòng)對(duì)起重機(jī)作業(yè)的影響成為海上起重機(jī)與地面起重機(jī)最大的技術(shù)區(qū)別。
[0004]現(xiàn)有用于消除海浪運(yùn)動(dòng)影響的發(fā)展較成熟的單元技術(shù)，如恒張力技術(shù)及升沉補(bǔ)償技術(shù)，主要是針對(duì)船載設(shè)備進(jìn)行研發(fā)的，且其控制目標(biāo)是通過(guò)連續(xù)的補(bǔ)償保持負(fù)載在水中位置恒定，而海洋平臺(tái)起重機(jī)的控制目標(biāo)應(yīng)是在海浪運(yùn)動(dòng)的條件下，不受船體升沉運(yùn)動(dòng)的影響，平穩(wěn)的將負(fù)載提升離開(kāi)且能夠平穩(wěn)下放至補(bǔ)給船甲板，一旦貨物提升離開(kāi)甲板或放置在甲板上后，就無(wú)需再進(jìn)行補(bǔ)償。
[0005]主動(dòng)式升沉補(bǔ)償技術(shù)是基于安裝于船體的傳感器對(duì)船體運(yùn)動(dòng)的檢測(cè)實(shí)現(xiàn)的，而對(duì)于海洋平臺(tái)起重機(jī)而言，起重機(jī)作業(yè)船只不可能是同一條船，且起重機(jī)距離船只垂直距離近百米，對(duì)于船體位置信息的檢測(cè)通過(guò)在補(bǔ)給船上安裝傳感器實(shí)現(xiàn)是不現(xiàn)實(shí)的，應(yīng)采用非接觸式測(cè)量裝置。
[0006]目前國(guó)際及國(guó)內(nèi)制造商的海洋平臺(tái)起重機(jī)，解決海浪運(yùn)動(dòng)的措施仍是配置恒張力功能，升沉補(bǔ)償技術(shù)由于在海洋平臺(tái)起重機(jī)條件下船體運(yùn)動(dòng)檢測(cè)不便，沒(méi)有大規(guī)模使用，但事實(shí)上對(duì)于海洋平臺(tái)起重機(jī)而言，無(wú)論是恒張力技術(shù)還是現(xiàn)有的升沉補(bǔ)償技術(shù)，只能使海洋平臺(tái)起重機(jī)的起吊過(guò)程不受船體升沉影響，而下落過(guò)程依然受到船體運(yùn)動(dòng)的影響，起重機(jī)的完整操作包含提升與下放兩個(gè)過(guò)程，因此現(xiàn)有技術(shù)只能解決問(wèn)題的一半。
[0007]綜上所述，因此現(xiàn)有單元技術(shù)直接移用到海洋平臺(tái)起重機(jī)上是不合適的。針對(duì)海洋平臺(tái)起重機(jī)特殊的操作要求與控制要求，研發(fā)適合于海洋平臺(tái)起重機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，保證在海浪運(yùn)動(dòng)的條件下，不受船體升沉運(yùn)動(dòng)的影響，平穩(wěn)的將負(fù)載提升離開(kāi)且能夠平穩(wěn)下放至補(bǔ)給船甲板，能夠大幅提升我國(guó)海洋平臺(tái)起重機(jī)在關(guān)鍵技術(shù)上的不足，提升國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]綜合現(xiàn)有各類型的升沉補(bǔ)償技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，克服其缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種利用視頻測(cè)距的海洋平臺(tái)起重機(jī)升沉補(bǔ)償控制系統(tǒng)及方法，保證在海浪運(yùn)動(dòng)的條件下，起重機(jī)不受船體升沉運(yùn)動(dòng)的影響，平穩(wěn)的將負(fù)載提升離開(kāi)且能夠平穩(wěn)下放至補(bǔ)給船甲板，進(jìn)行起重機(jī)提升與下放全過(guò)程的智能升沉運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。
[0009]為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0010]本實(shí)用新型包括控制計(jì)算機(jī)，工業(yè)攝像機(jī)和直接栗控式電液升沉補(bǔ)償裝置;工業(yè)攝像機(jī)和直接栗控式電液升沉補(bǔ)償裝置中的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、轉(zhuǎn)速傳感器、三個(gè)壓力傳感器和內(nèi)置式位移傳感器分別通過(guò)電氣接線與控制計(jì)算機(jī)相連接，進(jìn)行信息與能量的交換；工業(yè)攝像機(jī)和直接栗控式電液升沉補(bǔ)償裝置分別安裝于海洋平臺(tái)起重機(jī)基座上。
[0011]所述直接栗控式電液升沉補(bǔ)償裝置，包括伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)、雙向液壓栗、蓄能器、快插接頭、兩個(gè)溢流閥、單出桿液壓缸、動(dòng)滑輪、靜滑輪\、三個(gè)壓力傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器和內(nèi)置式位移傳感器；
