CN109029535A - 船载水上水下一体化测量系统的平台装置 - Google Patents

船载水上水下一体化测量系统的平台装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种船载水上水下一体化测量系统的平台装置。所述平台装置包括用于安装水上地形测量设备的第一平台以及用于安装水下地形测量设备的第二平台；第一平台包括平台本体、用于将所述平台本体安装于船体上的顶紧机构以及在水平方向和竖直方向上均可进行旋转的旋转机构；第二平台呈杆状，第二平台可拆卸连接于所述旋转机构上且可与旋转机构同步旋转；第一平台还包括用于在竖直方向上提升或放下所述第二平台的杠杆机构；顶紧机构、旋转机构和杠杆机构均安装于所述平台本体上。本发明中的平台装置安装拆卸方便，且可以适配多种船型，同时保证各传感器之间的精确配准关系。

Description

船载水上水下一体化测量系统的平台装置
技术领域
本发明涉及一种船载水上水下一体化测量系统的平台装置，适用于对多波束测深仪、激光扫描仪以及定位定姿设备等多种传感器的集成。
背景技术
目前岛礁、坝体、岸堤的水上水下地理空间信息数据主要以水上和水下地形测量两个方面获得：水上地形测量主要依托遥感测量的方式进行，借助GPS-RTK，进行岸线测量、堤岸测量等；水下地形测量主要利用单波束测深仪、多波束测深仪等仪器以水深测量方式完成。这种水上、水下分开的测量方式耗时长、人工成本大、效率低、仪器操作复杂，有些地区人工难以企及，更为重要的是难以统一平面和垂直基准，工作效率及成果精度难以满足实际生产需要。船载水上水下一体化综合测量系统集成了激光扫描仪、多波束测深仪、惯性测量装置、GNSS接收机等多种传感器，可同时进行水上水下一体化地理信息采集与处理，利于解决海岸带、海岛礁、内河航道及水中构筑物等区域水上水下一体化测量问题。
用金属平台装置将激光扫描仪、多波束测深仪、惯性测量装置、GNSS接收机等多种传感器进行刚性连接，可保证多种传感器同时采集水上和水下地形数据，通过检校实现多传感器的空间精确配准关系，然后将测量平台固定在载体船上进行一体化测量。
现有的一体化平台可分为两种：
一种是平台装置与载体船为一整体，在测量完成后，载体船需要吊装上岸，从船底探出的多波束测深仪将给整个船体安放造成麻烦，也容易在吊装过程损坏暴露在外的多波束测深仪，同时该平台与船只唯一固定，不便于在测区间移动，运输成本高且不方便管理；另一种是安置平台可拆卸，但安装拆卸不方便，有时无法保证各传感器之间的精确配准关系。
发明内容
本发明的目的在于提出一种船载水上水下一体化测量系统的平台装置，该平台装置安装拆卸方便，且可以适配多种船型，同时保证各传感器之间的精确配准关系。
本发明为了实现上述目的，采用如下技术方案：
船载水上水下一体化测量系统的平台装置，包括用于安装水上地形测量设备的第一平台以及用于安装水下地形测量设备的第二平台；
第一平台包括平台本体、用于将所述平台本体安装于船体上的顶紧机构以及在水平方向和竖直方向上均可进行旋转的旋转机构；
第二平台呈杆状，第二平台可拆卸连接于所述旋转机构上且可与旋转机构同步旋转；
第一平台还包括用于在竖直方向上提升或放下所述第二平台的杠杆机构；
顶紧机构、旋转机构和杠杆机构均安装于所述平台本体上。
优选地，所述第一平台还包括用于将所述平台本体支撑于所述船体上的支撑机构；
所述支撑机构包括手摇丝杆升降台和手摇丝杆升降台底盘；
