CN204612714U - 用于船闸人字门门体姿态自动化检测和报警的装置 - Google Patents

Abstract

一种用于船闸人字门门体姿态自动化检测和报警的装置，包括固定在闸室底板的脉冲激光垂准仪，所述脉冲激光垂准仪发射的脉冲激光照射在激光标靶上，所述激光标靶通过无线串口通讯与控制显示终端相连，所述控制显示终端和报警模块相连。本实用新型一种用于船闸人字门门体姿态自动化检测和报警的装置，能对门体高度小于50m的大中型船闸人字门顶落门施工过程中的门体姿态进行自动检测，检测范围大、检测精度高，响应速度快。

Description

用于船闸人字门门体姿态自动化检测和报警的装置

技术领域

实用新型一种用于船闸人字门门体姿态自动化检测和报警的装置，用于船闸人字门门体顶落门施工过程中的门体姿态监控报警。

背景技术

目前公知的船闸人字门门体姿态检测，采用挂垂线的方式，该方式具有人工观测存在视觉误差、受环境影响较大、重锤受油液的阻力较大、人工监测数据不具有连续性等缺点，无法满足船闸人字门门体高精度、自动化和实时检测和报警输出。

发明内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种用于船闸人字门门体姿态自动化检测和报警的装置，适合人字门门体姿态自动实时检测和报警，报警精度高，响应速度快；能在船闸人字门顶落门施工过程中，对人字门横向和纵向相对于铅垂面的偏移量进行自动实时检测，判断门体姿态，并输出报警信号，为降低顶落门施工的安全风险提供了一套有效的技术手段。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种用于船闸人字门门体姿态自动化检测和报警的装置，它包括设置在闸室底板的脉冲激光垂准仪、设置在人字门门体顶端边沿的激光标靶、设置在闸室底板的控制显示终端和报警模块，所述的激光垂准仪用于发射与水平面垂直的基准脉冲激光，激光标靶用于接收脉冲激光并测量门体在横向和纵向相对于铅垂面的位置偏移量，控制显示终端用于检测过程的控制、检测数据的接收、存储和显示，脉冲激光垂准仪发射的脉冲激光照射在激光标靶上，激光标靶通过无线通讯串口与控制显示终端相连，控制显示终端和报警模块相连。

上述激光标靶包括PSD器件、光学系统、配置电路、基于单片机的控制模块、无线通讯模块、外壳、遮光罩和辅助定位装置，所述PSD器件、光学系统、配置电路、基于单片机的控制模块和无线通讯模块安装于外壳内，所述外壳连接遮光罩和辅助定位装置，脉冲激光束经过光学系统的滤波和降噪后打到PSD的感光面上，PSD芯片由于横向光电效应在四个电极上产生微安级的感光电流；感光电流经过运算放大器的放大后变成3V以内的电压信号，同时进行和运算形成同步触发信号；在触发信号的触发下，对有光和无光测得的数据进行差分运算，得到经过抗干扰处理后的与实际位置偏移量相对应的四路电压信号；四路电压信号利用位置坐标关系算法进行信号运算后，经过A/D转换变成数字信号；数字信号在单片机系统内存储并进行运算处理后，通过通讯模块传至上位机存储并显示。

上述控制显示终端包括数据处理单元、数据存储单元、供电单元、显示单元、无线通讯模块和外壳，所述数据处理单元、数据存储单元、供电单元和显示单元安装于外壳内，所述外壳连接无线通讯模块。

上述报警模块与控制显示终端相连，用于将控制显示终端所发出的报警信号转换为TTL信号、以太网信号、工业控制总线信号和串口信号。

上述报警模块为标准信号输出模块，所输出信号可直接接入外界控制系统、和声光报警设备。

本实用新型取得了以下的技术效果：

1、激光标靶通过与脉冲激光垂准仪配合使用，能够自动检测门体的横向和纵向位置偏移；激光标靶与脉冲激光垂准仪之间的最大工作距离为50m，可检测的横向和纵向位置偏移范围为60mm*60mm，测量数据分辨率为0.1mm，测量误差小于2%。

2、检测数据可通过无线串口模块实时上传至上位机，无线串口通讯的误码率小于1/10000。

3、控制显示终端采用图形化控制显示界面，能对至少4套脉冲激光垂准仪和激光标靶进行启动、暂停和停止操作； 能读取门体上至少4个点的横向和纵向的位置偏移量；能设定报警阈值并输出报警信号。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1 为本实用新型装置连接示意图。

图2 为激光标靶系统组成框图。

具体实施方式

如图1 所示，一种用于船闸人字门门体姿态自动化检测和报警的装置，包括固定在闸室底板的脉冲激光垂准仪，所述脉冲激光垂准仪发射的脉冲激光照射在激光标靶上，所述激光标靶通过无线串口通讯与控制显示终端相连，所述控制显示终端和报警模块相连。所述脉冲激光垂准仪固定在船闸闸室底板上，用于发射与水平面垂直的基准脉冲激光。 所述激光标靶安装在船闸人字门门体顶端边沿，用于接收脉冲激光并测量门体在横向和纵向相对于铅垂面的位置偏移量。所述控制显示终端布放在船闸闸室底板，用于检测过程的控制，检测数据的接收、存储和显示。所述报警模块为标准信号输出模块，所输出信号可直接接入其它控制系统、声光报警设备等。所述脉冲激光垂准仪和激光标靶至少各为一个。

