專利名稱：船用水平平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
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本實(shí)用新型涉及一種用于水平工作環(huán)境下的水平平臺裝置，特別涉及一種 船載搜救攝像機(jī)用的水平平臺。
技術(shù)背景
船舶事故大都發(fā)生在天氣惡劣或交通密集的狀況下，這給難船和遇險(xiǎn)人員 的搜尋帶來很大困難。目前對難船和遇險(xiǎn)人員的搜尋方法大都為由搜尋人員對 觀察到的場景或雷達(dá)圖像進(jìn)行判別，確定目標(biāo)的大概位置。考慮到人眼視覺容 易受疲勞影響，需要使用紅外或可見光攝像機(jī)配合機(jī)器視覺系統(tǒng)來輔助或代替 人進(jìn)行相應(yīng)的搜救工作。
船載搜救攝像機(jī)需要水平工作環(huán)境，從而能夠平穩(wěn)的輸出圖像到處理系統(tǒng) 并在屏幕上顯示出來。但是，搜救船舶在航行中會(huì)出現(xiàn)橫搖、縱搖等非平穩(wěn)狀 況，導(dǎo)致固定在船體平臺上的攝像機(jī)輸出的畫面晃動(dòng)，影響搜救的效果。
目前專門用于船載搜救攝像機(jī)的水平平臺未見報(bào)道，平臺的實(shí)現(xiàn)可以通過 以下幾種現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改裝制成羅經(jīng)用重力慣性平臺，依靠重錘重力保持水 平，此平臺重量重，體積大，且在放置攝像機(jī)后需要調(diào)整重心和配重，靈敏度 下降；陀螺地平儀，其陀螺擺由附在高速自轉(zhuǎn)陀螺轉(zhuǎn)子上的重力擺構(gòu)成三自由 度重力陀螺儀，陀螺的出現(xiàn)使擺的穩(wěn)定性顯著增大，但在裝配攝像機(jī)后仍會(huì)出 現(xiàn)上述重力慣性平臺的問題；陀螺穩(wěn)定平臺，這是一種復(fù)雜的陀螺系統(tǒng)，包括 單軸陀螺、三軸陀螺和光纖陀螺等，當(dāng)平臺繞某軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，陀螺儀通過傳感器 把信號送給該軸的放大器和電動(dòng)機(jī)，使電動(dòng)機(jī)開動(dòng)直到把平臺轉(zhuǎn)回信號消除的 位置為止，此方案價(jià)格昂貴，從數(shù)萬元至幾十萬元不等
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型針對上述現(xiàn)有技術(shù)在船載搜救攝像機(jī)水平平臺領(lǐng)域的缺乏，以 及現(xiàn)有水平平臺存在靈敏度差和成本高的問題，而提供了一種新型船載搜救攝像機(jī)用水平平臺，主要解決船舶搖晃狀態(tài)時(shí)平臺的水平穩(wěn)定問題，以滿足搜救 攝像機(jī)的工作環(huán)境要求。平臺結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)便宜、安裝靈活、使用方便，攝 像機(jī)云臺可左右180度水平旋轉(zhuǎn)，增大搜救監(jiān)視范圍。
為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案
船用水平平臺，該平臺包括一保持物體水平平穩(wěn)的水平平衡裝置、用于支 撐固定水平平衡裝置的支架、軸承以及底板，所述水平平衡裝置由支架支撐， 該支架通過軸承固定安裝在底板上，所述水平平衡裝置包括
一保持裝置在左右船舷方向上平衡的外環(huán)，
一保持裝置在船艏/艉方向上平衡的內(nèi)環(huán)，
一用于安置物件的轉(zhuǎn)盤，
一利用重力慣性保持平衡的平臺配重，
一提供油阻力減少震蕩和擺動(dòng)的阻尼油，
一提供磁阻力的磁阻尼葉輪；
所述轉(zhuǎn)盤與內(nèi)環(huán)和外環(huán)通過相互垂直的軸承連接，所述平臺配重設(shè)置在轉(zhuǎn) 盤的下方，該平臺配重的下端安置磁阻尼葉輪，并將磁阻尼葉輪設(shè)在阻尼油中。 轉(zhuǎn)盤通過內(nèi)環(huán)和外環(huán)保持平臺的艏艉方向平衡和左右舷平衡，通過平臺配重利 用重力慣性保持水平平穩(wěn)，還利用磁阻力和油阻力進(jìn)一步減少微小振動(dòng)和擺 動(dòng)。
所述平臺配重由鉛平衡塊和鐵平衡塊組成，且鉛平衡塊設(shè)在鐵平衡塊上 面，這樣能夠很好的減少配重的擺幅。
所述阻尼油中混有玻璃子，這樣能夠加大油阻力的作用。