手摇丝杆升降台安装于平台本体的底部；手摇丝杆升降台的丝杆上端穿过平台本体；
手摇丝杆升降台的丝杆下端安装于手摇丝杆升降台底盘上。
优选地，所述水上地形测量设备安装于平台本体上。
优选地，所述顶紧机构包括T型夹紧板和至少一个千斤顶；其中，T型夹紧板的水平段安装于平台本体的下表面上；各千斤顶水平安装于T型夹紧板的竖直段上。
优选地，所述旋转机构包括基座、套管以及旋转杆；其中：
基座安装于平台本体上，基座的上部可绕基座的中心在水平方向上旋转；
套管水平固定于基座的上部；
旋转杆的一端设有光滑段和螺纹段，其中螺纹段位于光滑段内侧，在旋转杆的另一端设有用于安装所述第二平台的安装孔；旋转杆的光滑段通过轴套部件安装于平台本体上，旋转杆穿过所述套管，旋转杆的螺纹段上安装有限位螺母，限位螺母尺寸大于套管尺寸。
优选地，所述第二平台可拆卸连接于所述旋转杆的安装孔端。
优选地，所述杠杆机构包括杠杆支撑杆和杠杆；其中：
杠杆支撑杆竖直安装于平台本体上，杠杆上的某点铰接于杠杆支撑杆的顶部。
优选地，所述杠杆以铰接处的点为分界点，该分界点的一侧为直臂，一侧为弧形臂；
直臂的长度大于弧形臂的弧形长度；
弧形臂的整体结构朝向斜下方弯曲，该弧形臂以分界点为起点向斜下方伸展；
直臂以分界点为起点向与弧形臂相反的方向伸展；
直臂与弧形臂在分界点的连接处形成一弯角，弯角的弯曲方向与弧形臂弯曲方向相反。
优选地，所述第二平台中部以上位置设有多组吊环以及多个第一安装座；
各组所述吊环由上向下依次排列，各所述第一安装座由上向下依次排列；
在各所述第一安装座上均设有第一安装孔；
在平台本体上对应各所述第一安装座设有相应的第二安装孔；
第一安装座与平台本体之间通过穿过第一安装孔和第二安装孔的螺栓紧固；
在第二平台中部以下位置设有一个第二安装座，在第二安装座上设有第三安装孔；
穿过所述第三安装孔的螺栓与船体垂直，在螺栓靠近船体的一端安装有顶板；
在第二平台下部设有拉环，在第二平台底部设有用于安装水下地形测量设备的法兰盘；
杠杆机构通过连接于某一组或某几组吊环上的绳索实现第二平台的提升或放下；
在所述拉环上穿过有用于连接到船体上的绳索。
优选地，平台本体上安装一辅助天线连接杆，在连接杆两端分别设有一辅助天线GNSS。
本发明具有如下优点：
1.本发明安装在载体船只右或左舷，方便安装与拆卸，可以适配多种船只，船只不唯一固定；同时各部件可以方便拆卸分解，移动灵活，便于管理和运输。
2.本发明采用旋转机构，不仅可以使第一平台与第二平台之间能够固连，而且还可以使第二平台相对于第一平台在水平方向和垂直方向上实现360度旋转；此外，第二平台相对于第一平台的水平距离可调整，以便安全方便的安装与拆卸多波束测深仪。
3.本发明使用杠杆机构，让安装和拆卸多波束测深仪更加安全简单，同时更方便对水下多波束进行升降：第二平台上焊有吊环，安装和拆卸多波束时可进行吊装，增加仪器、安装人员的安全系数；当需要提升或降落水下多波束时，只需要将第二平台上的螺栓拆卸下来，利用杠杆机构对多波束进行提升或降落，而不必拆卸整个安置平台。
4.本发明利用连接杆将激光扫描仪的辅助天线GNSS与平台本体固连，辅助天线连接杆两端各放置一个辅助天线GNSS，与其他设备集成在一起，方便量取其相对位置坐标。
5.本发明通过第二安装座、螺栓以及顶板的组合可以将第二平台的下部顶紧在船体上，从而有效防止水下多波束测深仪发生颤动；此外，
本发明还利用三根绳索，将它们一端固定在拉环上，另一端分别连接至船头，船尾和绕船底至船的左舷中心处并用紧绳器拉紧，进一步防止水下多波束测深仪颤动。
