用于船閘人字門門體姿態(tài)自動化檢測和報警的裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]實用新型一種用于船閘人字門門體姿態(tài)自動化檢測和報警的裝置，用于船閘人字門門體頂落門施工過程中的門體姿態(tài)監(jiān)控報警。
【背景技術】
[0002]目前公知的船閘人字門門體姿態(tài)檢測，采用掛垂線的方式，該方式具有人工觀測存在視覺誤差、受環(huán)境影響較大、重錘受油液的阻力較大、人工監(jiān)測數(shù)據(jù)不具有連續(xù)性等缺點，無法滿足船閘人字門門體高精度、自動化和實時檢測和報警輸出。

【發(fā)明內容】

[0003]為解決上述技術問題，本實用新型提供一種用于船閘人字門門體姿態(tài)自動化檢測和報警的裝置，適合人字門門體姿態(tài)自動實時檢測和報警，報警精度高，響應速度快；能在船閘人字門頂落門施工過程中，對人字門橫向和縱向相對于鉛垂面的偏移量進行自動實時檢測，判斷門體姿態(tài)，并輸出報警信號，為降低頂落門施工的安全風險提供了一套有效的技術手段。
[0004]本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0005]一種用于船閘人字門門體姿態(tài)自動化檢測和報警的裝置，它包括設置在閘室底板的脈沖激光垂準儀、設置在人字門門體頂端邊沿的激光標靶、設置在閘室底板的控制顯示終端和報警模塊，所述的激光垂準儀用于發(fā)射與水平面垂直的基準脈沖激光，激光標靶用于接收脈沖激光并測量門體在橫向和縱向相對于鉛垂面的位置偏移量，控制顯示終端用于檢測過程的控制、檢測數(shù)據(jù)的接收、存儲和顯示，脈沖激光垂準儀發(fā)射的脈沖激光照射在激光標靶上，激光標靶通過無線通訊串口與控制顯示終端相連，控制顯示終端和報警模塊相連。
[0006]上述激光標靶包括PSD器件、光學系統(tǒng)、配置電路、基于單片機的控制模塊、無線通訊模塊、外殼、遮光罩和輔助定位裝置，所述PSD器件、光學系統(tǒng)、配置電路、基于單片機的控制模塊和無線通訊模塊安裝于外殼內，所述外殼連接遮光罩和輔助定位裝置，脈沖激光束經過光學系統(tǒng)的濾波和降噪后打到PSD的感光面上，PSD芯片由于橫向光電效應在四個電極上產生微安級的感光電流；感光電流經過運算放大器的放大后變成3V以內的電壓信號，同時進行和運算形成同步觸發(fā)信號；在觸發(fā)信號的觸發(fā)下，對有光和無光測得的數(shù)據(jù)進行差分運算，得到經過抗干擾處理后的與實際位置偏移量相對應的四路電壓信號；四路電壓信號利用位置坐標關系算法進行信號運算后，經過A/D轉換變成數(shù)字信號；數(shù)字信號在單片機系統(tǒng)內存儲并進行運算處理后，通過通訊模塊傳至上位機存儲并顯示。
[0007]上述控制顯示終端包括數(shù)據(jù)處理單元、數(shù)據(jù)存儲單元、供電單元、顯示單元、無線通訊模塊和外殼，所述數(shù)據(jù)處理單元、數(shù)據(jù)存儲單元、供電單元和顯示單元安裝于外殼內，所述外殼連接無線通訊模塊。
[0008]上述報警模塊與控制顯示終端相連，用于將控制顯示終端所發(fā)出的報警信號轉換為TTL信號、以太網信號、工業(yè)控制總線信號和串□信號。
[0009]上述報警模塊為標準信號輸出模塊，所輸出信號可直接接入外界控制系統(tǒng)、和聲光報警設備。
[0010]本實用新型取得了以下的技術效果:
[0011]1、激光標靶通過與脈沖激光垂準儀配合使用，能夠自動檢測門體的橫向和縱向位置偏移；激光標靶與脈沖激光垂準儀之間的最大工作距離為50m，可檢測的橫向和縱向位置偏移范圍為60mm*60mm，測量數(shù)據(jù)分辨率為0.1mm，測量誤差小于2%。