所述轉(zhuǎn)盤上配有一云臺，可用于裝配紅外或可見光攝像機(jī)。
所述水平平衡裝置還包括一驅(qū)動(dòng)裝置，該裝置含有
一步進(jìn)電機(jī)，
一平臺主軸，
一聯(lián)軸器，
一變速齒輪組，
以及一控制步進(jìn)電機(jī)隨時(shí)制動(dòng)和在轉(zhuǎn)動(dòng)到兩端極限時(shí)可自動(dòng)反方向旋轉(zhuǎn)
的制動(dòng)裝置；所述平臺主軸與上述轉(zhuǎn)盤聯(lián)接，并通過聯(lián)軸器、變速齒輪組與步進(jìn)電機(jī)聯(lián)
接；所述制動(dòng)裝置控制聯(lián)接步進(jìn)電機(jī)；所述步進(jìn)電機(jī)還與外部控制器聯(lián)接。該 驅(qū)動(dòng)裝置能夠驅(qū)動(dòng)平臺在180度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，擴(kuò)大攝像機(jī)的搜索監(jiān)視范圍。
所述制動(dòng)裝置由位置控制器和光耦管組成。該制動(dòng)裝置能夠控制平臺隨時(shí) 制動(dòng)，且在轉(zhuǎn)動(dòng)到兩端極限時(shí)可自動(dòng)反方向旋轉(zhuǎn)，避免攝像機(jī)信號和電源線纜 的纏繞。
所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。 ' 根據(jù)上述技術(shù)方案得到本實(shí)用新型具有如下顯著特點(diǎn)和積極效果
1、 水平平臺通過重力、油阻力和磁阻力能夠使攝像機(jī)在船舶搖晃的狀況 下保持水平平穩(wěn)，滿足搜救攝像機(jī)工作條件的需要。
2、 平臺采用懸臂式支架結(jié)構(gòu)，重量輕、體積小、安裝靈活，攝像機(jī)的監(jiān) 視范圍廣。
3、 平臺可在180度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，擴(kuò)大攝像機(jī)的搜索監(jiān)視范圍；平臺內(nèi)的 電機(jī)接受來自控制器的信號精確地運(yùn)行定位；在控制信號的作用下，云臺攝像 機(jī)既可自動(dòng)掃描監(jiān)視區(qū)域，也可在監(jiān)控中心值班人員的操縱下跟蹤監(jiān)視對象。
4、 平臺在轉(zhuǎn)動(dòng)工作時(shí)，在轉(zhuǎn)動(dòng)到兩端極限時(shí)可自動(dòng)反方向旋轉(zhuǎn)，避免攝 像機(jī)信號和電源線纜的纏繞。
5、 平臺結(jié)構(gòu)簡單、堅(jiān)固耐用，與現(xiàn)有的幾萬到幾十萬元的電子光纖陀螺 穩(wěn)定平臺相比整體造價(jià)大幅降低至2-3千元。


以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
來進(jìn)一步說明本實(shí)用新型。 圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為本實(shí)用新型的俯視圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白 了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。
目前現(xiàn)有的水平平臺還不能夠應(yīng)用于在搜索船只上裝載搜救攝像機(jī)，這樣的水平平臺在性能上存在靈敏度的問題，同時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上很復(fù)雜，這樣必然造 成安裝和使用的復(fù)雜、價(jià)格的昂貴。
為了解決上述的技術(shù)問題，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)出一種能夠用于船只裝載船載 搜救攝像機(jī)的水平平臺，其能夠避免上述的問題的水平平臺。該平臺通過重力、 油阻尼、磁阻尼的綜合作用，使平臺在船舶搖晃過程中保持水平；同時(shí)通過制 動(dòng)裝置控制平臺的可返回旋轉(zhuǎn)，來擴(kuò)大攝像機(jī)的搜索監(jiān)視范圍。
基于上述的目的和原理，本實(shí)用新型提供的水平平臺如圖1所示。該平臺 主要由水平平衡裝置和驅(qū)動(dòng)裝置組成，其水平平衡裝置用于保持平臺在船舶搖 晃過程中保持水平，驅(qū)動(dòng)裝置用于驅(qū)動(dòng)平臺旋轉(zhuǎn)。