附图说明
图1为本发明实施例中船载水上水下一体化测量系统的平台装置的一侧视图。
图2为本发明实施例中船载水上水下一体化测量系统的平台装置的另一侧视图。
图3为本发明实施例中第一平台的侧视图。
图4为本发明实施例中第一平台的俯视图。
图5为本发明实施例中第二平台的结构示意图。
图6为本发明实施例中第一平台(无杠杆机构)和第二平台的斜视图。
图7为本发明实施例中旋转杆与套管配合的结构示意图。
其中，1-多波束测深仪封装外壳，2‐激光扫描仪和GNSS/INS设备封装外壳，3-平台本体，4-基座，5-套管，6-旋转杆，7-轴套部件，8-辅助天线GNSS，9-辅助天线基座；
10-辅助天线连接杆，11-分界点，12-杠杆，13-千斤顶，14-T型夹紧板，15-手摇丝杆升降台底盘，16-手摇丝杆升降台，17-螺母，18-吊环，19-第一安装座；
20-吊环，21-第二平台，22-第二安装座，23-螺栓，24-顶板，25-拉环，26-法兰盘，27-杠杆支撑杆，28-直臂，29-弧形臂，30-弯角，31-限位螺母。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
如图1至图5所示，本发明实施例述及了一种船载水上水下一体化测量系统的平台装置，该装置平台包括第一平台和第二平台。其中：
第一平台用于安装水上地形测量设备，例如激光扫描仪、惯性测量装置、GNSS接收机等多种传感器，这些传感器封装在激光扫描仪和GNSS/INS设备封装外壳2内。
第二平台用于安装水下地形测量设备，例如多波束测深仪等部件。这些部件可以封装在多波束测深仪封装外壳1内。
本发明通过上述第一平台和第二平台可以同时实现水上和水下设备的安装。
如图1至图3所示，第一平台包括平台本体3、顶紧机构和旋转机构。其中：
水上地形测量设备安装于平台本体3上。
顶紧机构用于将平台本体3安装于船体上，该安装位置例如可以是载体船只的右或左舷。
具体的，顶紧机构包括千斤顶13和T型夹紧板14。T型夹紧板14的水平段安装于平台本体3的下表面上，该安装方式例如可以是焊接或螺栓连接等。
千斤顶13有两个，各千斤顶13水平安装于T型夹紧板14的竖直段上。
上述两个千斤顶13在安装时可以按照上下方式排列。
当然，本实施例中的千斤顶数量也可以为1个，或3个，或3个以上。
此外，为了实现对平台本体3顶紧到船体上的支撑，第一平台还包括支撑机构。
该支撑机构可以采用现有技术中已有的手摇丝杆式升降结构，其结构具体如下：
支撑机构包括手摇丝杆升降台底盘15和手摇丝杆升降台16。
该手摇丝杆升降台16配置有螺母17。
手摇丝杆升降台16安装于平台本体3的底部；手摇丝杆升降台16的丝杆上端穿过平台本体3；手摇丝杆升降台16的丝杆下端安装于手摇丝杆升降台底盘15上。
其大致工作过程如下：转动螺母17，使得手摇丝杆升降台16的丝杆下端带动手摇丝杆升降台底盘15向下运动并支撑在船体内，从而起到支撑平台本体3的目的。
旋转机构在水平方向和竖直方向上均可进行旋转，其旋转角度均可达到360度。
旋转机构的具体结构如下：
旋转机构包括基座4、套管5以及旋转杆6；基座4安装于平台本体3上，该安装方式例如可以是焊接连接。基座4的上部可绕基座4的中心在水平方向上旋转。
该基座4例如可以采用现有技术中已有的水平回转平台。套管5水平固定(例如焊接连接)于基座4的上部，当基座4的上部水平转动时，套管5同步水平转动。
