专利名称：水下装备主动升沉补偿测控装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及深海探测与作业技术的海洋技术领域，适用于深海水下作业装备与海底油气开采装备，具体地说是一种用于水下装备主动升沉补偿的测控装置。
背景技术：
在深海区域，母船受风、浪、涌、流的影响而产生较大幅度的升沉运动，对通过脐带缆与母船相连的水下装备的正常使用有很大的影响。无人有缆遥控水下机器人的收放通过中继器完成，中继器和水下机器人之间通过系缆连接。中继器随母船作周期性的运动给水下机器人与中继器的分离和结合带来了极大的困难，严重时将导致系缆断裂而使水下机器人丢失。目前的水下装备的升沉补偿装置，以被动升沉补偿为主。但被动升沉补偿的效果有限，难以满足水下装备在较恶劣海况条件下安全作业和收放的工程实际需求，因此对水下装备主动升沉补偿的研究近年来越来越受到重视。大部分深水装备的母船都配备有液压收放绞车，利用现有液压收放绞车作为主动升沉补偿的动力机构是一个很好的设想，但因为没有相应的母船运动信号测量、处理以及控制的功能单元，使得现有的常规深水装备收放系统并不具备主动升沉补偿功能。
实用新型内容本实用新型的目的是设计一种用于水下作业领域的水下装备主动升沉补偿测控装置，将其作为一个独立的功能模块，通过与动力机构相结合便可实现对水下装备的主动升沉补偿控制。本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是水下装备主动升沉补偿测控装置，包括惯性测量单元、信号处理器和控制器；惯性测量单元的输出端与信号处理器的输入端连接；信号处理器的输出端与控制器的输入端连接；控制器的输出端连接至水下装备的动力机构。所述惯性测量单元包括加速度计和倾角仪。所述信号处理器为具有两串口的工业级嵌入式处理器。所述控制器为具有通讯和控制功能且功能独立的工业级控制器。所述惯性测量单元、信号处理器和控制器固定安装于安装盒内。所述安装盒为立体方型且顶端开盖的盒子，固定安装在母船上。本实用新型具有以下有益效果及优点1、主动升沉补偿测控模装置兼具运动测量和控制功能，可作为一个独立的功能模块，通过与动力机构相结合即可实现对水下装备主动升沉补偿控制，对于提高深海装备的作业和收放的安全性能将具有重要的意义。2、可用于对没有主动升沉补偿功能的水下装备收放系统进行技术改造，在收放系统配置主动升沉补偿测控装置即可实现升沉补偿。[0014]3、本实用新型体积较小，安装方便快捷，能适用于不同安装平台的顺利切换。
图I为水下装备主动升沉补偿测控装置示意图；其中1为母船、2为惯性测量单元、3为信号处理器、4为控制器、5为安装盒、6为动力机构。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型做进一步的详细说明。具体说来，水下装备主动升沉补偿测控装置包括母船、惯性测量单元、信号处理器、控制器、安装盒和动力机构。惯性测量单元由加速度计和倾角仪组成，惯性测量单元通 过电信号与信号处理器相连；信号处理器是具有两串口的工业级嵌入式处理器，信号处理器与控制器通过电信号相连；控制器是具有通讯和控制功能且功能独立的工业级控制器；控制器与动力机构通过控制接口相连，对其施加控制信号；安装盒内部安装了惯性测量单元、信号处理器和控制器，安装盒固定安装于母船上。如附图I所示，安装盒5内部安装了惯性测量单元2、信号处理器3和控制器4，安装盒5固定安装于母船I上。惯性测量单元2由加速度计和倾角仪组成，用于测量母船升沉运动信号，惯性测量单元2通过电信号与信号处理器3相连；信号处理器3是具有两串口的工业级嵌入式处理器，选用盛博科技型号为SCM-7020B的工业级PC/104嵌入式计算机，用于处理由惯性测量单元传递过来的运动信号，信号处理器3与控制器4通过电信号相连；控制器4是具有通讯和控制功能且功能独立的工业级控制器，选用型号为ADAM-4500的控制器；控制器4与动力机构6通过控制接口相连，对其施加控制信号。本实用新型的工作原理是测控装置通过其安装盒5固定于母船I上。惯性测量单元2包括加速度计和倾角仪。设母船升沉加速度为彳，加速度计测量值为a，母船纵倾角Θ、横摇角根据坐标变换
原理可知，母船的升沉加速度为
h -a-gcosφcosθ惯性测量单元2将测得的母船升沉运动信号传递给信号处理器3，经过信号处理器3的处理后得到母船升沉运动的速度。控制器4的一端与信号处理器3相连，实时采集信号处理器的输出结果并根据相应的控制策略得出控制信号，通过与水下装备动力机构6的控制接口向其发出控制指令，驱动动力机构6动作以便实施升沉补偿。综上所述，本实用新型给出了一种用于水下作业领域的水下装备主动升沉补偿测控装置，将其作为一个独立的功能模块，通过与动力机构相结合便可实现对水下装备的主动升沉补偿控制。
权利要求1.水下装备主动升沉补偿测控装置，其特征在于包括惯性测量单元(2)、信号处理器(3)和控制器(4);惯性测量单元(2)的输出端与信号处理器(3)的输入端连接；信号处理器(3)的输出端与控制器(4)的输入端连接；控制器(4)的输出端连接至水下装备的动力机构(6)。
2.根据权利要求I所述的水下装备主动升沉补偿测控装置，其特征在于所述惯性测量单元(2)包括加速度计和倾角仪。
3.根据权利要求I所述的水下装备主动升沉补偿测控装置，其特征在于所述信号处理器(3 )为具有两串口的工业级嵌入式处理器。
4.根据权利要求I所述的水下装备主动升沉补偿测控装置，其特征在于所述控制器(4)为具有通讯和控制功能且功能独立的工业级控制器。
5.根据权利要求I所述的水下装备主动升沉补偿测控装置，其特征在于所述惯性测量单元(2)、信号处理器(3)和控制器(4)固定安装于安装盒(5)内。
6.根据权利要求5所述的水下装备主动升沉补偿测控装置，其特征在于所述安装盒(5)为立体方型且顶端开盖的盒子，固定安装在母船(I)上。
专利摘要本实用新型涉及水下装备主动升沉补偿测控装置，包括惯性测量单元、信号处理器和控制器；惯性测量单元的输出端与信号处理器的输入端连接；信号处理器的输出端与控制器的输入端连接；控制器的输出端连接至水下装备的动力机构。本实用新型体积较小，安装方便快捷，能适用于不同安装平台的顺利切换；主动升沉补偿测控装置兼具运动测量和控制功能，可作为一个独立的功能模块，通过与动力机构相结合即可实现对水下装备主动升沉补偿控制，对于提高深海装备的作业和收放的安全性能将具有重要的意义；可用于对没有主动升沉补偿功能的水下装备收放系统进行技术改造，在收放系统配置主动升沉补偿测控装置即可实现升沉补偿。
文档编号G05B19/04GK202735726SQ20122044226
公开日2013年2月13日 申请日期2012年8月28日 优先权日2012年8月28日
发明者张竺英, 杨文林, 张艾群, 全伟才 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所