[0012]2、檢測數(shù)據(jù)可通過無線串口模塊實時上傳至上位機，無線串口通訊的誤碼率小于1/10000。
[0013]3、控制顯示終端采用圖形化控制顯示界面，能對至少4套脈沖激光垂準儀和激光標靶進行啟動、暫停和停止操作；能讀取門體上至少4個點的橫向和縱向的位置偏移量；能設定報警閾值并輸出報警信號。
【附圖說明】
[0014]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明:
[0015]圖1為本實用新型裝置連接示意圖。
[0016]圖2為激光標靶系統(tǒng)組成框圖。
【具體實施方式】
[0017]如圖1所示，一種用于船閘人字門門體姿態(tài)自動化檢測和報警的裝置，包括固定在閘室底板的脈沖激光垂準儀，所述脈沖激光垂準儀發(fā)射的脈沖激光照射在激光標靶上，所述激光標靶通過無線串口通訊與控制顯示終端相連，所述控制顯示終端和報警模塊相連。所述脈沖激光垂準儀固定在船閘閘室底板上，用于發(fā)射與水平面垂直的基準脈沖激光。所述激光標靶安裝在船閘人字門門體頂端邊沿，用于接收脈沖激光并測量門體在橫向和縱向相對于鉛垂面的位置偏移量。所述控制顯示終端布放在船閘閘室底板，用于檢測過程的控制，檢測數(shù)據(jù)的接收、存儲和顯示。所述報警模塊為標準信號輸出模塊，所輸出信號可直接接入其它控制系統(tǒng)、聲光報警設備等。所述脈沖激光垂準儀和激光標靶至少各為一個。
[0018]如圖2所示，所述激光標靶包括PSD器件、光學系統(tǒng)、配置電路、基于單片機的控制模塊、無線通訊模塊、外殼、遮光罩和輔助定位裝置。如圖2所示，脈沖激光束經過光學系統(tǒng)的濾波和降噪后打到PSD的感光面上，PSD芯片由于橫向光電效應在四個電極上產生微安級的感光電流；感光電流經過運算放大器的放大后變成3V以內的電壓信號，同時進行和運算形成同步觸發(fā)信號；在觸發(fā)信號的觸發(fā)下，對有光和無光測得的數(shù)據(jù)進行差分運算，得到經過抗干擾處理后的與實際位置偏移量相對應的四路電壓信號；四路電壓信號利用位置坐標關系算法進行信號運算后，經過A/D轉換變成數(shù)字信號；數(shù)字信號在單片機系統(tǒng)內存儲并進行運算處理后，通過通訊模塊傳至上位機存儲并顯示。
[0019]PSD器件(posit1n sensitive detector)是一種高靈敏度光電位置傳感器，它具有橫向光電效應，可將光敏面上光點的位置信號轉化為電信號，從而實現(xiàn)對位移、角度和速度的測量，具有高靈敏度、高分辨率、響應速度快和配置電路簡單等優(yōu)點。
[0020]控制顯示終端包括數(shù)據(jù)處理單元、數(shù)據(jù)存儲單元、供電單元、顯示單元、無線通訊模塊和外殼，所述數(shù)據(jù)處理單元、數(shù)據(jù)存儲單元、供電單元和顯示單元安裝于外殼內，所述外殼連接無線通訊模塊?？刂骑@示終端采用圖形化控制顯示界面，能對至少4套脈沖激光垂準儀和激光標靶進行啟動、暫停和停止操作；能讀取門體上至少4個點的橫向和縱向的位置偏移量；能設定報警閾值并輸出報警信號。
[0021]報警模塊可將控制顯示終端所發(fā)出的報警信號轉換為TTL信號、以太網信號、工業(yè)控制總線信號和串口信號。
[0022]以三峽南線船閘南三人字門頂落門施工為例:其幾何尺寸為寬20.2m，高38.5m，厚3m，采用400t的同步升降系統(tǒng)進行頂落門施工作業(yè)，在頂落門施工過程中需要在門體的四個點安裝四套脈沖激光垂準儀和激光標靶，對門體相對于鉛垂方向的偏移量進行檢測，從而監(jiān)測門體在升降過程中的姿態(tài)。激光垂準儀到激光標靶的直線工作距離為45m，偏移量的測量范圍為60mm*60mm，報警輸出閾值為50mm，測量數(shù)據(jù)分辨率為0.1mm，數(shù)據(jù)測量誤差小于0.5_，報警響應速度為0.1s。在施工過程中，控制顯示終端可對四個點的測量裝置同時進行啟動、暫停和停止操作，同時采集、存儲和顯示四個點的測量數(shù)據(jù)，從而對門體姿態(tài)進行分析并根據(jù)閾值條件的設定輸出報警信號。