如图7所示，旋转杆6的一端设有光滑段A和螺纹段B，其中，螺纹段B位于光滑段A的内侧，此处的内侧是相对于旋转杆6的该端部而言的。
在旋转杆6的另一端设有安装孔，用于安装第二平台21。
旋转杆的光滑段A通过轴套部件7安装于平台本体3上，旋转杆6穿过套管5，旋转杆6的螺纹段上安装有限位螺母31，限位螺母31尺寸大于套管5尺寸。
该限位螺母31能够防止旋转杆6在轴向上发生移动。
优选地，该轴套部件7采用U型管夹(已有部件)。当第二平台21旋转时，轴套部件7可以分担套管的力，防止因第二平台21太重下压力量过大使套管5断裂。
此外，由于上述螺纹段B的存在，使得旋转杆6可在套管5内沿轴向方向进行位置调整，调整后通过限位螺母31进行紧固。
本发明通过旋转杆6沿轴向方向(图1中左右方向)的位置调整，使得第二平台21相对于平台本体3的距离可调整，以便安全方便的安装与拆卸水下地形测量设备。
如图1和图5所示，第二平台呈杆状。第二平台以可拆卸方式连接于旋转机构上且可与旋转机构同步旋转，该旋转方式包括水平旋转和竖直旋转。
以上可拆卸连接方式，例如可以是螺栓连接等。
具体的，第二平台以上述可拆卸方式安装于旋转杆6的安装孔端。
此外，第一平台还包括用于在竖直方向上提升或放下第二平台的杠杆机构。
如图3所示，杠杆机构包括杠杆支撑杆27和杠杆12。其中：杠杆支撑杆27竖直安装(例如焊接)于平台本体3上，杠杆12上某点铰接于杠杆支撑杆的顶部。
通过杠杆机构可以实现水下地形测量设备的升降。
具体的，杠杆以铰接处的点为分界点11，该分界点的一侧为直臂28，一侧为弧形臂29。
直臂28的长度大于弧形臂29的弧形长度。
弧形臂29的整体结构朝向斜下方弯曲，该弧形臂29以分界点为起点向斜下方伸展。
直臂28以分界点11为起点向与弧形臂29相反的方向伸展。
直臂28与弧形臂29在分界点11的连接处形成一弯角30，该弯角30的弯曲方向与弧形臂29的弯曲方向相反。由上述直臂28、弯角30和弧形臂29形成杠杆12。
其中，杠杆12的上述各个部分的作用在于：
弧形臂29的形状设计可以保证其下方空间的可用性，利于节约空间。
直臂28的长度大于弧形臂29的弧形长度，利于减小扭矩。
弯角30能够改变力的方向，同样的操作空间杠杆12工作行程角度更大，提升距离更高。
如图5所示，第二平台21中部以上位置设有多组吊环，例如吊环18、吊环20。其中，吊环18有一组且位于第二平台21的顶部，吊环20有多组且均位于吊环18下方。
本实施例中的各组吊环由上向下依次排列，相邻两组吊环之间的距离可以设置为相同。
每组吊环18例如可以包括两个或三个吊环。
杠杆机构通过连接于某一组或某几组吊环18上的绳索实现第二平台的提升或放下。
当然，在第二平台21中部以上位置还设有多个第一安装座19，各第一安装座19由上向下依次排列，在各第一安装座上均设有第一安装孔(例如可以有两个)。
相邻两个第一安装座19在第二平台21上的距离例如可以设置为相同。此外，在平台本体3上对应各第一安装座19设有相应的第二安装孔(未示出)。当第二平台竖直后，第一安装座19与平台本体3之间通过穿过第一安装孔和第二安装孔的螺栓紧固。
通过上述连接，实现了第二平台21上部与平台本体3的位置固定。
在第二平台中部以下位置设有一个第二安装座22，在第二安装座上设有第三安装孔。
第二安装座22可以起到稳固第二平台21下部的目的，防止第二平台下部颤动。具体的，穿过第三安装孔的螺栓23与船体垂直，在螺栓23靠近船体的一端安装有顶板24。