如图2所示，所述激光标靶包括PSD器件、光学系统、配置电路、基于单片机的控制模块、无线通讯模块、外壳、遮光罩和辅助定位装置。如图2所示，脉冲激光束经过光学系统的滤波和降噪后打到PSD的感光面上，PSD芯片由于横向光电效应在四个电极上产生微安级的感光电流；感光电流经过运算放大器的放大后变成3V以内的电压信号，同时进行和运算形成同步触发信号；在触发信号的触发下，对有光和无光测得的数据进行差分运算，得到经过抗干扰处理后的与实际位置偏移量相对应的四路电压信号；四路电压信号利用位置坐标关系算法进行信号运算后，经过A/D转换变成数字信号；数字信号在单片机系统内存储并进行运算处理后，通过通讯模块传至上位机存储并显示。

PSD器件（position sensitive detector）是一种高灵敏度光电位置传感器，它具有横向光电效应，可将光敏面上光点的位置信号转化为电信号，从而实现对位移、角度和速度的测量，具有高灵敏度、高分辨率、响应速度快和配置电路简单等优点。

控制显示终端包括数据处理单元、数据存储单元、供电单元、显示单元、无线通讯模块和外壳，所述数据处理单元、数据存储单元、供电单元和显示单元安装于外壳内，所述外壳连接无线通讯模块。控制显示终端采用图形化控制显示界面，能对至少4套脉冲激光垂准仪和激光标靶进行启动、暂停和停止操作； 能读取门体上至少4个点的横向和纵向的位置偏移量；能设定报警阈值并输出报警信号。

报警模块可将控制显示终端所发出的报警信号转换为TTL信号、以太网信号、工业控制总线信号和串口信号。

以三峡南线船闸南三人字门顶落门施工为例：其几何尺寸为宽20.2m，高38.5m，厚3m，采用400t的同步升降系统进行顶落门施工作业，在顶落门施工过程中需要在门体的四个点安装四套脉冲激光垂准仪和激光标靶，对门体相对于铅垂方向的偏移量进行检测，从而监测门体在升降过程中的姿态。激光垂准仪到激光标靶的直线工作距离为45m，偏移量的测量范围为60mm*60mm，报警输出阈值为50mm，测量数据分辨率为0.1mm，数据测量误差小于0.5mm，报警响应速度为0.1s。在施工过程中，控制显示终端可对四个点的测量装置同时进行启动、暂停和停止操作，同时采集、存储和显示四个点的测量数据，从而对门体姿态进行分析并根据阈值条件的设定输出报警信号。

Claims (5)

1.一种用于船闸人字门门体姿态自动化检测和报警的装置，其特征在于：它包括设置在闸室底板的脉冲激光垂准仪（1）、设置在人字门门体顶端边沿的激光标靶（2）、设置在闸室底板的控制显示终端（3）和报警模块，所述的激光垂准仪用于发射与水平面垂直的基准脉冲激光，激光标靶用于接收脉冲激光并测量门体在横向和纵向相对于铅垂面的位置偏移量，控制显示终端用于检测过程的控制、检测数据的接收、存储和显示，脉冲激光垂准仪发射的脉冲激光照射在激光标靶上，激光标靶通过无线通讯串口与控制显示终端相连，控制显示终端和报警模块相连。

2.根据权利要求1 所述用于船闸人字门门体姿态自动化检测和报警的装置，其特征在于，所述激光标靶包括PSD器件、光学系统、配置电路、基于单片机的控制模块、无线通讯模块、外壳、遮光罩和辅助定位装置，所述PSD器件、光学系统、配置电路、基于单片机的控制模块和无线通讯模块安装于外壳内，所述外壳连接遮光罩和辅助定位装置，脉冲激光束经过光学系统的滤波和降噪后打到PSD的感光面上，PSD芯片由于横向光电效应在四个电极上产生微安级的感光电流；感光电流经过运算放大器的放大后变成3V以内的电压信号，同时进行和运算形成同步触发信号；在触发信号的触发下，对有光和无光测得的数据进行差分运算，得到经过抗干扰处理后的与实际位置偏移量相对应的四路电压信号；四路电压信号利用位置坐标关系算法进行信号运算后，经过A/D转换变成数字信号；数字信号在单片机系统内存储并进行运算处理后，通过通讯模块传至上位机存储并显示。

3.根据权利要求1 所述用于船闸人字门门体姿态自动化检测和报警的装置，其特征在于，所述控制显示终端包括数据处理单元、数据存储单元、供电单元、显示单元、无线通讯模块和外壳，所述数据处理单元、数据存储单元、供电单元和显示单元安装于外壳内，所述外壳连接无线通讯模块。

4.根据权利要求1或2或3 所述用于船闸人字门门体姿态自动化检测和报警的装置，其特征在于，所述报警模块与控制显示终端相连，用于将控制显示终端所发出的报警信号转换为TTL信号、以太网信号、工业控制总线信号和串口信号。

5.根据权利要求1或2或3所述用于船闸人字门门体姿态自动化检测和报警的装置，其特征在于，所述报警模块为标准信号输出模块，所输出信号可直接接入外界控制系统、和声光报警设备。