深海作业起伏位移测量定位坐标装置制造方法及图纸

本发明专利技术是一种深海作业起伏位移测量定位坐标装置。包括有由压力传感器(2)、单片机(3)、超声传感器(4)、温度传感器(5)、连接螺栓(6)、密封圈(7)、活塞密封装置(8)、活塞(9)、传动机构(13，11，10)、伺服电机(12)、电源(14)固定支架(15)、下半壳体(16)及上半壳体(1)组成，其中伺服电机(12)通过传动带(13)、传动齿轮(11)与丝杆传动机构的输入端连接，丝杆传动机构的输出端与活塞(9)连接。压力传感器(2)、温度传感器(5)装设在上半壳体(1)上，且其输出端与单片机(3)的输入端连接。单片机(3)的输出端与伺服电机(12)的输入端连接。超声传感器(4)与超声发射\接收电路(17)连接。在该坐标装置上设置超声测距装置(1，17)。

Positioning coordinate device for measurement of deep sea operation undulating displacement

The present invention is a positioning coordinate device for measuring the fluctuation displacement of the deep-sea operation. Including by the pressure sensor (2), SCM (3), ultrasonic sensor (4), a temperature sensor (5) and the connecting bolt (6) and a sealing ring (7), a piston sealing device (8) and a piston (9) and a transmission mechanism (13, 11, 10 (12), servo motor), power (14) fixed bracket (15), the lower half shell (16) and half shell (1), (12) of the servo motor through a transmission belt (13) and a drive gear (11) and the screw rod transmission mechanism is connected to the input end and output end of the screw rod transmission mechanism and piston (9) connection. The pressure sensor (2) and the temperature sensor (5) are installed on the upper half shell (1), and the output ends are connected with the input end of the single chip microcomputer (3). The output end of the single chip microcomputer (3) is connected with the input end of the servo motor (12). The ultrasonic sensor (4) is connected to an ultrasonic transmitting / receiving circuit (17). An ultrasonic distance measuring device (1, 17) is set on the coordinate device.

