一種用于船舶吊機的平臺的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種吊機的平臺，特別涉及一種用于船舶吊機的平臺，屬于船舶工程
技術領域。
【背景技術】
[0002] 船舶吊機是艦船的重要組成部分，船舶吊機工作的穩(wěn)定性直接影響到設備運載的 安全性，為了提高船舶吊機運載的穩(wěn)定性與可靠性，船舶吊機對其承載平臺有了更高的要 求。
[0003] 在多種動力傳動方式中，繩驅(qū)動有噪聲低、清潔、不需潤滑、減震、易于安裝和維護 費用較低的優(yōu)點。繩驅(qū)動并聯(lián)機構是一種新型的機構，不僅具有一般繩驅(qū)動機構的優(yōu)點，并 且由于驅(qū)動器可以安裝在底座上，不需要桿作支撐，因此結構簡單、慣性小。除此之外，該機 構還具有較高的剛度、定位精度，較大的平動工作空間和較快的運動速度等特點，因此，近 年來在國外得到重視和研究，并被應用于機械制造、大型射電望遠鏡、輪船制造、虛擬現(xiàn)實 的力反饋裝置和觸角裝置等方面。
[0004] 船舶吊機在運載船舶輔機設備時，會受到各種惡劣環(huán)境因素的影響而產(chǎn)生晃動， 從而會產(chǎn)生明顯的橫搖、縱搖和錘蕩運動，尤其是船體在較高海況下的這些大幅度搖擺是 很難補償?shù)摹，F(xiàn)在船舶吊機的承載平臺系統(tǒng)基本不具有波浪運動補償功能，使其在惡劣條 件下大幅度晃動，更不用說能夠始終保持相對靜止狀態(tài)。這樣會在很大程度上影響船舶吊 機運載船舶設備的穩(wěn)定性與可靠性，從而制約了船舶吊機工作的安全與工作效率，因而不 能滿足當今船舶發(fā)展的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種提高平穩(wěn)性的用于船舶吊機的平臺。
[0006] 本發(fā)明通過以下技術方案予以實現(xiàn)：
[0007] -種用于船舶吊機的平臺，平臺包括平臺裝置和用于驅(qū)動平臺裝置運動的伺服驅(qū) 動系統(tǒng)；平臺裝置包括固定支架、數(shù)個滾輪、數(shù)根繩索、承載平臺，固定支架固定設置在船舶 吊機上，數(shù)個滾輪均布在固定支架的輪廓上，承載平臺設置在固定支架的正下方，承載平臺 的輪廓上固定設有數(shù)個鉸鏈，數(shù)個滾輪、繩索、鉸鏈都一一對應，每根繩索的一端繞過滾輪 與固定支架活動連接，另一端固定在承載平臺上對應的鉸鏈；伺服驅(qū)動系統(tǒng)包括傳感器、控 制系統(tǒng)、伺服電機控制器、數(shù)個伺服電機，傳感器、控制系統(tǒng)、伺服電機控制器依次連接，傳 感器固定設置在承載平臺上，傳感器包括速度傳感器、位移傳感器、加速度傳感器，上述三 種傳感器均分別與控制系統(tǒng)相連，數(shù)個伺服電機與數(shù)根繩索一一對應連接，伺服電機控制 器分別控制數(shù)個伺服電機。
[0008] 本發(fā)明通過以下技術方案進一步實現(xiàn)：
[0009] 前述的一種用于船舶吊機的平臺，伺服驅(qū)動系統(tǒng)的工作步驟如下：
[0010] (1)、船舶航行時，外界風、浪等激振因素對船體產(chǎn)生沖擊使其產(chǎn)生搖擺，承載平臺 會與船舶一樣失去穩(wěn)定性產(chǎn)生搖擺晃動而改變姿態(tài)；設置在承載平臺上的三種傳感器會分 別檢測出承載平臺的位移、速度、加速度等變化的數(shù)據(jù)；
