The invention provides a real-time laser ranging device for lock hoist. The laser ranging module is arranged on the miter gate hoist for laser ranging of miter gate opening and closing distance by phase method to obtain real-time original distance information, and the control module is used for receiving real-time original distance information and putting the miter word on it. The motion of the gate is regarded as a uniform linear motion. The Kalman filter algorithm is used to establish the state equation and the observation equation of the herringbone gate opening and closing system to eliminate the observation noise and obtain the corrected distance information. The invention applies the laser ranging sensor to the real-time ranging of the herringbone door hydraulic hoist, replacing the original cable-pulling sensor as the data information collection source, improving the interference of external factors such as illumination change and bad weather from the hardware level, and using the phase method laser ranging technology to improve the calculation accuracy up to millimeter level.
【技术实现步骤摘要】
一种用于船闸启闭机的实时激光测距设备及方法
本专利技术属于激光测距领域,具体涉及一种用于船闸启闭机的实时激光测距设备及方法。
技术介绍
目前,人字门液压启闭机的测距模块采用拉线传感器进行测量。其工作原理主要是将机械位移量转换成可计量的、成线性比例的电信号。被测物体产生位移时,拉动与其相连接的钢绳,钢绳带动传感器传动机构和传感元件同步转动;当位移反向移动时,传感器内部的回旋装置将自动收回绳索,并在绳索伸收过程中保持其张力不变,从而输出一个绳索移动量成正比例的电信号。但拉线传感器存在由于拉线传感器随着测量距离的增加,拉线在重力和环境的影响下误差增长;拉线钢丝暴露在户外容易受雨雪侵蚀断裂,可靠性不高;拉线传感器易卡线、回弹力度大、使用操作不方便等问题,为人字门液压启闭机的测距带来了极大的不便。激光测距仪重量轻、体积小、操作简单速度快而准确,其误差仅为其它光学测距仪的五分之一到数百分之一,因而被广泛用于地形测量,战场测量、坦克、飞机、舰艇和火炮对目标的测距,测量云层、飞机、导弹以及人造卫星的高度等。它是提高坦克、飞机、舰艇和火炮精度的重要技术装备。由于激光测距仪价格不断下调,工业上也逐渐开始使用激光测距仪。国内外出现了一批新型的具有测距快、体积小、性能可靠等优点的微型测距仪,可以广泛应用于工业测控、矿山、港口等领域。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是:提供一种用于船闸启闭机的实时激光测距设备及方法,能够提高数据检测的精度。本专利技术为解决上述技术问题所采取的技术方案为:一种用于船闸启闭机的实时激光测距设备,其特征在于:它包括激光测距模块、控制模块和数据显示模 ...
【技术保护点】
1.一种用于船闸启闭机的实时激光测距设备,其特征在于:它包括激光测距模块、控制模块和数据显示模块;其中,激光测距模块设置在船闸人字门启闭机上,用于通过相位法对人字门启闭距离进行激光测距,获得实时的原始距离信息;激光测距模块包括激光脉冲发射单元、光电检测接收单元、增频测相单元和距离测量单元,激光脉冲发射单元发射激光到反射板,反射板返回激光到光电检测接收单元,光电接收单元将激光的信息传输给增频测相单元,增频测相单元计算出相位差之后由距离测量单元计算出实时的原始距离信息;控制模块,用于接收实时的原始距离信息,将人字门的运动看作匀速直线运动,采用卡尔曼滤波算法建立人字门启闭系统状态方程和观测方程,消除观测噪声,得到修正后的距离信息;
【技术特征摘要】
1.一种用于船闸启闭机的实时激光测距设备,其特征在于:它包括激光测距模块、控制模块和数据显示模块;其中,激光测距模块设置在船闸人字门启闭机上,用于通过相位法对人字门启闭距离进行激光测距,获得实时的原始距离信息;激光测距模块包括激光脉冲发射单元、光电检测接收单元、增频测相单元和距离测量单元,激光脉冲发射单元发射激光到反射板,反射板返回激光到光电检测接收单元,光电接收单元将激光的信息传输给增频测相单元,增频测相单元计算出相位差之后由距离测量单元计算出实时的原始距离信息;控制模块,用于接收实时的原始距离信息,将人字门的运动看作匀速直线运动,采用卡尔曼滤波算法建立人字门启闭系统状态方程和观测方程,消除观测噪声,得到修正后的距离信息;式中,为tk-1时刻人字闸门启闭距离数据估计值,Φk,k-1为tk-1时刻至tk时刻的一步转移阵,Γk-1为系统噪声驱动阵,Pk-1为tk-1时刻估计值的方差,Hk为测量阵,Rk为测量值的方差,Zk为tk时刻测量值。假设测量观测周期为T,则方程中已知量为Hk=(I2O2×2),Zk为实时测量值,可在实际使用中获得,Rk由测量值求得,为常数。数据显示模块,包括六位共阳数码管,实时显示修正后的距离信息,显示精度为毫米。2.根据权利要求1所述的用于船闸启闭机的实时激光测距设备,其特征在于:激光测距模块获得的原始距离信息,转换为二进制SSI信号,通过SSI线路传输给控制模块。3.根据权利要求1所述的用于船闸启闭机的实时激光测距设备,其特征在于:实时的原始距离信息D按以下公式获得:式中:λ0为激光传感器发射的正弦波一个周期的波长、与激光传感器有关、为已知量,N为相移的整周期数、由激光传感器测得,为不足2π的相位余数、由激光传感器测得。4.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员:初秀民,周雨萌,蒋仲廉,钟诚,
申请(专利权)人:武汉理工大学,
类型:发明
国别省市:湖北,42
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