通过拧动螺栓23可以使得顶板24逐渐向船体靠近，并最终抵靠在船体上，如此使得第二平台21的下部不会轻易颤动。此外，本实施例还进行了如下设计：
在第二平台下部设有拉环25，在拉环25上穿过有用于连接到船体上的绳索。
本发明利用三根绳索，将其一端固定在拉环上，另一端分别连接至船头，船尾和绕船底至船的左舷中心处并用紧绳器拉紧，进一步防止水下多波束测深仪颤动。
此外，在第二平台底部设有用于安装水下地形测量设备的法兰盘26。
当然，在拉环25位置处还可以安装定滑轮(未示出)，利用一根绳索穿过该定滑轮，绳索的一端固定于船体上，另一端作为施力端，在安装多波束测深仪时使用。
通过利用上述定滑轮，可以节省工作人员下放多波束测深仪的力量。
本实施例中的吊环18、第一安装座19、吊环20、第二安装座22、拉环25均可采用焊接的方式安装于第二平台21上，顶杆24可以与螺栓23的端部焊接。
如图2和图4所示，平台本体3上还安装一辅助天线连接杆10，在辅助天线连接杆10的两端分别设有一辅助天线GNSS 8，辅助天线GNSS 8通过辅助天线基座9进行安装。
安装时，先固连好第一平台，再通过旋转机构与第二平台21进行刚性连接，利用旋转机构和杠杆机构通过绳索和定滑轮慢慢向水中释放多波束，当第二平台与载体船右舷上下垂直时，再将第二平台21与平台本体3进行固连。由于所有传感器均于该平台刚性连接，因此一次检校后各传感器之间的偏移量和旋转角系统参数不会变化，满足测量需要。
本发明不仅可以与载体船刚性连接，易于拆卸，移动灵活，方便管理和运输，并且还可以实现多种传感器在测量时不破坏其间的精确位置关系。
下面给出本发明中平台装置的大致工作过程：
安装过程，利用千斤顶13将平台本体3固定在船只右舷中间部位，手摇丝杆升降台16的丝杆穿过平台本体3处的圆孔，转动螺母17使手摇丝杆升降台16可以支撑平台本体3；旋转杆6的螺纹段(由右向左)穿过套管5并利用限位螺母31卡住，旋转杆6的光滑段通过轴套部件7用螺栓与平台本体3连接，第二平台21与旋转杆6的安装孔端用螺栓进行刚性连接，三根钢丝绳的每一端分别与拉环25连接，定滑轮也固定在拉环25处，并用一根绳子穿过，绳子两端都系在船上牢固位置，吊环18和吊环20通过钢丝绳与杠杆12连接。拉紧绳子及钢丝绳一端，向水中缓慢释放多波束测深仪，等第二平台21垂直于船只右舷时，借助杠杆12将第一安装座19处的螺孔和平台本体3处的螺孔对齐用螺栓拧紧，使其固连，钢丝绳的另一端分别连接至船头，船尾和绕船底至船的左舷中心处并拉紧，完成安装工作。
升降多波束时，先拆卸掉激光扫描仪和GNSS/INS设备封装外壳2，当提升多波束测深仪时，杠杆12用钢丝绳连接吊环18和带有吊环20，拿掉第二平台21与平台本体3和旋转杆6相连的所有螺栓，按压杠杆12，调整上升距离，对准第一安装座19和平台本体3处的螺孔，用螺栓拧紧，完成提升多波束；当降落多波束时，杠杆12用钢丝绳连接吊环18和吊环20，拿掉第二平台21与平台本体3相连的所有螺栓，抬升杠杆，调整下降距离，对准第一安装座19和平台本体3处的螺孔，用螺栓拧紧，完成降落过程。
当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。

Claims (10)

1.船载水上水下一体化测量系统的平台装置，其特征在于，包括用于安装水上地形测量设备的第一平台以及用于安装水下地形测量设备的第二平台；
第一平台包括平台本体、用于将所述平台本体安装于船体上的顶紧机构以及在水平方向和竖直方向上均可进行旋转的旋转机构；