[0011] (2)、步驟（1)中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)傳到控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)計算出每根繩索的長度數(shù) 據(jù)；
[0012] (3)、控制系統(tǒng)將步驟⑵中的數(shù)據(jù)傳輸給伺服電機控制器，伺服電機控制器控制 數(shù)個伺服電機轉(zhuǎn)動，以調(diào)節(jié)承載平臺在某一時刻的位姿所對應的繩索的長度，使承載平臺 保持相對靜止。
[0013] 前述的一種用于船舶吊機的平臺，控制系統(tǒng)通過以下方法計算出每根繩索的長 度；取承載平臺上一個鉸鏈的中心為坐標原點，以鉸鏈中心到承載平臺中心的連線為X軸， 以承載平臺指向固定支架的矢量為Z軸，以右手法則確定Y軸，以此建立起整個機構的坐標 系；動坐標系0-XYZ建在固定支架上，靜坐標系0' -X'Y'Z'建在承載平臺上，在動坐標系中 的任一向量R'可以通過坐標變換方法變換到靜坐標系中，坐標變換公式為R= [T]R'+P,其 中：T為承載平臺姿態(tài)的方向余弦矩陣，P為動坐標系原點在靜坐標系中的坐標，R為R'變 換到靜坐標系中的向量；因此，每根繩索長度矢量^可在靜坐標系中表示為
【主權項】
1. 一種用于船舶吊機的平臺，其特征在于：所述平臺包括平臺裝置和用于驅(qū)動平臺裝 置運動的伺服驅(qū)動系統(tǒng)；所述平臺裝置包括固定支架、數(shù)個滾輪、數(shù)根繩索、承載平臺，所 述固定支架固定設置在船舶吊機上，所述數(shù)個滾輪均布在固定支架的輪廓上，所述承載平 臺設置在固定支架的正下方，所述承載平臺的輪廓上固定設有數(shù)個鉸鏈，所述數(shù)個滾輪、繩 索、鉸鏈都一一對應，每根繩索的一端繞過滾輪與固定支架活動連接，另一端固定在承載平 臺上對應的鉸鏈；所述伺服驅(qū)動系統(tǒng)包括傳感器、控制系統(tǒng)、伺服電機控制器、數(shù)個伺服電 機，所述傳感器、控制系統(tǒng)、伺服電機控制器依次連接，所述傳感器固定設置在承載平臺上， 所述傳感器包括速度傳感器、位移傳感器、加速度傳感器，上述三種傳感器均分別與控制系 統(tǒng)相連，所述數(shù)個伺服電機與數(shù)根繩索一一對應連接，所述伺服電機控制器分別控制數(shù)個 伺服電機。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種用于船舶吊機的平臺，其特征在于：所述伺服驅(qū)動系統(tǒng) 的工作步驟如下： 1) 、船舶航行時，外界風、浪等激振因素對船體產(chǎn)生沖擊使其產(chǎn)生搖擺，承載平臺會與 船舶一樣失去穩(wěn)定性產(chǎn)生搖擺晃動而改變姿態(tài)；設置在承載平臺上的三種傳感器會分別檢 測出承載平臺的位移、速度、加速度等變化的數(shù)據(jù)； 2) 、步驟1)中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)傳到控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)計算出每根繩索的長度數(shù)據(jù)； 3) 、控制系統(tǒng)將步驟2)中的數(shù)據(jù)傳輸給伺服電機控制器，伺服電機控制器控制數(shù)個伺 服電機轉(zhuǎn)動，以調(diào)節(jié)承載平臺在某一時刻的位姿所對應的繩索的長度，使承載平臺保持相 對靜止。