【主權項】
1.一種用于船閘人字門門體姿態(tài)自動化檢測和報警的裝置，其特征在于:它包括設置在閘室底板的脈沖激光垂準儀(1)、設置在人字門門體頂端邊沿的激光標靶(2)、設置在閘室底板的控制顯示終端(3)和報警模塊，所述的激光垂準儀用于發(fā)射與水平面垂直的基準脈沖激光，激光標靶用于接收脈沖激光并測量門體在橫向和縱向相對于鉛垂面的位置偏移量，控制顯示終端用于檢測過程的控制、檢測數(shù)據(jù)的接收、存儲和顯示，脈沖激光垂準儀發(fā)射的脈沖激光照射在激光標靶上，激光標靶通過無線通訊串口與控制顯示終端相連，控制顯示終端和報警模塊相連。
2.根據(jù)權利要求1所述用于船閘人字門門體姿態(tài)自動化檢測和報警的裝置，其特征在于，所述激光標靶包括PSD器件、光學系統(tǒng)、配置電路、基于單片機的控制模塊、無線通訊模塊、外殼、遮光罩和輔助定位裝置，所述PSD器件、光學系統(tǒng)、配置電路、基于單片機的控制模塊和無線通訊模塊安裝于外殼內，所述外殼連接遮光罩和輔助定位裝置，脈沖激光束經過光學系統(tǒng)的濾波和降噪后打到PSD的感光面上，PSD芯片由于橫向光電效應在四個電極上產生微安級的感光電流；感光電流經過運算放大器的放大后變成3V以內的電壓信號，同時進行和運算形成同步觸發(fā)信號；在觸發(fā)信號的觸發(fā)下，對有光和無光測得的數(shù)據(jù)進行差分運算，得到經過抗干擾處理后的與實際位置偏移量相對應的四路電壓信號；四路電壓信號利用位置坐標關系算法進行信號運算后，經過A/D轉換變成數(shù)字信號；數(shù)字信號在單片機系統(tǒng)內存儲并進行運算處理后，通過通訊模塊傳至上位機存儲并顯示。
3.根據(jù)權利要求1所述用于船閘人字門門體姿態(tài)自動化檢測和報警的裝置，其特征在于，所述控制顯示終端包括數(shù)據(jù)處理單元、數(shù)據(jù)存儲單元、供電單元、顯示單元、無線通訊模塊和外殼，所述數(shù)據(jù)處理單元、數(shù)據(jù)存儲單元、供電單元和顯示單元安裝于外殼內，所述外殼連接無線通訊模塊。
4.根據(jù)權利要求1或2或3所述用于船閘人字門門體姿態(tài)自動化檢測和報警的裝置，其特征在于，所述報警模塊與控制顯示終端相連，用于將控制顯示終端所發(fā)出的報警信號轉換為TTL信號、以太網信號、工業(yè)控制總線信號和串口信號。
5.根據(jù)權利要求1或2或3所述用于船閘人字門門體姿態(tài)自動化檢測和報警的裝置，其特征在于，所述報警模塊為標準信號輸出模塊，所輸出信號可直接接入外界控制系統(tǒng)、和聲光報警設備。
【專利摘要】一種用于船閘人字門門體姿態(tài)自動化檢測和報警的裝置，包括固定在閘室底板的脈沖激光垂準儀，所述脈沖激光垂準儀發(fā)射的脈沖激光照射在激光標靶上，所述激光標靶通過無線串口通訊與控制顯示終端相連，所述控制顯示終端和報警模塊相連。本實用新型一種用于船閘人字門門體姿態(tài)自動化檢測和報警的裝置，能對門體高度小于50m的大中型船閘人字門頂落門施工過程中的門體姿態(tài)進行自動檢測，檢測范圍大、檢測精度高，響應速度快。
【IPC分類】G01C15-00, E02B7-20
【公開號】CN204612714
【申請?zhí)枴緾N201520348834
【發(fā)明人】梁鍇, 覃祥孝, 潘誠, 張 杰, 陳沖, 陳明華, 江濤, 羅寧, 王海江, 張建華, 胡志芳
【申請人】長江三峽通航管理局
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年5月27日