[发明专利]一种两运动船舶相对六自由度运动的检测装置

说明书

技术领域

本发明属于船舶海上补给检测机构，特别涉及一种两运动船舶相对六自由度运动的检测装置。

背景技术

在开放的海洋环境中，由于海风、海浪、洋流的作用以及船舶自身航行运动的影响，在海上补给等作业中，两作业装备会产生相对运动从而增加作业的不确定因素，尤其在对尺寸和重量较大集装箱和导弹鱼雷的补给中，要求定位精确，一次性完成，两船的相对运动会对海上安全作业构成很大威胁，因而必须使用具有波浪补偿功能的靠绑补给装备来完成。目前，国内外大多数涉及的波浪补偿系统都是带有蓄能器的被动式的系统和单自由度的主动式波浪补偿系统，由于被动式的波浪补偿系统补偿行程有限，有严重的滞后现象，补偿效率低，装备占用空间大等缺点，目前已经逐步被淘汰。单自由度的主动式波浪补偿系统由于只能补偿升沉方向的运动，主要应用于深海采矿等作业中。在海上靠绑补给作业中，两船除了会有升沉方向的相对运动之外，还有横摇、纵摇和首摇三个姿态和两个水平方向的横荡、纵荡相对运动，如图1所示。在对集装箱等尺寸较大的货物补给过程中，货物与甲板间由于存在六个自由度的相对运动，单自由度的补给动作并不能满足要求，因此需要有六自由度波浪补偿功能的作业装备实现集装箱和导弹鱼雷等货物的补给目标。

在具有六自由度波浪补偿功能的作业装备中，两船(补给船和被补给船)都在做六自由度运动，首先要对两运动船舶的相对六自由度运动检测，这是精确控制的基础。在波浪补偿系统中，需要根据两船的相对运动来控制负载的位姿，要求对两个各自做六自由度船舶的相对位姿进行实时检测反馈到控制系统中，以达到对负载位姿的精确控制。对两运动船舶相对位姿检测包括横摇，纵摇、艏摇三个欧拉角和横荡、纵荡、升沉三个平移位量，两运动船舶相对位姿检测参数的精确性和实时性直接关系到整个波浪补偿系统控制的精度，因此，两运动船舶相对六自由度位姿检测是一项重要的工作。

发明内容

本发明的目的是在波浪补偿作业中，提供一种检测精度高的两运动船舶相对六自由度运动的检测装置。

本发明提供的两运动船舶相对六自由度运动的检测装置，为基于双目视觉系统的两运动船舶相对六自由度运动的检测装置，包括设在补给船上的吊具系统、设在所述吊具系统上的不同位置的两台摄像机、图像采集和处理装置、设在被补给船上的棋盘格标记，所述摄像机通过复合支架设在所述吊具系统的基座上能够做左右上下摆动；首先对两摄像机进行空间位置标定，然后两个摄像机从不同角度，不同位置对所述棋盘格标记进行图像拍摄，图像数据经过图像采集和处理装置立体校正、立体匹配、深度提取与三维位姿估计来计算出所述吊具系统与被补给船之间的相对六自由度运动。

本发明提供的两运动船舶相对六自由度运动的检测装置，为基于Mti(Motion Tracker Instrument)与激光传感器的两运动船舶相对六自由度运动的检测装置，包括设在补给船上的吊具系统、设在所述吊具系统上的三台不在同一直线上的激光传感器和一台Mti、图像采集和处理装置、设在被补给船上的稳定器和另一台Mti，所述激光传感器通过复合支架设在所述吊具系统的基座上能够做左右上下摆动；所述三个激光传感器分别测量固定在被补给船上稳定器的三个面与激光传感器的距离，再按照几何的方法解算出所述吊具系统与被补给船的三个相对平移量；两个MTi分别检测所述吊具系统与被补给船的姿态，再用静力学方法解算出吊具系统与被补给船的三个相对旋转运动。

所述复合支架包括设在所述基座上的第一支架、设在所述第一支架上能够做水平旋转的第二支架，所述摄像机或激光传感器以上下摆动方式设在所述第二支架上。

有益效果

本发明具有如下特点：一是基于双目视觉系统可以实现两个运动船舶横荡、纵荡、升沉、横摇、纵摇、艏摇相对六自由度运动量检测；二是摄像机可以左右上下摆动，扩大视野范围；三是无需在被补给船上安装设备，只需放上一块标记板即可，达到无接触测量目的；四是基于激光传感器与Mti相结合实现两个运动船舶横荡、纵荡、升沉、横摇、纵摇、艏摇相对六自由度运动量检测；五是在被补给船旋转的情况下，激光传感器也能精确的检测出两运动船舶的相对位移；六是激光传感器可以左右上下摆动。总之，本发明具有检测精度高，适用性好的优点。

下面结合附图详细说明本发明。

附图说明

图1是两运动船舶波浪补偿作业示意图。

图2是本发明基于双目视觉系统的两运动船舶相对六自由度运动的检测装置的结构示意图。