3. 根據(jù)權利要求2所述的一種用于船舶吊機的平臺，其特征在于：所述控制系統(tǒng)通過 以下方法計算出每根繩索的長度； 取承載平臺上一個鉸鏈的中心為坐標原點，以鉸鏈中心到承載平臺中心的連線為X軸，以承載平臺指向固定支架的矢量為Z軸，以右手法則確定Y軸，以此建立起整個機構的 坐標系；動坐標系0-XYZ建在固定支架上，靜坐標系0' -X'Y'Z'建在承載平臺上，在動坐標 系中的任一向量R'可以通過坐標變換方法變換到靜坐標系中，坐標變換公式為R= [T] R'+P，其中：T為承載平臺姿態(tài)的方向余弦矩陣，P為動坐標系原點在靜坐標系中的坐標，R 為R'變換到靜坐標系中的向量；因此，每根繩索長度矢量^可在靜坐標系中表示為
從而得到機構的位置求解計算方程
4. 根據(jù)權利要求1或2所述的任意一種用于船舶吊機的平臺，其特征在于：所述控制 系統(tǒng)包括D/A轉(zhuǎn)換電路，所述D/A轉(zhuǎn)換電路由緩沖寄存器、二進制計數(shù)器、數(shù)值檢測器、方向 控制電路、比較放大器組成，這五個部件按上述順序依次連接，所述傳感器與緩沖寄存器相 連，所述比較放大器與伺服電機控制器相連。
5. 根據(jù)權利要求4所述的一種用于船舶吊機的平臺，其特征在于：所述D/A轉(zhuǎn)換電路 工作原理如下： D/A轉(zhuǎn)換電路接收傳感器的沖擊載荷并轉(zhuǎn)化成為數(shù)字信號，以脈寬調(diào)制的形式輸出模 擬電壓；緩沖寄存器存放表示跟隨誤差的16位反碼形式二進制信號，每一個采樣周期，發(fā) 出一個采樣脈沖，將數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)和符號讀入緩沖寄存器；二進制計數(shù)器為加法計數(shù) 器，緩沖寄存器的跟隨誤差經(jīng)延遲后送入二進制計數(shù)器，二進制計數(shù)器的最高位為符號位， 用于控制方向，數(shù)據(jù)置入后，開始加法計數(shù)，二進制計數(shù)器加之溢出時，二進制計數(shù)器所計 脈沖數(shù)等于跟隨誤差絕對值，脈沖寬度與跟隨誤差成正比；再經(jīng)過數(shù)值檢測器，由數(shù)值變?yōu)?脈寬后，輸入方向控制電路，兩個有符號位信號控制的與非門輸出，就能區(qū)別方向，當符號 位為0時，矩形波信號由正端輸出，反之，由負端輸出；然后信號進入比較放大器，輸出直流 指令電壓信號，它的幅值表示跟隨誤差大小。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種用于船舶吊機的平臺，平臺包括平臺裝置和伺服驅(qū)動系統(tǒng)；平臺裝置包括固定支架、數(shù)個滾輪、數(shù)根繩索、承載平臺，固定支架固定設置在船舶吊機上，數(shù)個滾輪均布在固定支架的輪廓上，承載平臺的輪廓上固定設有數(shù)個鉸鏈，每根繩索的一端繞過滾輪與固定支架活動連接，另一端固定在承載平臺上對應的鉸鏈；伺服驅(qū)動系統(tǒng)包括傳感器、控制系統(tǒng)、伺服電機控制器、數(shù)個伺服電機，傳感器固定設置在承載平臺上，伺服電機控制器分別控制數(shù)個伺服電機；本發(fā)明具有高剛度、定位精度高、具有較大的平動工作空間和較快的運動速度的優(yōu)點，能夠快速響應外力沖擊，從而保持船舶吊機承載平臺運動時的穩(wěn)定性。
【IPC分類】B66C23-62, B66C23-18
【公開號】CN104555754
【申請?zhí)枴緾N201410816903
【發(fā)明人】方喜峰, 許欽桓, 張思崇, 彭世警, 許風明
【申請人】江蘇科技大學
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月24日