一种斜向溜筒三维定位系统技术方案

本发明专利技术提供了一种斜向溜筒三维定位系统，包括监控模块、输入模块、服务器和执行模块，所述监控模块采集溜筒的实时三维定位并发送给服务器；所述输入模块向服务器输入溜筒的理论位置数据；所述服务器对比实时三维定位和理论位置数据，动态显示当前需调节的数据信息，该数据信息包括溜筒俯仰角度和伸缩距离、台车运动距离和方向、转台旋转角度和方向；根据服务器显示屏上显示的数据信息，手动控制执行模块动作，使溜筒三维位置不断变化；监控模块把不断变化的三维数据实时发送给服务器，服务器变更所述数据信息，直至溜筒的实时三维定位与理论位置数据一致后执行模块停止动作。本发明专利技术的斜向溜筒三维定位系统具有使用方便的优点。

A three-dimensional positioning system of inclined chute

【技术实现步骤摘要】
一种斜向溜筒三维定位系统
本专利技术涉及控制系统领域，尤其涉及一种斜向溜筒三维定位系统。
技术介绍
大桥下部基础一般采用高桩承台结构和钢管桩形式，在设计之初考虑到相应冲刷深度的影响，因此设定了冲刷警戒值，超过警戒值之后应进行冲刷防护。为了减小工程投资，冲刷防护层的顶面标高不一定与原设计时实际泥面标高一致，只要使保护后的泥面高于原设计时预留冲刷深度后的极限泥面，并使之不产生进一步大的冲刷，即使再有少量冲刷，能使桥墩处于安全状态即可。一般采用向河床抛填碎石及砼混合料的形式进行防冲刷保护，普通网络抛石法施工工艺在深水条件下抛填精度差，成型断面起伏较大，易局部堆积。并且块石下落过程中容易受到水流的作用漂移流失，流失量大。为了能够把袋装碎石及袋装砼混合料精确地抛填至桥墩桩位之间，专利号为201822007348.X的技术专利，公开了一种斜向溜筒抛石船，包括船体、轨道小车、设置在轨道小车上的溜筒，所述轨道小车安装在船体的边上，所述轨道小车上设有通往溜筒的进料斗；所述溜筒与轨道小车通过旋转机构连接，该旋转机构调节溜筒的上下变幅和左右角度。由于上述专利的斜向溜筒抛石船需要精确计算出溜筒最前端的平面位置和高程，因此急需提供一种定位监控系统。
技术实现思路
斜向溜筒的三维运动通过以下结构实现：可伸缩的斜向溜筒安装在转台上，斜向溜筒可做俯仰运动；转台安装在台车上，转台连同斜向溜筒可绕转台的轴线做水平旋转运动；台车安装在铺设有导轨的船体上，台车连同转台和斜向溜筒可沿导轨前后移动，通过台车的前后移动、转台的旋转运动和斜向溜筒的俯仰运动，实现溜筒的三维运动。本专利技术提供了一种斜向溜筒三维定位系统，输入模块输入溜筒的理论坐标，监控模块采集溜筒和船体的三维数据并把该三维数据发送给服务器，服务器计算出溜筒的实时坐标，服务器指导操作人员操作执行模块把溜筒移动到理论坐标。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种斜向溜筒三维定位系统，包括监控模块、输入模块、服务器和执行模块，所述监控模块采集溜筒的实时三维定位并发送给服务器；所述输入模块向服务器输入溜筒的理论位置数据；所述服务器对比实时三维定位和理论位置数据，动态显示当前需调节的数据信息，该数据信息包括溜筒俯仰角度和伸缩距离、台车运动距离和方向、转台旋转角度和方向；根据服务器显示屏上显示的数据信息，手动控制执行模块动作，使溜筒三维位置不断变化；监控模块把不断变化的三维数据实时发送给服务器，服务器变更所述数据信息，直至溜筒的实时三维定位与理论位置数据一致后执行模块停止动作。作为本专利技术的进一步改进，所述监控模块用于溜筒定位，该监控模块包括：激光测距仪，安装在船体上，用于测量台车的前后移动距离，所述激光测距仪把前后移动距离发送给服务器；第一拉线仪，安装在台车的转台上，用于测量台车水平转动的角度数据，所述第一拉线仪把角度数据发送给服务器；第一双向倾斜仪，安装在溜筒上，用于测量溜筒的俯仰角度，所述第一双向倾斜仪把俯仰角度发送给服务器；第二拉线仪，安装在溜筒上，用于测量溜筒的伸缩量，所述第二拉线仪把伸缩量发送给服务器；所述服务器接收激光测距仪、第一拉线仪、第一双向倾斜仪、第二拉线仪采集的实时数据。