[發明專利]一種適用于浮托安裝頂升平面與對接平面的位姿監測方法

在審

• 申請號: 202110442578.2
• 申請日: 2021-04-24
• 公開（公告）號: CN113124754A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 邵鵬松;章青;張子波;蔣晗;姚旭;張子峰
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/14;G06F30/23;G06F119/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種適用于浮托安裝頂升平面與對接平面的位姿監測方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一、在海洋平臺導管架的每個樁腿上安裝一個激光測距傳感器，激光測距傳感器豎直向上安裝，激光測距傳感器頂面與導管架樁腿頂面處于同一水平高度上。為方便敘述，以兩排八樁腿的導管架為例進行說明，在導管架樁腿的內側位置各安裝一個激光測距傳感器A₁-A₈。

步驟二、利用激光測距傳感器測量得到上部模塊底面上多個離散點的三維坐標，具體過程如下：

第一步，選取激光測距傳感器A₁激光發射口中心點為原點，建立空間直角坐標系，A₁到A₂方向為x軸正方向，A₁到A₅方向為y軸正方向，豎直向上為z軸正方向；

第二步，在浮托安裝組塊對接過程中，利用激光測距傳感器測量與上部模塊底面距離，測得的距離數據z_A1、z_A2、z_A3、z_A4、z_A5、z_A6、z_A7、z_A8通過無線傳輸模塊將數據傳輸至計算機中；

第三步，根據激光測距傳感器的位置關系可以通過計算得到八個激光測距傳感器激光發射口中心點三維坐標，結合第二步測量的距離數據z_A1、z_A2、z_A3、z_A4、z_A5、z_A6、z_A7、z_A8，可以得到八個上部模塊底面上的離散點坐標(x_A1,y_A1,z_A1)、(x_A2,y_A2,z_A2)、(x_A3,y_A3,z_A3)、(x_A4,y_A4,z_A4)、(x_A5,y_A5,z_A5)、(x_A6,y_A6,z_A6)、(x_A7,y_A7,z_A7)、(x_A8,y_A8,z_A8)。

步驟三、根據步驟二得到的上部模塊底面上的離散點坐標，利用超定方程計算出上部模塊測量平面方程z＝ax+by+c。

步驟四、利用ANSYS有限元分析軟件分析浮托安裝組塊對接過程中上部模塊底面的變形情況，具體過程如下：

第一步，浮托安裝組塊對接過程中上部模塊全部重量由浮托駁船上的四個液壓缸進行支撐，每個液壓缸上安裝有壓力傳感器，測得四個液壓缸內的壓強P₁、P₂、P₃、P₄通過無線傳輸模塊將數據傳輸至計算機中，計算可得每個液壓缸的頂升力為F₁、F₂、F₃、F₄；

第二步，在ANSYS有限元分析軟件中導入上部模塊的三維模型，在上部模塊底面液壓缸的四個頂升點按照位置與力的對應關系依次添加方向豎直向上、大小為F₁、F₂、F₃、F₄的頂升力，并進行靜力學分析，得到上部模塊的形變模型。

步驟五、根據上部模塊的形變模型計算得到浮托安裝過程中頂升平面與對接平面的平面方程，具體過程如下：

第一步，根據實際工程設計的情況，在步驟四獲得的上部模塊形變模型中通過點擊的方式選出一個頂升點、一個測量點、一個對接點；

第二步，對ANSYS軟件進行坐標提取的二次開發，獲得第一步中選取的頂升點坐標、測量點坐標和對接點坐標，計算得到頂升平面偏差ε₁、對接平面偏差ε₂；

第三步，結合步驟三得到的測量平面方程與步驟五第二步得到的頂升平面偏差ε₁、對接平面偏差ε₂，可以得到頂升平面方程z＝ax+by+c+ε₁，對接平面方程z＝ax+by+c+ε₂，在繪圖軟件中導入頂升平面方程與對接平面方程可以得到頂升平面與頂升平面的位姿狀態。