[發(fā)明專利]一種用于探頭安裝的水下三自由度裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910831330.8
• 申請日: 2019-09-04
• 公開（公告）號: CN110568425B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發(fā)明（設計）人: 趙海鳴;胡剛;劉晨;趙祥
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01S7/521
• 分類號: G01S7/521;G10K11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種用于探頭安裝的水下三自由度裝置，由隔離基板、平臺升降機構和兩組類平行四邊形機構組成。平臺升降機構由伺服電機、伺服電機支架、左同步帶輪、同步帶、右同步帶輪、絲杠、絲杠上支撐座、絲杠螺母、導軌支撐板、圓柱導軌、導套、長支撐柱、導套支撐板、絲杠下支撐座與平臺支撐板組成；兩組類平行四邊形機構由探頭安裝板、線芯固定套、管套式線芯組、電動推桿支架、電動推桿、上橫梁、下橫梁、短支撐柱、支架及萬向節(jié)組成。本發(fā)明通過兩組類平行四邊形機構不僅將電機從關節(jié)處移至隔離板上并實現(xiàn)平臺升降裝置穿插于其中，而且減少線驅動電機數(shù)量；使得整個裝置機構緊湊，滿足防水要求，降低控制難度，提高控制精度，適用于各類凹凸不平的礦區(qū)地形。

技術領域

本發(fā)明屬于水下聲吶探測技術領域，具體涉及一種用于探頭安裝的水下三自由度裝置，尤其是針對高精度、近距離水下礦物結殼測厚系統(tǒng)中的探頭安裝實驗裝置。

背景技術

海洋礦產(chǎn)開發(fā)已經(jīng)成為國內外研究的熱點，國內外實現(xiàn)了對礦區(qū)的微地形識別與重構，為實現(xiàn)礦物結殼精確采集，降低基巖混入量，提高采集效率，需進一步對礦區(qū)殼層厚度進行探測，由于在聲學測厚系統(tǒng)中探頭基本是緊貼被測物體或靠近被測物體表面，并且鈷結殼礦區(qū)凹凸起伏不平，因此設計一款具有兩個轉動自由度和一個移動自由度并使探頭適應礦區(qū)地形變化的裝置具有重要意義。

目前，針對水下礦物結殼測厚系統(tǒng)的探頭安裝裝置十分稀少，對于水下能控制探頭位置的探頭安裝實驗裝置也很少。專利號為201410126287.2的專利公開了一種模擬深海采礦混響環(huán)境超聲微地形探測裝置及方法，該裝置在模擬采礦混響環(huán)境的同時控制探頭位置，實現(xiàn)前后、上下不同位置的數(shù)據(jù)采集。此方法的探頭安裝部分不能自動升降探頭高度及缺少一個偏轉自由度，故不能使探頭根據(jù)微地形實時調整位置，不適用鈷結殼測厚系統(tǒng)。

線驅動在實現(xiàn)電機后置和降低執(zhí)行端質量的方面應用廣泛，而管套式線芯具有在承受拉力和壓力的同時能使線芯一直處于繃緊狀態(tài)的優(yōu)點，以及平行四邊形機構具有始終保持各邊長度不變的優(yōu)點。類平行四邊形機構可綜合利用三者的特點，實現(xiàn)電機后置與平臺偏轉時線芯長度不變及調整平臺上下位置時線芯始終處于繃緊狀態(tài)的要求。

發(fā)明內容

發(fā)明的目的是提供一種能根據(jù)微地形變化調整探頭的前后與左右偏轉、上下直線運動的三自由度探頭安裝裝置。

本發(fā)明提供的用于探頭安裝的水下三自由度裝置，由隔離基板、平臺升降機構和兩組類平行四邊形機構組成，其特征在于：平臺升降機構和兩組類平行四邊形機構安裝在隔離基板上，平臺升降機構穿插于兩組類平行四邊形機構之中，使隔離基板的下方浸入水中，其中，

所述兩組類平行四邊形機構由探頭安裝板、四個線芯固定套、四組管套線芯組、電動推桿支架、兩個電動推桿、上橫梁、短支撐柱、支架、下橫梁、及萬向節(jié)組成，其特征在于：探頭安裝板中心固定在萬向節(jié)上，萬向節(jié)固定在平臺支撐板中心上；所述上橫梁距端面2/5處鉸接在短支撐柱上端；所述下橫梁距端面2/5處鉸接在短支撐柱下端且下橫梁與上橫梁垂直，上橫梁長端鉸接在電動推桿上，電動推桿固定在電動推桿支架上，電動推桿支架固定在隔離基板上；所述下橫梁長端鉸接在另一個電動推桿上，電動推桿固定在隔離基板上；所述短支撐柱中段固定在支架橫梁中心且短支撐柱軸線與萬向節(jié)軸線重合，支架固定在隔離基板上；所述管套線芯組由螺母、管套螺紋帽、管套和線芯組成，管套包裹線芯且線芯的兩端伸出管套，管套上端連接在管套螺紋帽上；所述探頭安裝板四個角連接在四個線芯固定套上，四個線芯固定套固定在四根線芯下端，四根線芯上端關于短支撐柱軸線對稱分布的固定在上橫梁與下橫梁上；所述管套下端固定在平臺支撐板四個角上，管套螺紋帽與螺母安裝在隔離基板上。