本专利技术的激光测距仪安装在导轨的延长线上，测量台车移动变化量，激光测距仪实时准确地测量激光发射点距离，便于服务器计算台车中心的实时位置。作为本专利技术的进一步改进，所述监控模块还用于定位船体，所述监控模块还包括：安装在船体左侧的第一GPS模块、安装在船体右侧的第二GPS模块、安装在船体上的第二双向倾斜仪，所述第二双向倾斜仪的轴向与船体坐标系的轴向对齐；所述第一GPS模块和第二GPS模块分别接收卫星和地面参考站之间的差分信号，第一GPS模块和第二GPS模块均与服务器连接，服务器接收所述差分信号并把差分信号转换成船体的平面位置和高程；所述第二双向倾斜仪用于精确获取船体的实时姿态，第二双向倾斜仪与服务器连接，服务器接收第二双向倾斜仪的采集的实时姿态，并用实时姿态对船体的平面位置、船体的高程以及溜筒上点的相对关系进行修正。本专利技术的第二双向倾斜仪的轴向和船体坐标系轴向对齐，才能精确量测到整个定位系统在XY方向上的角度变化量。作为本专利技术的进一步改进，所述服务器上安装有数据库，该数据库为PostgreSQL数据库，所述服务器把监控模块发送的所有数据存储在PostgreSQL数据库。作为本专利技术的进一步改进，所述服务器可调取数据库的信息，通过四个坐标系统的转换，得出溜筒最前端圆心的三维数据；所述四个坐标系统分别为：地方坐标系统、WGS84坐标系统、实时船体坐标系统、和标准船体坐标系统。作为本专利技术的进一步改进，所述数据库中存储有大桥高桩承台和钢管桩的三维数据，该三维数据采用地方坐标系统表示；所述第一GPS模块和第二GPS模块实时测量船体的平面位置和高程，该平面位置和高程的三维坐标信息采用WGS84坐标系统表示；所述激光测距仪、第一拉线仪、第一双向倾斜仪、第二拉线仪和第二双向倾斜仪的数据信息采用实时船体坐标系统和工程坐标系统表示，所述实时船体坐标系统是建立在船体上的坐标系统；所述服务器还根据船体的俯仰、侧摆和高程将实时船体坐标系统转换成标准船体坐标系统。作为本专利技术的进一步改进，WGS84坐标系统与地方坐标系统的转换关系为：其中转换矩阵:其中，(ΔXD，ΔYD，ΔZD)为平移参数，(ωX，ωY，ωZ)为旋转参数，ρ为尺度参数。作为本专利技术的进一步改进，实时船体坐标系统与标准船体坐标系统的转换关系为：其中：实时船体坐标系统与标准船体坐标系统的X轴夹角为n，并取船体俯倾时为正。两坐标系统Y轴的夹角为m，取船体右侧低倾时为正；n与m由双轴倾斜仪实时观测值来获取。作为本专利技术的进一步改进，标准船体坐标系统与工程坐标系统的转换关系为：其中：作为本专利技术的进一步改进，溜筒最前端圆心的三维数据得出过程为：步骤一、第一GPS模块和第二GPS模块相对于船体固定，GPS(X1，Y1，Z1)、GPS(X2，Y2，Z2)通过加上激光测距仪DS得到台车的旋转轴线实时坐标(X3，Y3，Z3)；步骤二、溜筒的旋转轴心围绕台车的旋转轴心旋转，台车的旋转轴线实时坐标(X3，Y3，Z3)加上旋转角度α，得出溜筒旋转铰接点中心坐标(X4，Y4，Z4)；其中，旋转角度α＝拉线仪变化长度L1旋转半径R；步骤三、由第一双向倾斜仪直接获得溜筒倾角β，结合溜筒旋转铰接点中心坐标(X4，Y4，Z4)计算出溜筒上部圆心坐标(X5，Y5，Z5)；步骤四、溜筒上部圆心坐标(X5，Y5，Z5)加上溜筒伸长的长度L2以及角度β，最终获得溜筒前端圆心坐标(X6，Y6，Z6)。其中船体坐标系设定为沿着台车外侧轨道朝向船头，Y轴垂直X轴向右，台车坐标系设定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种斜向溜筒三维定位系统，其特征在于：包括监控模块、输入模块、服务器和执行模块，所述监控模块采集溜筒的实时三维定位并发送给服务器；所述输入模块向服务器输入溜筒的理论位置数据；/n所述服务器对比实时三维定位和理论位置数据，动态显示当前需调节的数据信息，该数据信息包括溜筒俯仰角度和伸缩距离、台车运动距离和方向、转台旋转角度和方向；/n根据服务器显示屏上显示的数据信息，手动控制执行模块动作，使溜筒三维位置不断变化；/n监控模块把不断变化的三维数据实时发送给服务器，服务器变更所述数据信息，直至溜筒的实时三维定位与理论位置数据一致后执行模块停止动作。/n