[0012]伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)帶動(dòng)雙向液壓栗轉(zhuǎn)動(dòng)，雙向液壓栗的兩輸出端分別與單出桿液壓缸的有桿腔和無(wú)桿腔連接，在雙向液壓栗的兩輸出端間并聯(lián)兩個(gè)反向安裝的溢流閥；蓄能器分三路，第一路與單出桿液壓缸有桿腔側(cè)連接，第二路與快插接頭連接，第三路與第一壓力傳感器連接，雙向液壓栗的兩輸出端分別接有第二壓力傳感器和第三壓力傳感器，伺服電機(jī)與轉(zhuǎn)速傳感器連接，三個(gè)壓力傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、內(nèi)置式位移傳感器和伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器分別與控制計(jì)算機(jī)連接;動(dòng)滑輪連接在單出桿液壓缸的活塞桿上，靜滑輪連接在單出桿液壓缸的底部，內(nèi)置式位移傳感器安裝在單出桿液壓缸內(nèi)。
[0013]所述伺服電機(jī)、雙向液壓栗、單出桿液壓缸、蓄能器、兩個(gè)溢流閥、快插接頭、三個(gè)壓力傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器和內(nèi)置式位移傳感器均集成構(gòu)成自治裝置。
[0014]本實(shí)用新型采用控制計(jì)算機(jī)作為控制器，通過(guò)工業(yè)攝像機(jī)采用視頻測(cè)距方法檢測(cè)船體的三維位置信息，直接栗控式電液升沉補(bǔ)償裝置由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，作為系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，采用轉(zhuǎn)速傳感器、三個(gè)壓力傳感器和內(nèi)置式位移傳感器采集直接栗控式電液升沉補(bǔ)償裝置的運(yùn)行參數(shù)，并反饋至控制計(jì)算機(jī)，用于直接栗控式電液升沉補(bǔ)償裝置的閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)海洋平臺(tái)起重機(jī)的提升和下放。
[0015]所述海洋平臺(tái)起重機(jī)的提升過(guò)程中，由工業(yè)攝像機(jī)采用視頻測(cè)距方法檢測(cè)船體升沉運(yùn)動(dòng)的位置，通過(guò)控制計(jì)算機(jī)的運(yùn)算，得到速度和加速度信息，由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的直接栗控式電液升沉補(bǔ)償裝置進(jìn)行主動(dòng)的升沉運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償、智能的選擇提升時(shí)刻，避免提升過(guò)程產(chǎn)生起重機(jī)鋼絲繩沖擊載荷，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的提升。
[0016]所述海洋平臺(tái)起重機(jī)的下放過(guò)程中，在控制計(jì)算機(jī)的控制下，通過(guò)直接栗控式電液升沉補(bǔ)償裝置在負(fù)載下降過(guò)程中疊加船體升沉運(yùn)動(dòng)同幅值、反方向的運(yùn)動(dòng)，保證負(fù)載以設(shè)定的相對(duì)速度下放至船體甲板，且能夠判別船只姿態(tài)信息，選擇負(fù)載下放時(shí)機(jī)，實(shí)現(xiàn)負(fù)載平穩(wěn)的下放。
[0017]本實(shí)用新型具有的有益效果是:
[0018]本實(shí)用新型采用視頻測(cè)距方法檢測(cè)船只三維位置信息，并將這些參數(shù)傳送至控制計(jì)算機(jī)，用以控制直接栗控式電液升沉補(bǔ)償裝置，進(jìn)行海洋平臺(tái)起重機(jī)智能化的升沉運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，保證在海浪運(yùn)動(dòng)的條件下，起重機(jī)不受船體升沉運(yùn)動(dòng)的影響，平穩(wěn)的將負(fù)載提升離開(kāi)且能夠平穩(wěn)下放至補(bǔ)給船甲板，進(jìn)行起重機(jī)提升與下放全過(guò)程的智能升沉運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，其結(jié)構(gòu)緊湊，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，使用、維護(hù)方便，具有廣泛的實(shí)用性與先進(jìn)性。本實(shí)用新型也可用于船載設(shè)備、碼頭起重機(jī)的升沉補(bǔ)償。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2是直接栗控式電液升沉補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖中:1、控制計(jì)算機(jī)，2、工業(yè)攝像機(jī)，3、直接栗控式電液升沉補(bǔ)償裝置，4、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，5、轉(zhuǎn)速傳感器，6、壓力傳感器，7、內(nèi)置式位移傳感器，8、電氣接線，9、動(dòng)滑輪，10、靜滑輪，11、單出桿液壓缸，12、液壓管路，13、蓄能器，14、快插接頭，15、溢流