CN220509134U - 一种用于预防船舶与桥梁碰撞的激光测距装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于预防船舶与桥梁碰撞的激光测距装置，包括底板、圆板、竖轴、第一激光测距传感器、第二激光测距传感器、角度调节机构，底板下表面设有多个支撑腿，所述的支撑腿底端设有连接板，竖轴顶端与圆板下表面同轴固定连接，竖轴底端贯穿底板并与底板转动连接，竖轴通过驱动机构转动，圆板侧表面朝前方向的180度范围内沿圆板的径向均匀分布有若干安装孔，安装孔内分别设有第一激光测距传感器，圆板上表面的后部设有第二激光测距传感器，第二激光测距传感器的后端与圆板上表面铰接，第二激光测距传感器通过角度调节机构与圆板连接。本新型可针对船舶与桥梁的位置关系进行多方位测量，能够进一步降低桥梁船舶之间碰撞的概率。

Description

一种用于预防船舶与桥梁碰撞的激光测距装置

技术领域

本实用新型涉及测距传感器技术领域，具体涉及一种用于预防船舶与桥梁碰撞的激光测距装置。

背景技术

我国内河航道众多，主要以长江、珠江、淮河、黑龙江几大水系为主。由于地理、气候、人文因素的影响，内河桥区水域的通航环境十分复杂。伴随而来的内河交通问题也日益增多。近年来，桥船碰撞的事故时有发生。目前预防桥梁与船舶发生碰撞的方法主要有以下几种：一、人工上船测高的方式；二、激光扫描测高的方式；三、基于图像检测的测高方式。然而，船舶与桥梁的碰撞并非都是因为超高导致的，也存在着宽度方向的碰撞以及船速过快导致的碰撞，基于种种原因，有必要针对船舶与桥梁的位置关系进行多方位的测量。

实用新型内容

本新型提供了一种用于预防船舶与桥梁碰撞的激光测距装置，目的是针对船舶与桥梁的位置关系进行多方位测量，以进一步降低桥梁船舶之间碰撞的可能性。

为达到上述目的，本新型所采用的技术方案是：

一种用于预防船舶与桥梁碰撞的激光测距装置，包括底板、圆板、竖轴、第一激光测距传感器、第二激光测距传感器、角度调节机构，所述的底板下表面设有多个支撑腿，所述的支撑腿底端设有连接板，所述的竖轴顶端与圆板下表面同轴固定连接，竖轴底端贯穿底板并与底板转动连接，所述的竖轴通过驱动机构转动，所述的圆板侧表面朝前方向的180度范围内沿圆板的径向均匀分布有若干安装孔，所述的安装孔内分别设有第一激光测距传感器，所述的圆板上表面的后部设有第二激光测距传感器，所述的第二激光测距传感器的后端与圆板上表面铰接，所述的第二激光测距传感器通过角度调节机构与圆板连接。

优选的，所述的驱动机构为伺服电机，所述的伺服电机与底板下表面固定连接，伺服电机的输出轴与竖轴的底端固定连接。

优选的，所述的第二激光测距传感器外套设有套管，所述的套管的后端与圆板上表面铰接，套管的下表面与圆板上表面之间设有角度调节机构；所述的套管上端与套管同向固定安装有视觉传感器。

