[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
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• 代理人: 暫無信息

本發明公開了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，包括在導管架樁腿上安裝八個激光測距傳感器，在對接過程中測量距離數據，根據位置關系得到上部模塊底部離散點坐標，計算出測量平面方程；在四個液壓缸中安裝壓力傳感器，測量壓力數值并計算各個位置的頂升力大小，在ANSYS中進行靜力學分析得到上部模塊變形模型，通過二次開發計算出頂升平面偏差、對接平面偏差；結合偏差數值及測量平面方程得出頂升平面方程和對接平面方程。本發明可以提高浮托安裝過程中上部模塊對接精度、增強監測系統的抗干擾性、保障對接過程安全性。

技術領域

本發明涉及一種平面位姿監測方法，尤其涉及浮托安裝頂升平面與對接平面的位姿監測方法。

背景技術

浮托安裝模塊對接過程中，上部模塊在液壓系統、水位壓載系統和潮汐的共同作用下緩慢下降至導管架的支撐樁腿上。受風、浪、流、潮等因素的影響上部模塊需要通過運動補償系統作用保持穩定，運動補償系統最重要部分是對上部模塊實時位姿的監測。傳統的位姿監測方法是利用激光雷達對上部模塊進行監測，此方法有較大的滯后性、監測精度較低、監測范圍受限、設備成本較高、環境適應能力差，并不能完全適合于浮托安裝過程中。此外浮托安裝的過程中上部模塊主要為點支撐，底部會產生大范圍變形，對接位置和頂升位置都與理論位置都會有較大的偏差，當前的位姿監測系統都未針對這類情況進行設計，嚴重影響了上部模塊的對接精度，在浮托安裝模塊對接過程亟需一種高精度、高實用性、高實時性的位姿監測方法。

發明內容

本發明的目的在于克服已有技術的缺點，提供一種可以在浮托安裝模塊對接過程中增強監測時效性、提高對接精度、保障施工安全性、適應復雜海洋環境、便捷易行的位姿監測方法。

本發明的優點：采用激光測距傳感器作為主要監測儀器，提高監測精度及環境抗干擾性；擺脫傳統僅對上部模塊底面進行監測的思路，針對對接平面與頂升平面進行監測，增強監測系統的實用性；綜合考慮上部模塊在浮托安裝過程的變形情況，使得監測效果更加可靠；計算方法簡便、數據處理簡單，最大程度保障監測系統的時效性；能夠有效解決浮托安裝模塊對接過程對接精度低、時滯性強等問題，是一種操作簡單、安全可靠、監測精度高、抗干擾性強、實時性強的方法。

附圖說明

圖1是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流程圖；

圖2是浮托安裝駁船測量平面、頂升平面、對接平面位置示意圖；

圖3是浮托安裝導管架樁腿及激光測距傳感器俯視示意圖；

圖4是浮托安裝導管架樁腿及激光測距傳感器正視示意圖；

圖2中：1-上部模塊；2-激光光束；3-浮托駁船上的液壓缸；4-浮托駁船；5-上部模塊對接樁腿；6-頂升平面；7-測量平面；8-對接平面；

圖3中：9-導管架支撐樁腿，10-激光測距傳感器。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述。

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；