視頻測距的海洋平臺起重機升沉補償控制系統試驗臺的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及起重機升沉補償控制系統及方法，尤其是涉及一種視頻測距的海洋平臺起重機升沉補償控制系統試驗臺。
技術背景
[0002]21世紀以來，全世界對能源的需求日益增加，海洋成為各國新世紀能源戰略的重點，世界各國紛紛加大了對海洋開發的力度。隨著海洋石油的大量開發，大型海上工程也蓬勃發展，在這些工程中海上起重機則是關鍵設備之一。
[0003]由于海浪運動造成的船體升沉運動與擺動，極大的限制了海上起重機的作業能力，不僅會降低吊裝的就位精度，增加作業的危險性，還會在結構上產生附加動載荷，嚴重時會導致設備的損壞和人員的傷亡。消除海浪運動對起重機作業的影響成為海上起重機與地面起重機最大的技術區別。
[0004]現有用于消除海浪運動影響的發展較成熟的單元技術，如恒張力技術及升沉補償技術，主要是針對船載設備進行研發的，且其控制目標是通過連續的補償保持負載在水中位置恒定，而海洋平臺起重機的控制目標應是在海浪運動的條件下，不受船體升沉運動的影響，平穩的將負載提升離開且能夠平穩下放至補給船甲板，一旦貨物提升離開甲板或放置在甲板上后，就無需再進行補償。
[0005]主動式升沉補償技術是利用安裝于船體的傳感器對船體運動的檢測實現的，而對于海洋平臺起重機而言，起重機作業船只不可能是同一條船，且起重機距離船只垂直距離近百米，對于船體位置信息的檢測通過在補給船上安裝傳感器實現是不現實的，應采用非接觸式測量裝置。
[0006]目前國際及國內制造商的海洋平臺起重機，解決海浪運動的措施仍是配置恒張力功能，升沉補償技術由于在海洋平臺起重機條件下船體運動檢測不便，沒有大規模使用，但事實上對于海洋平臺起重機而言，無論是恒張力技術還是現有的升沉補償技術，只能使海洋平臺起重機的起吊過程不受船體升沉影響，而下落過程依然受到船體運動的影響，起重機的完整操作包含提升與下放兩個過程，因此現有技術只能解決問題的一半。
[0007]綜上所述，因此現有單元技術直接移用到海洋平臺起重機上是不合適的。針對海洋平臺起重機特殊的操作要求與控制要求，研發適合于海洋平臺起重機的運動控制系統，保證在海浪運動的條件下，不受船體升沉運動的影響，平穩的將負載提升離開且能夠平穩下放至補給船甲板，不但具有實用性，且在國際上也屬前沿，能夠大幅提升我國海洋平臺起重機在關鍵技術上的不足，提升國際市場競爭力。基于以上原因，作者提出了利用視頻測距的海洋平臺起重機升沉補償運動控制系統及方法，在技術的開發中，試驗臺起到樣機測試、改進的關鍵作用。

【發明內容】

[0008]綜合現有各類型的升沉補償技術的優點，克服其缺點，本發明的目的在于提供一種視頻測距的海洋平臺起重機升沉補償控制系統試驗臺，模擬海洋平臺起重機在海洋環境下提升、下放全過程的真實環境，以便對海洋平臺運動控制系統控制的研究。
[0009]為了達到上述發明目的，本發明采用的技術方案是:
本發明包括液壓油源，液壓控制閥，控制手柄，液壓絞車，直接栗控式電液升沉補償裝置、控制計算機，工業攝像機，機架，模擬負載，六自由度平臺，配電控制柜和張力傳感器；直接栗控式電液升沉補償裝置和工業攝像機裝在機架上，鋼絲繩的一端經直接栗控式電液升沉補償裝置中的靜滑輪、動滑輪，張力傳感器與模擬負載連接，鋼絲繩的另一端與液壓絞車連接，液壓控制閥分別與液壓油源、控制手柄和液壓絞車連接，控制手柄能對模擬負載進行提升與下放；模擬負載放在六自由度平臺上，六自由度平臺和配電控制柜組合模擬船體在海洋中運動；配電控制柜，直接栗控式電液升沉補償裝置中的傳感器組、工業攝像機和伺服電機驅動器，均分別與控制計算機連接。