优选的，所述的角度调节机构包括伺服缸，所述的伺服缸的一端与圆板上表面铰接，另一端与套管下表面铰接。

优选的，所述的第一激光测距传感器的测量光线的反向延长线穿过圆板的轴线，若干测量光线的反向延长线共同交汇于圆板轴线上的一点。

优选的，所述的第一激光测距传感器的测量光线沿水平方向设置。

优选的，所述的连接板上设有连接孔，并通过螺栓与桥梁或船舶的甲板固定连接。

优选的，所述的圆板的上表面沿水平设置。

优选的，所述的套管的端部通过铰接座与圆板铰接，第二激光测距传感器的测量光线的反向延长线穿过铰接座上铰接轴的轴线并与铰接轴的轴线交汇于点A。

优选的，还包括控制器，所述的第一激光测距传感器、第二激光测距传感器、伺服电机、伺服缸分别通过导线与控制器电连接。

优选的，所述的控制器还通过导线电连接有人机交互装置，所述的人机交互装置设有显示屏。

本新型一种用于预防船舶与桥梁碰撞的激光测距装置的有益效果为：本新型不但可以安装在桥梁上使用，还可安装在船舶上使用，可针对船舶与桥梁的位置关系进行多方位测量，能够进一步降低桥梁船舶之间碰撞的可能性。

附图说明：

图1、本新型的侧面局部结构示意图；

图2、本新型的侧面整体结构示意图；

图3、本新型的正面整体结构示意图；

图4、本新型安装在船舶上的示意图；

图5、本新型测量桥洞宽度的示意图；

图6、本新型测量桥洞高度的示意图；

图7、本新型涉及的拱形桥洞示意图；

1—底板，2—支撑腿，3—伺服电机，4—竖轴，5—圆板，6—安装孔，7—第一激光测距传感器，8—铰接座,9—伺服缸，10—套管，11—视觉传感器，12—第二激光测距传感器，13—船舶，14—船舶顶端，15—甲板，16—线段A，17—线段B，18—线段C，19—内缘棱线(俯视角度)，20—测量光线，21—点B，22—桥洞侧壁(水平剖视角度)，23—线段D，24—角P，25—夹角O，26—铰接轴，27—线段E，28—点C，29—桥洞。

具体实施方式：

以下所述，是以阶梯递进的方式对本新型的实施方式详细说明，该说明仅为本新型的较佳实施例而已，并非用于限定本新型的保护范围，凡在本新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本新型的保护范围之内。

本新型的描述中，需要说明的是，术语“上”“下”“左”“右”“顶”“底”“内”“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了描述本新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本新型的限制。

一种用于预防船舶与桥梁碰撞的激光测距装置，如图1-7所示，包括底板1、圆板5、竖轴4、第一激光测距传感器7、第二激光测距传感器12、角度调节机构，所述的底板1下表面设有多个支撑腿2，所述的支撑腿2底端设有连接板(图中未标记)，所述的竖轴4顶端与圆板5下表面同轴固定连接，竖轴4底端贯穿底板1并与底板1转动连接，所述的竖轴4通过驱动机构转动，所述的圆板5侧表面朝前方向的180度范围内沿圆板的径向均匀分布有若干安装孔6，所述的安装孔6内分别设有第一激光测距传感器7，所述的圆板5上表面的后部设有第二激光测距传感器12，所述的第二激光测距传感器12的后端与圆板5上表面铰接，所述的第二激光测距传感器12通过角度调节机构与圆板5连接。

如图1所示，所述的驱动机构为伺服电机3，所述的伺服电机3与底板1下表面固定连接，伺服电机3的输出轴与竖轴4的底端固定连接。通过伺服电机可带动竖轴4(相对于圆板)转动一定角度。

如图1-3所示，所述的第二激光测距传感器12外套设有套管10，所述的套管10的后端与圆板5上表面铰接，套管10的下表面与圆板5上表面之间设有角度调节机构；所述的套管上端与套管同向固定安装有视觉传感器11。视觉传感器是辅助第二激光测距传感器瞄准用的，控制器依据视觉传感器的信号控制伺服缸的伸缩量，直到第二激光测距传感器的测量光线照到所需位置，必要时配合伺服电机转动。

如图1-3所示，所述的角度调节机构包括伺服缸9，所述的伺服缸9的一端与圆板5上表面铰接，另一端与套管10下表面铰接。通过伺服缸伸长量的调节，可调节第二激光测距传感器发射的测量光线与水平面的夹角。

如图1-3、5所示，所述的第一激光测距传感器7的测量光线20的反向延长线穿过圆板5的轴线，若干测量光线20的反向延长线共同交汇于圆板轴线上的一点，即交汇于点B21。

