[实用新型]数控扫描式激光测速云台

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种激光测速装置，具体涉及一种用于对靠岸和系泊过程中的船舶进行测速、测距的装置。

背景技术

采用岸基的船舶平行靠岸监测系统对船舶靠岸过程进行监测和辅助，是目前航运业可以用以减少船舶靠岸事故的重要手段。目前业内只有基于固定激光测距传感器的岸基船舶靠岸监测系统(以下称为“固定式系统”)，此类系统假设激光测距传感器可能照射到的靠岸船只船壳为一个规则平面，然后基于两个或三个激光反射测距点，判断靠岸船只的离岸距离，靠岸速度，靠岸角度以及运动趋势。其监测原理可以归纳为“被动反射的点监测原理”。然而这样的假设，一般仅适用于大型油轮的监测应用。在很多海运应用场合中，被测船壳为异型而非规则平面，即使有规则平坦部分也因为潮位与船舶吃水深度变动而大幅上下变动。由此极大地限制了“固定式系统”岸基船舶靠岸监测系统在航运业的应用范围。

目前也有采用将激光传感器安装在垂直升降平台上来的方式来弥补固定“固定式系统”的不足，我们称为“升降式系统”。此类系统将激光测速装置被安装在位于码头外测的升降平台上，根据来船情况通过平台的升降操作来调节激光测距传感器的高度，以寻找船壳上的合适监测点。此类系统所采用的垂直升降台在港口腐蚀性环境中维护十分困难，且需要繁复的人工操作，容易产生失误；其原理还是“被动反射的点监测原理”，不能适应各种船壳形状。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种适用于绝大多数岸基船舶靠岸监测应用的，不受目标船只标高变化与船壳形状影响实现目标船只自动跟踪测速测距的激光测速云台。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种数控扫描式激光测速云台，包括基座、机身及设置在机身内的激光测距传感器，机身上与所述激光测距传感器配合开设有透射窗口，所述机身由转动驱动装置驱动，与所述基座间构成转动连接结构，转动轴水平设置，所述激光测距传感器的出射光线转动后相对水平面形成的夹角的极限值为0°～±90°。

上文中，机身为壳体式结构，激光测距传感器设置在机身内，以避免恶劣工作环境的影响，透射窗口供激光束和反射光线通过，可以在其上设置光学玻璃，在保护机身内器件的同时，包括激光束的透射。机身转动后，激光束出射方向向上或向下偏转，与水平面形成夹角，该夹角的变化范围根据使用场合确定，例如，可以是水平至向下偏转60°，也可以是向上偏转30°至向下偏转60°，还可以是水平至向下偏转90°，其中，相对水平面的最大偏转角为其极限角，一般在0°～±90°。

上述技术方案中，机身与基座间的转动连接结构为，在基座上固定设置有一对支架，机身经转动轴与两侧的支架转动连接。

所述转动驱动装置包括设置在支架一侧的步进电机(或伺服电机)和减速器，步进电机的输出轴经减速器连接驱动所述转动轴。

所述转动轴的一端设有旋转编码器。

上述技术方案中，云台在转动时，同步输出激光测距与角度坐标，并可根据角度反馈用步进电机(或伺服电机)相应调整云台方向。

在上述方案的基础上，也可以通过增加转动轴和驱动结构实现数控水平扫描功能，但仍属于本实用新型的保护范围之中。

本实用新型的工作原理是：在使用时，本实用新型的机身以步进电机(或伺服电机)驱动上下转动进行自动连续扫描，根据激光测距传感器及编码器反馈的距离-角度坐标自动寻找目标，在捕捉到目标后，对目标进行跟踪，同时实时计算，目标船只的距离、速度和靠岸角度。云台可以通过集成电控系统及软件程序实现全自动操作。与本实用新型配合，还可以通过设置网络连接(有线网络或无线网络)与监控中心配合构成网络监控系统。本适用新型使用的激光测距传感器与编码器为现有技术，但与步进电机(或伺服电机)组合使用，以交互式扫描方式定位靠岸船舶为新型应用。

由于现有技术方案相比，本实用新型的优点是：

1、由于本实用新型的扫描式激光测速云台具有可精确控制转动的机身，对目标船只的轮廓自动连续扫描并进行“线监测”，自动检测潮位，自动寻找目标，自动跟踪目标，同时实时计算出目标的速度和靠岸角度；由此提出了“主动搜索线监测原理”，成功解决了“固定式系统”及“升降式系统”所面临的问题。

2、本实用新型适用范围广：可适用于各种船壳形状的目标船只监测，船只标高变化极大、气候条件极恶劣的场合也能可靠工作。由于既可垂直扫描，也可水平扫描，因此，大大扩展了激光测速、测距应用的功能和范围；

兼容性好：兼容现有用于船舶靠岸漂移监测的固定式靠岸监测系统；

可靠性高：无人值守自动连续扫描监控；安装不受潮位影响

性价比佳：功能上可兼作潮位监测使用，避免重复投入设备；