[0010]所述直接栗控式電液升沉補償裝置，包括伺服電機驅動器、伺服電機、雙向液壓栗、蓄能器、快插接頭、兩個溢流閥、單出桿液壓缸、動滑輪、靜滑輪、三個壓力傳感器、轉速傳感器和內置式位移傳感器；伺服電機驅動器驅動伺服電機帶動雙向液壓栗轉動，雙向液壓栗的兩輸出端分別與單出桿液壓缸的有桿腔和無桿腔連接，在雙向液壓栗的兩輸出端間并聯兩個反向安裝的溢流閥；蓄能器分三路，第一路與單出桿液壓缸有桿腔側連接，第二路與快插接頭連接，第三路與第一壓力傳感器連接，雙向液壓栗的兩輸出端分別接有第二壓力傳感器和第三壓力傳感器，伺服電機與轉速傳感器連接，三個壓力傳感器、轉速傳感器、內置式位移傳感器、張力傳感器和伺服電機驅動器分別與控制計算機連接；動滑輪連接在單出桿液壓缸的活塞桿上，靜滑輪連接在單出桿液壓缸的底部，內置式位移傳感器安裝在單出桿液壓缸內。
[0011]所述伺服電機、雙向液壓栗、單出桿液壓缸、蓄能器、兩個溢流閥、快插接頭、三個壓力傳感器、轉速傳感和內置式位移傳感器均集成構成自治裝置。
[0012]所述傳感器組，包括三個壓力傳感器、流量傳感器、位移傳感器和張力傳感器。
[0013]本發明具有的有益效果是:
本發明通過六自由度平臺模擬船只在海洋環境下的運動，用工業攝像機檢測六自由度平臺的運動參數，并將這些參數傳送至計算機，用以構成利用視頻測距的海洋平臺起重機升沉補償運動控制系統的閉環控制結構，采集對液壓系統運行參數、六自由度平臺姿態、鋼絲繩沖擊、升沉補償裝置的運行參數，對系統的運行進行全方位的監測，可方便的進行利用視頻測距的海洋平臺起重機升沉補償運動控制系統測試、常規海洋平臺起重機操作過程的模擬與測試，通過對鋼絲繩張力的檢測，可判別利用視頻測距的海洋平臺起重機升沉補償運動控制系統的控制性能優劣，并與常規海洋平臺起重機進行對比，進行利用視頻測距的海洋平臺起重機升沉補償運動控制系統的控制策略研究，該試驗臺結構緊湊，使用方便，具有廣泛的實用性。本發明也可用于船載設備、碼頭起重機升沉補償裝置的測試、研究。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明的結構示意圖。
[0015]圖2是直接栗控式電液升沉補償裝置的結構示意圖。
[0016]圖中:1、液壓油源，2、液壓控制閥，3、控制手柄，4、液壓絞車，5、直接栗控式電液升沉補償裝置，6，傳感器組，7，控制計算機，8、工業攝像機，9、機架，10、模擬負載，11、六自由度平臺，12、配電控制柜，13、液壓管路，14-電氣接線，15-鋼絲繩，16、張力傳感器，17、伺服電機驅動器，18、液壓管路，19、伺服電機，20、雙向液壓栗，21、快插接頭，22、蓄能器，23、溢流閥，24、單出桿液壓缸，25、動滑輪，26、靜滑輪，27、轉速傳感器，28、壓力傳感器，29、內置式位移傳感器。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明。
[0018]如圖1所示，本發明包括液壓油源1，液壓控制閥2，控制手柄3，液壓絞車4，直接栗控式電液升沉補償裝置5、控制計算機7，工業攝像機8，機架9，模擬負載10，六自由度平臺11，配電控制柜12和張力傳感器16。
[0019]直接栗控式電液升沉補償裝置5和工業攝像機8裝在機架9上，鋼絲繩15的一端經直接栗控式電液升沉補償裝置5中的靜滑輪、動滑輪，張力傳感器16與模擬負載10連接，鋼絲繩15的另一端與液壓絞車4連接，液壓控制閥2經液壓管路