如图1-3所示，所述的第一激光测距传感器7的测量光线沿水平方向设置。

如图1-4所示，所述的连接板上设有连接孔，并通过螺栓与桥梁或船舶13的甲板15固定连接。

如图1-3所示，所述的圆板5的上表面沿水平设置。

如图1-3所示，所述的套管10的端部通过铰接座8与圆板5铰接，第二激光测距传感器12的测量光线的反向延长线穿过铰接座8上铰接轴26的轴线并与铰接轴26的轴线交汇于点A。

如图1-7所示，还包括控制器(图中未画出)，所述的第一激光测距传感器7、第二激光测距传感器12、伺服电机3、伺服缸9分别通过导线与控制器电连接。

如图1-7所示，所述的控制器还通过导线电连接有人机交互装置(图中未画出)，所述的人机交互装置设有显示屏(图中未画出)。

本新型的使用原理：

本新型可安装于船舶上或桥梁上，现分别依据这两种方式阐述本新型的使用原理：

一、安装于船舶上的使用原理：

现以河道中经常出现的拱形桥洞29为例：

1、圆板朝向前方180度范围内的若干第一激光测距传感器用以检测前方各个方向的障碍物与船舶之间的距离M，该距离M减去圆板中心点沿着该第一激光测距传感器的测量光线方向至船舶边缘的距离即为障碍物与船舶之间的距离，控制器可根据船舶行驶的方向以及所测得的距离、船舶的行进速度判断是否会在一定时间内发生碰撞，以便在可能发生危险时提供警报信息。

2、如图7所示，为拱形桥洞示意图，若要测量桥洞的宽度是否与船舶的宽度适配，则如图5所示，伺服电机转动，使2个第一激光测距传感器的测量光线与桥洞两侧侧壁的内缘棱线19相交，由于2条与内缘棱线19相交的测量光线均交汇于点B21，而2条测量光线之间的夹角已知，2条测量光线测得的距离已知(图中以线段A16、线段B17表示测量点位距离点B21的距离)，故可以得出桥洞两侧侧壁之间的距离，即桥洞的宽度(以线段C18表示)可知，进而可判断船舶宽度方向是否可以通过桥洞。由于第一激光测距传感器7安装于甲板上方一定高度处，在该高度处，为了保证船舶的稳定性，船舶自身的宽度会相较于船体收窄，故在该高度处测量的桥洞宽度与船体宽度适配，即可认为船舶在宽度方向上可以通过桥洞(特殊形态的船舶不在此列)。

3、如图6所示，通过调节伺服缸9的伸缩量使第二激光测距传感器12的测量光线与桥洞侧壁22的内缘棱线顶部相交于点C28，其中，以线段D23代表点C至点A的距离，由于控制器可根据程序判定伺服缸一定伸缩量下线段D23与点A所在水平面之间的夹角O25，而点C与点A所在水平面之间的垂直距离以线段E27表示，点C与点A所在水平面相较于点D(图中未标注)，点A与点D之间的距离以线段F(图中未标注)表示，由于点D所在位置的角度为直角，故点C所在位置处的角P24度数可以算出，三角形的三个角已知，同时线段D23长度可知，故线段E27的高度可知，以点A所在平面为基础，船舶顶端14距离点A所在平面的高度为高度A，对比线段E27的长度与高度A的大小，即可判断船舶的顶端是否超高，从而判断船舶是否能从纵向上穿过桥洞。

4、在第3点的基础上，控制器还可以控制伺服电机转动至一定角度，通过第二激光测距传感器测量桥洞侧壁22内缘顶部的其他点位的高度，进而可进一步实现更完善的测量。

5、本新型的人机交互装置用以对测量指令进行输入，相关程序为简单的机械控制程序，不存在软件创新，操作人员在进行测量时，通过人机交互装置控制相关环节，比如测量光线对齐两侧的内缘棱线19即可点确认键，然后控制器计算出相关数据，并通过显示屏显示。