【技术实现步骤摘要】
深海作业起伏位移测量定位坐标装置1、
：本专利技术是一种深海作业起伏位移测量定位坐标装置，用以测量深海海浪波高以及船舶(海洋平台)起伏位移，属于海洋工程
2、
技术介绍
：21世纪是海洋的世纪，大力发展海洋经济是中国面向21世纪的重大战略选择。大洋底的矿产资源非常丰富，因此世界各国都在大力发展深海采矿技术。采矿船(平台)起伏信号的采集与补偿是深海采矿作业的关键技术之一。现有的基于加速度计的位移信号采集仪器不适应采矿船(平台)在波浪激励下的低频运动的工况；气介式声学测波仪需要在海洋中打一根桩，把测波探头固定在海面上方十多米高的地方，显然不适合深海作业的工矿；近年来研制的水声测波仪需要将探头固定在海底，也只适宜浅海作业，因此适于深海作业的海浪波高及船舶(海洋平台)起伏位移测量装置是一项新技术。3、
技术实现思路
：本专利技术的目的在于提供一种新颖的测量深海海浪波高及采矿船(海洋平台)起伏位移的装置。该装置通过控制体积的变化能在海水中自主下潜，通过压力传感器检测海水静压力，单片机通过智能模糊预测控制能精确定位于程序预定的海水深度用作海洋静止定位坐标，用以测量深海海浪波高及船舶、海洋平台等的起伏位移。本专利技术的结构示意图如图1所示，包括有由电源(14)、单片机(3)伺服电机(12)、传动机构(13，11，10)、活塞(9)、活塞密封装置(8)、压力传感器(2)、外壳(7，6)组成的自主沉浮组件及超声发射\接收电路(1)、超声传感器(4)、温度传感器(5)组成的测距组件，其中伺服电机(12)与电源(14)连接，并与传动机构(13，11，10)的输入端连接，传动机构的输出端与活塞(9)连接。压力传感器(2)装设在上半壳体(1)上，且其输出端与单片机(3)连接，单片机(3)的输出端与伺服电机(12)的输入端连接。上述上半壳体(1)的上端设置超声传感器(4)及温度传感器(5)，下半壳体内设置超声发射\接收电路(17)。单片机(3)控制超声发射\接收电路(17)通过超声传感器(4)发射\接收超声波。电路连接如图2所示。温度传感器测量海水的温度，补偿温度对声速的影响，压力传感器检测海水的压强，通过单片机运算，控制装置位于海中的某一个既定的深度。上述传动机构(13，11，10)分别为同步带传动、齿轮传动、滚珠丝杆传动副。本专利技术的工作原理是：压力传感器(2)在线检测定位坐标装置所处的水深，并与程序预定的目标水深H0比较，若未达到预定的水深，则单片机控制伺服电机通过传动机构(13，11，10)，驱动活塞(9)缩回，体积减少，使得重力大于浮力，坐标装置下沉；反之，若检测水深大于预定水深H0，活塞(9)朝外伸出，体积增大，使得坐标装置的浮力大于重力，坐标装置上浮；若检测水深等于预定水深H0，则活塞(9)处于中间平衡位置，此时浮力等于重力。本专利技术由于采取模糊预测控制策略，与现有的定深控制相比，具有响应快，过度时间短的特点，即定位快速准确。超声发射\接收电路(17)在单片机(3)的控制下，通过超声传感器(4)发射超声波，并接收发射波的回波。在一个测波周期内，控制器(3)的计时器从发射超声波开始计时，当收到超声回波时停止计时，所计的时间为超声波的传播时间t。温度传感器的测量值输入单片机(3)，用以补偿因海水温度变化引起超声波传播速度c(T)变化而导致的测量误差。根据超声测距原理，由单片机(3)计算所测距离H＝c(T)*t/2。为了减少装置在水中的运动阻力，装置的两端设计为半球型。本专利技术是一种构思巧妙，结构简单，方便实用的深海静止定位坐标装置。4、附图说明：图1为本专利技术的总体结构图；图2为本专利技术的电路连接图图3为本专利技术测量采矿船起伏位移的原理图。5、具体实施方式：实施例：本专利技术的结构示意图如图1所示，包括有由电源(14)、步进电机(12)、同步带传动机构(13)、锥齿轮传动机构(11)、滚珠丝杆传动机构(10)、活塞(9)、活塞密封装置(8)、上半壳体(1)，下半壳体(16)组成的自主沉浮组件，以及超声发射\接收电路(17)、超声传感器(4)、温度传感器(5)组成的测距组件，其中伺服电机(12)与电源(14)连接，并与同步带(13)输入端连接，同步带(13)的输出端与锥齿轮传动机构(11)的输入端连接。端滚珠丝杆传动机构(10)的输出端与活塞(9)连接。活塞密封装置(8)防止水进入。压力传感器(2)装设在上半壳体(1)上，且其输出端与单片机(3)的输入端连接，单片机(3)的输出端与伺服电机(12)的输入端连接。上述上半壳体(1)上装设有超声传感器(4)及温度传感器(5)，下半壳体(16)内装有超声波发射\接收电路。单片机(3)控制超声波发射\接收电路(17)通过超声传感器(4)发射\接收超声波，并根据温度传感器的测量值计算距离。电路连接如图2所示。单片机为控制系统的核心。电源(14)采用高性能的锂电池供电。本实施例中，传动机构为同步带传动(13)、锥齿轮传动(11)、滚珠丝杆传动(10)；单片机(3)为89C51单片机。在深海采矿中，由于波浪的激励，采矿船随波浪起伏。采集采矿船的起伏信号并加以补偿是深海采矿工程的关键技术之一。当本装置下潜并驻停在海水某深度时(如200米)，即可作为静止定位坐标。该装置上的单片机(3)控制超声发射\接收电路(17)通过超声传感器(4)朝采矿船发射周期性脉冲形式的超声波，并同时开始计时；当超声传感器(4)接收到采矿船底板反射回来的回波时，停止计时，所计时间为超声波的传播时间t。单片机根据温度传感器测出的温度值求出该温度下的声波传播速度c(T)，则可计算采矿船的起伏位移h(t)(测量海浪波高类同)，其原理如图3所示。根据超声测距原理：超声波发射到接受的时间t正比于定位坐标点(超声传感器4)到采矿船的距离：t＝2[H+h(t)]/c(T)，式中：H——基本水深，m；h(t)——采矿船瞬时起伏位移，m通过单片机计算得到起伏位移：h(t)＝[c(T)t-2H]/2。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种深海作业起伏位移测量定位坐标装置，其特征在于包括有由电源(14)、单片机(3)、伺服电机(12)、传动机构(13，11，10)、活塞(9)、活塞密封装置(8)、压力传感器(2)组成的自主沉浮组件及壳体(1，16)，其中伺服电机(12)与电源(14)、单片机(3)连接，并与传动机构(13，11，10)的输入端连接，传动机构的输出端与活塞(9)连接。压力传感器(2)装设在上半壳体(1)上，且其输出端与单片机(3)的输入端连接，单片机(3)的输出端与伺服电机(12)的输入端连接。

【技术特征摘要】
1.一种深海作业起伏位移测量定位坐标装置，其特征在于包括有由电源(14)、单片机(3)、伺服电机(12)、传动机构(13，11，10)、活塞(9)、活塞密封装置(8)、压力传感器(2)组成的自主沉浮组件及壳体(1，16)，其中伺服电机(12)与电源(14)、单片机(3)连接，并与传动机构(13，11，10)的输入端连接，传动机构的输出端与活塞(9)连接。压力传感器(2)装设在上半壳体(1)上，且其输出端与单片机(3)的输入端连接，单片机(3)的输出端与伺服电机(12)的输入端连接。2.根据权利要求1所述的深海作业起伏位移测量定位坐标装置，其特征在于上半壳体(1)采用半球形结构，其上还装设有...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗忠辉，吴俊兰，刘杨华，林韩，
申请(专利权)人：广东技术师范学院，
类型：发明
国别省市：广东,44