該裝置中的轉(zhuǎn)盤1上配有云臺23，其可用于安裝紅外或可見光攝像機(jī)，承 重2kg。云臺23通過轉(zhuǎn)盤1下方的平臺主軸24固定聯(lián)接，平臺主軸24通過 軸承座2固定在外殼8上，同時(shí)在外殼8內(nèi)部通過連軸器3與變速齒輪組7聯(lián) 接；步進(jìn)電機(jī)9固定在外殼2的底部，同時(shí)驅(qū)動(dòng)變速齒輪組7。步進(jìn)電機(jī)9通 過驅(qū)動(dòng)變速齒輪組7由上述的聯(lián)接機(jī)構(gòu)帶動(dòng)云臺23的勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)速三級 可調(diào)，達(dá)3分/轉(zhuǎn)。
如圖1所示，為了達(dá)到上述的旋轉(zhuǎn)方式控制，步進(jìn)電機(jī)9同時(shí)受外部控制 器和內(nèi)部制動(dòng)控制器的控制。步進(jìn)電機(jī)9與外部控制器的控制聯(lián)接，是由安置 在外殼8內(nèi)部的印刷電路板20通過信號線與接線端子19所連接的外部控制器 聯(lián)接，進(jìn)行控制與驅(qū)動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)9接收來自外部控制器的信號精確地運(yùn)行旋 轉(zhuǎn)定位，在控制信號的作用下，步進(jìn)電機(jī)將驅(qū)動(dòng)云臺23轉(zhuǎn)動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)云臺 23上的攝像機(jī)自動(dòng)掃描監(jiān)視區(qū)域，或在監(jiān)控中心值班人員的操縱下跟蹤監(jiān)視對 象。其可帶動(dòng)云臺的水平旋轉(zhuǎn)速度為2。/s。
內(nèi)部制動(dòng)控制器由位置控制器22和光耦管21組成，位置控制器22通過 光耦管21與印刷電路板20連接，實(shí)現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)9的隨時(shí)制動(dòng)和轉(zhuǎn)向控制。 該裝置能夠控制步進(jìn)電機(jī)9帶動(dòng)云臺23轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在轉(zhuǎn)動(dòng)到兩端極限時(shí)可自動(dòng) 反方向旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)平臺可在180度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，以及避免攝像機(jī)信號和電源線 纜的纏繞的，從而避免線纜對平臺水平狀態(tài)的影響。
由于上述機(jī)構(gòu)的效果可知，其為水平平臺的驅(qū)動(dòng)裝置，而水平平臺的水平 平衡裝置主要由平衡環(huán)、配重裝置和阻尼裝置組成。平衡環(huán)由保持平臺在左右和保持平臺在船艏/艉方向上平衡的內(nèi)環(huán)4組成，內(nèi) 環(huán)4和外環(huán)6通過相互垂直的軸承25、 26與轉(zhuǎn)盤1相聯(lián)(如圖2所示)，分別 保持平臺的艏艉方向平衡和左右舷平衡。
配重裝置設(shè)置在外殼8的底部，其由鉛平衡塊11和鐵平衡塊12組成，通 過平衡塊的重力慣性保持轉(zhuǎn)盤的水平平穩(wěn)。本實(shí)用新型中鉛平衡塊11的質(zhì)量 大于鐵平衡塊12，同時(shí)將質(zhì)量大的鉛平衡塊11設(shè)置在鐵平衡塊12上面，減少 整個(gè)配重的擺幅。由于鉛平衡塊11和步進(jìn)電機(jī)9都設(shè)置在外殼8的底部，本 實(shí)用新型通過外殼IO將兩者封裝保護(hù)，以增加平臺的堅(jiān)固度和耐用性。
在配重裝置底部，即鐵平衡塊12的底部設(shè)置一磁阻尼葉輪15，同時(shí)將磁 阻尼葉輪15浸泡在裝有阻尼油14的金屬容器13中。此處使用的阻尼油14中 混有玻璃子，這樣能夠加大油阻力的作用，同時(shí)由于浸泡在阻尼油14中的葉 輪15帶有磁鐵，可利用磁阻力進(jìn)一步減小震蕩和小幅擺動(dòng)。
由上述水平平臺的水平平衡裝置通過重力、油阻尼、磁阻尼的綜合作用， 使平臺在船舶搖晃過程中保持水平。
由上述技術(shù)方案的裝置其驅(qū)動(dòng)機(jī)械部件和控制電路部件由外殼8封裝保 護(hù)，同時(shí)步進(jìn)電機(jī)9和鉛平衡塊11由外殼10封裝保護(hù)，增加了平臺的堅(jiān)固度 和耐用性。