6、本新型涉及到的测量光线均可选用可视激光线。

需要说明的是，以上内容是以较小的拱形桥洞为例对本新型的使用原理进行了说明，其实际上是针对的一种较为苛刻的情况，其他的桥洞，其他的使用情形可依据上述原理类推。

二、将本新型安装在桥梁上的使用原理：

本新型在大多数情况下，可以安装在桥梁上，并用以针对来往的船舶进行检测。其中，检测船舶的宽度的原理与在船舶上测量桥洞的宽度原理相同，测量船舶的高度并判断是否超高的原理与在船舶上测量桥洞的高度并根据桥洞高度对比船舶的顶端高度判断是否超高原理类似。在实际使用中，可在桥墩外壁朝向船舶来向的一端设置安装座，将本新型固定在安装座上端，使底板保持水平，这样更便于对船舶的宽度和高度进行检测。本领域的技术人员，可依据第一条详细论述的原理知晓本新型安装在桥梁上的使用情形，在此，不做赘述。

Claims (9)

1.一种用于预防船舶与桥梁碰撞的激光测距装置，其特征为：包括底板、圆板、竖轴、第一激光测距传感器、第二激光测距传感器、角度调节机构，底板下表面设有多个支撑腿，支撑腿底端设有连接板；

所述的竖轴顶端与圆板下表面同轴固定连接，竖轴底端贯穿底板并与底板转动连接，所述的竖轴通过驱动机构转动，所述的圆板侧表面朝前方向的180度范围内沿圆板的径向均匀分布有若干安装孔；

所述的安装孔内分别设有第一激光测距传感器，所述的圆板上表面的后部设有第二激光测距传感器，第二激光测距传感器的后端与圆板上表面铰接，所述的第二激光测距传感器通过角度调节机构与圆板连接。

2.如权利要求1所述的一种用于预防船舶与桥梁碰撞的激光测距装置，其特征为：所述的驱动机构为伺服电机，所述的伺服电机与底板下表面固定连接，伺服电机的输出轴与竖轴的底端固定连接。

3.如权利要求2所述的一种用于预防船舶与桥梁碰撞的激光测距装置，其特征为：所述的第二激光测距传感器外套设有套管，所述的套管的后端与圆板上表面铰接，套管的下表面与圆板上表面之间设有角度调节机构；

所述的套管上端与套管同向固定安装有视觉传感器。

4.如权利要求3所述的一种用于预防船舶与桥梁碰撞的激光测距装置，其特征为：所述的角度调节机构包括伺服缸，所述的伺服缸的一端与圆板上表面铰接，另一端与套管下表面铰接。

5.如权利要求4所述的一种用于预防船舶与桥梁碰撞的激光测距装置，其特征为：所述的第一激光测距传感器的测量光线的反向延长线穿过圆板的轴线，若干测量光线的反向延长线共同交汇于圆板轴线上的一点。

6.如权利要求5所述的一种用于预防船舶与桥梁碰撞的激光测距装置，其特征为：所述的第一激光测距传感器的测量光线沿水平方向设置；

所述的连接板上设有连接孔，并通过螺栓与桥梁或船舶的甲板固定连接；所述的圆板的上表面沿水平设置。

7.如权利要求6所述的一种用于预防船舶与桥梁碰撞的激光测距装置，其特征为：所述的套管的端部通过铰接座与圆板铰接，第二激光测距传感器的测量光线的反向延长线穿过铰接座上铰接轴的轴线并与铰接轴的轴线交汇于点A。

8.如权利要求7所述的一种用于预防船舶与桥梁碰撞的激光测距装置，其特征为：还包括控制器，所述的第一激光测距传感器、第二激光测距传感器、伺服电机、伺服缸分别通过导线与控制器电连接。

9.如权利要求8所述的一种用于预防船舶与桥梁碰撞的激光测距装置，其特征为：所述的控制器还通过导线电连接有人机交互装置，所述的人机交互装置设有显示屏。