【技术特征摘要】
1.一种斜向溜筒三维定位系统，其特征在于：包括监控模块、输入模块、服务器和执行模块，所述监控模块采集溜筒的实时三维定位并发送给服务器；所述输入模块向服务器输入溜筒的理论位置数据；
所述服务器对比实时三维定位和理论位置数据，动态显示当前需调节的数据信息，该数据信息包括溜筒俯仰角度和伸缩距离、台车运动距离和方向、转台旋转角度和方向；
根据服务器显示屏上显示的数据信息，手动控制执行模块动作，使溜筒三维位置不断变化；
监控模块把不断变化的三维数据实时发送给服务器，服务器变更所述数据信息，直至溜筒的实时三维定位与理论位置数据一致后执行模块停止动作。


2.根据权利要求1所述的斜向溜筒三维定位系统，其特征在于，所述监控模块用于溜筒定位，该监控模块包括：
激光测距仪，安装在船体上，用于测量台车的前后移动距离，所述激光测距仪把前后移动距离发送给服务器；
第一拉线仪，安装在台车的转台上，用于测量台车水平转动的角度数据，所述第一拉线仪把角度数据发送给服务器；
第一双向倾斜仪，安装在溜筒上，用于测量溜筒的俯仰角度，所述第一双向倾斜仪把俯仰角度发送给服务器；
第二拉线仪，安装在溜筒上，用于测量溜筒的伸缩量，所述第二拉线仪把伸缩量发送给服务器；
所述服务器接收激光测距仪、第一拉线仪、第一双向倾斜仪、第二拉线仪采集的实时数据。


3.根据权利要求2所述的斜向溜筒三维定位系统，其特征在于，所述监控模块还用于定位船体，所述监控模块还包括：安装在船体左侧的第一GPS模块、安装在船体右侧的第二GPS模块、安装在船体上的第二双向倾斜仪，所述第二双向倾斜仪的轴向与船体坐标系的轴向对齐；
所述第一GPS模块和第二GPS模块分别接收卫星和地面参考站之间的差分信号，第一GPS模块和第二GPS模块均与服务器连接，服务器接收所述差分信号并把差分信号转换成船体的平面位置和高程；
所述第二双向倾斜仪用于精确获取船体的实时姿态，第二双向倾斜仪与服务器连接，服务器接收第二双向倾斜仪的采集的实时姿态，并用实时姿态对船体的平面位置、船体的高程以及溜筒上点的相对关系进行修正。


4.根据权利要求1所述的斜向溜筒三维定位系统，其特征在于，所述服务器上安装有数据库，该数据库为PostgreSQL数据库，所述服务器把监控模块发送的所有数据存储在PostgreSQL数据库。


5.根据权利要求1或4所述的斜向溜筒三维定位系统，其特征在于，所述服务器调取数据库的信息，通过四个坐标系统的转换，得出溜筒最前端圆心的三维数据；
所述四个坐标系统分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨磊，毛娟龙，吴亚飞，蒋方靖，周骏，李允良，
申请(专利权)人：中交第三航务工程局有限公司，中交第三航务工程局有限公司上海分公司，
类型：发明
国别省市：上海;31