如圖2所示，整個(gè)平臺主體由連接到外環(huán)6的懸臂支架18支撐，支架可 通過軸承座17裝配在底板16上，可放置在船舶的固定平臺上使用，也可安裝 在特制的承重柱上，節(jié)省空間。軸承座可轉(zhuǎn)動(dòng)，方便調(diào)整平臺位置。
以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu) 點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí) 施例和說明書中描述的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神 和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入 要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書 及其等效物界定。
權(quán)利要求1、船用水平平臺，該平臺包括一保持物體水平平穩(wěn)的水平平衡裝置、用于支撐固定水平平衡裝置的支架、軸承以及底板，所述水平平衡裝置由支架支撐，該支架通過軸承固定安裝在底板上；其特征在于，所述水平平衡裝置包括一保持裝置在左右船舷方向上平衡的外環(huán)，一保持裝置在船艏/艉方向上平衡的內(nèi)環(huán)，一用于安置物件的轉(zhuǎn)盤，一利用重力慣性保持平衡的平臺配重，一提供油阻力減少震蕩和擺動(dòng)的阻尼油，一提供磁阻力的磁阻尼葉輪；所述轉(zhuǎn)盤與內(nèi)環(huán)和外環(huán)通過相互垂直的軸承連接，所述平臺配重設(shè)置在轉(zhuǎn)盤的下方，該平臺配重的下端安置磁阻尼葉輪，并將磁阻尼葉輪設(shè)在阻尼油中。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的船用水平平臺，其特征在于，所述平臺配重由 鉛平衡塊和鐵平衡塊組成，且鉛平衡塊設(shè)在鐵平衡塊上面。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的船用水平平臺，其特征在于，所述阻尼油中混 有玻璃子。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的船用水平平臺，其特征在于，所述轉(zhuǎn)盤上配有 一云臺。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的船用水平平臺，其特征在于，所述水平平衡裝 置還包括一驅(qū)動(dòng)裝置，該裝置含有一步進(jìn)電機(jī)， 一平臺主軸， 一聯(lián)軸器， 一變速齒輪組，以及一控制步進(jìn)電機(jī)隨時(shí)制動(dòng)和在轉(zhuǎn)動(dòng)到兩端極限時(shí)可自動(dòng)反方向旋轉(zhuǎn) 的制動(dòng)裝置；所述平臺主軸與上述轉(zhuǎn)盤聯(lián)接，并通過聯(lián)軸器、變速齒輪組與步進(jìn)電機(jī)聯(lián) 接；所述制動(dòng)裝置控制聯(lián)接步進(jìn)電機(jī)；所述步進(jìn)電機(jī)還與外部控制器聯(lián)接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的船用水平平臺，其特征在于，所述制動(dòng)裝置由位置控制器和光耦管組成。
專利摘要本實(shí)用新型公開了船用水平平臺，該平臺包括一保持物體水平平穩(wěn)的水平平衡裝置、用于支撐固定水平平衡裝置的支架、軸承以及底板，所述水平平衡裝置由支架支撐，該支架通過軸承固定安裝在底板上；水平平衡裝置中的轉(zhuǎn)盤與內(nèi)環(huán)和外環(huán)通過相互垂直的軸承連接，所述平臺配重設(shè)置在轉(zhuǎn)盤的下方，該平臺配重的下端安置磁阻尼葉輪，并將磁阻尼葉輪設(shè)在阻尼油中。根據(jù)上述技術(shù)方案得到的本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，且能夠解決船舶搖晃狀態(tài)時(shí)平臺的水平穩(wěn)定問題。
文檔編號B63B49/00GK201362348SQ200920068528
公開日2009年12月16日 申請日期2009年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月6日
發(fā)明者鑫 冉, 應(yīng)士君, 施朝健, 陳錦標(biāo) 申請人:上海海事大學(xué)