第二平台呈杆状，第二平台可拆卸连接于所述旋转机构上且可与旋转机构同步旋转；
第一平台还包括用于在竖直方向上提升或放下所述第二平台的杠杆机构；
顶紧机构、旋转机构和杠杆机构均安装于所述平台本体上。
2.根据权利要求1所述的船载水上水下一体化测量系统的平台装置，其特征在于，
所述第一平台还包括用于将所述平台本体支撑于所述船体上的支撑机构；
所述支撑机构包括手摇丝杆升降台和手摇丝杆升降台底盘；
手摇丝杆升降台安装于平台本体的底部；手摇丝杆升降台的丝杆上端穿过平台本体；
手摇丝杆升降台的丝杆下端安装于手摇丝杆升降台底盘上。
3.根据权利要求1所述的船载水上水下一体化测量系统的平台装置，其特征在于，
所述水上地形测量设备安装于平台本体上。
4.根据权利要求1所述的船载水上水下一体化测量系统的平台装置，其特征在于，
所述顶紧机构包括T型夹紧板和至少一个千斤顶；其中，T型夹紧板的水平段安装于平台本体的下表面上；各千斤顶水平安装于T型夹紧板的竖直段上。
5.根据权利要求1所述的船载水上水下一体化测量系统的平台装置，其特征在于，
所述旋转机构包括基座、套管以及旋转杆；其中：
基座安装于平台本体上，基座的上部可绕基座的中心在水平方向上旋转；
套管水平固定于基座的上部；
旋转杆的一端设有光滑段和螺纹段，其中螺纹段位于光滑段内侧，在旋转杆的另一端设有用于安装所述第二平台的安装孔；旋转杆的光滑段通过轴套部件安装于平台本体上，旋转杆穿过所述套管，旋转杆的螺纹段上安装有限位螺母，限位螺母尺寸大于套管尺寸。
6.根据权利要求5所述的船载水上水下一体化测量系统的平台装置，其特征在于，
所述第二平台可拆卸连接于所述旋转杆的安装孔端。
7.根据权利要求1所述的船载水上水下一体化测量系统的平台装置，其特征在于，
所述杠杆机构包括杠杆支撑杆和杠杆；其中：
杠杆支撑杆竖直安装于平台本体上，杠杆上的某点铰接于杠杆支撑杆的顶部。
8.根据权利要求7所述的船载水上水下一体化测量系统的平台装置，其特征在于，
所述杠杆以铰接处的点为分界点，该分界点的一侧为直臂，一侧为弧形臂；
直臂的长度大于弧形臂的弧形长度；
弧形臂的整体结构朝向斜下方弯曲，该弧形臂以分界点为起点向斜下方伸展；
直臂以分界点为起点向与弧形臂相反的方向伸展；
直臂与弧形臂在分界点的连接处形成一弯角，弯角的弯曲方向与弧形臂弯曲方向相反。
9.根据权利要求1所述的船载水上水下一体化测量系统的平台装置，其特征在于，
所述第二平台中部以上位置设有多组吊环以及多个第一安装座；
各组所述吊环由上向下依次排列，各所述第一安装座由上向下依次排列；
在各所述第一安装座上均设有第一安装孔；
在平台本体上对应各所述第一安装座设有相应的第二安装孔；
第一安装座与平台本体之间通过穿过第一安装孔和第二安装孔的螺栓紧固；
在第二平台中部以下位置设有一个第二安装座，在第二安装座上设有第三安装孔；
穿过所述第三安装孔的螺栓与船体垂直，在螺栓靠近船体的一端安装有顶板；
在第二平台下部设有拉环，在第二平台底部设有用于安装水下地形测量设备的法兰盘；
杠杆机构通过连接于某一组或某几组吊环上的绳索实现第二平台的提升或放下；
在所述拉环上穿过有用于连接到船体上的绳索。
10.根据权利要求1所述的船载水上水下一体化测量系统的平台装置，其特征在于，
所述平台本体上安装有一辅助天线连接杆，在连接杆两端分别设有一辅助天线GNSS。
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