【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于船舶压载水测量领域，具体地说是一种编码器测距技术在船舶压载水测量中的应用。
技术介绍
1、编码器，是一种用来测量机械旋转或位移的传感器，能够测量机械部件在旋转或直线运动时的位移或速度等信息，并将其转换成一系列电信号；
2、船舶压载水是指为控制船舶纵倾、横倾、吃水、稳性或应力而在船上加装的海水。
3、压舱水是为保持船舶平衡而专门注入的水。压载水是船舶安全航行的重要保障，尤其是对于不载运适量货物的船舶。适量的压载水可以保证船舶螺旋桨有足够的吃水，最大限度地减少船舶尾流引起的船体晃动，保持推进效率。
4、然而，目前的压载水检测方法尚不能完全解决船舶压载水测量问题，由于无刷直流电机性能稳定可靠、编码器能精准转换信号等优点被诸多领域广泛使用，尤其是旋转增量式编码器以转动输出脉冲信号，通过计数设备确定位移，在船舶领域被大量使用。为实现航运船舶压载水的快速精准测量，切实保障国内收货人的正当权益，鉴于编码器、无刷电机的广泛应用，同时具备易操作、高准确度的特点，研发一种船舶压载水自动测量装置。
5、为此，提出了用于解决航运船舶水尺计重过程中压载水测量人工投尺存在耗时长、准确度低，以及工作强度大问题的一种编码器测距技术在船舶压载水测量中的应用。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种编码器测距技术在船舶压载水测量中的应用，以解决
技术介绍
中所提出的问题。
2、一种编码器测距技术在船舶压载水测量中的应用，包括航运
3、所述测量装置由无刷电机、编码器、计数器、尺带及尺砣组成，内部包括过线轮、压紧轮、收线轮及锂电池，当按下电源启动开关，电机转动并带动尺砣进入压载水舱测量管，通过电路系统控制电机的正反方向转动，控制收线轮内尺带的收放，使与尺带相连的尺砣上升或下降；所述过线轮与编码器转轴固定，同步转动；所述编码器转动发出脉冲信号，计数器接收信号并记录尺砣的位移量。
4、优选的，所述编码器外部直径为40mm，轴径为6mm且呈斜数型切口，脉冲数达到500p/r，电压为5～12v，输出信号为字母a相、b相、z相，输出形式为集电极开路输出，最高响应频率为100khz，允许最高转速为6000r/min，轴荷重径向为50n、轴向30n；所述无刷电机额定电压为12v，转速为1000r/min，直径为25mm，机身长度为54mm，轴径、轴长分别为4.5mm和9.6mm；所述计数器技术范围为-999999～999999，脉冲可调当量为0.00001～99.9999，计数速度为30000次/s。
5、优选的，所述锂电池为可充电锂电池，并在测量装置上段集成数据接收模块、处理模块和集成电路板，将过线轮与编码器在同一转轴上固定，当电机带动尺砣上升或下降时，过线轮与编码器轮同步转动，所述编码器转动发出脉冲信号，计数器接收信号记录尺砣的位移量，并实时显示位移数值；所述尺砣因重力作用使尺带一直处于拉直状态，其底部设有触水导线，当尺砣碰到水面后，尺头的触水导线、水、船体构成电流回路，计数器接收信号开始记录尺砣的位移量；所述尺砣中间设置有微动开关，当尺砣悬空或在水中时，则一直为电路接通状态，当尺砣匀速下降，直到触及压载水舱舱底时，所述微动开关受到舱底反弹压力动作，则微动开关立即断开，通过控制电路给出断电的信号反馈，计数器停止计数，并记录位移量。
6、优选的，所述控制电路包括继电器、三极管和电阻，按下启动按钮，电机开始逆时针转动，在尺砣的自身重力作用下，尺砣匀速下放至压载水测量管内；当尺砣下放并触碰水面时，尺砣触水导线与水面接触，并与测量管船舶钢板构成电路回路，继电器控制计数器开始计数；电机持续运转，当尺砣到达舱底时，尺砣内的微动开关受到底部压力作用，立即给控制电路系统断电信号，并给出电机反转信号，电机作出反方向转动动作，尺砣匀速上升，编码器到计数器信号线断开，计数器停止计数，计数器从尺砣接触液面开始工作到触底停止工作，记录的数据为液面的实际高度值；电机继续运行，尺砣上升直至进入测量装置的尺砣孔后，尺砣碰触尺砣孔内的微动开关，电路断开，电机停止运行。
7、优选的，采用去耦电容和软件滤波算法，即在测量装置的直流电源配置去耦电容，构成去耦电路；在软件上采用限幅滤波算法，利用软件算法，使脉冲信号经处理后趋于平缓。
8、优选的，采用计算机自动识别和外部数据控制方式确定测量装置终端数据输出准确度。
9、优选的，所述测量装置为数字显示设置，每次测量完毕，通过显示屏显示的数据则为该舱位的压载水液体高度，记录数据并标注为d1，d2，…，dn；d1则为该舱位压载水第一次测量的液体高度，d代表该舱位进行了n次测量，对该舱位的n个测量结果进行算术平均后，并进行相应纵、横倾修正后再用于压载水计算，公式为
10、
11、式中：d表示该舱位压载水液体高度算术平均值，dn表示第n次测得的该舱位的压载水液体高度，n表示该舱位的测量次数。
12、优选的，当船舶处于纵倾或横倾状态时，舱内所装压载水随之移动，呈纵倾或横倾状态，其液面与船舶水线平行。
13、优选的，压载水的横截面积：长度为(a2—r)的矩形面积与角度为θ扇形面积之和，扣除顶角为θ，直角边为(r－g)，斜边为r的三角形面积；体积公式表示为：
14、
15、式中，θ为扇形的角度，
16、θ＝arccot[(r-g)/r] (3)
17、式中，g为平均液体高度，r为扇形的半径，a2为测量管制后横舱后壁间的距离，f为压载水舱长度，v为底仓压载水体积。
18、优选的，所述自动测量装置相较于人工测量方式的差异率为h，则计算公式为：
19、
20、式中，j为自动装置测量值；i为人工测量值。
21、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
22、1、本专利技术通过压载水自动测量装置，使检验员在航运船舶上实现了测量压载水的机械化、自动化，由人工测量转为自动化，提高工作效能。
23、2、本专利技术通过该装置的编码器转动输出脉冲信号，计数器实时接收信号并记录位移，并以数字显示方式展示告知，测量值准确可靠，切实维护收货人的正当权益。
24、3、本专利技术的装置携带方便，测量准确，大幅降低检验员的工作强度，提高码头利用率，促进船舶快进快出，推动地方港口经济的向好发展。
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1.一种编码器测距技术在船舶压载水测量中的应用，其特征在于：包括航运压载水自动测量装置，采用旋转增量式编码器以电机转动输出脉冲信号，通过计数设备确定机械几何位移量的原理，装置中尺砣触碰压载水测量管中液面时，计数器收到指令开始计数，尺砣继续投放直到接触测量管底部时，计数器停止计数；
2.如权利要求1所述一种编码器测距技术在船舶压载水测量中的应用，其特征在于：所述编码器外部直径为40mm，轴径为6mm且呈斜数型切口，脉冲数达到500P/R，电压为5～12V，输出信号为字母A相、B相、Z相，输出形式为集电极开路输出，最高响应频率为100kHz，允许最高转速为6000r/min，轴荷重径向为50N、轴向30N；所述无刷电机额定电压为12V，转速为1000r/min，直径为25mm，机身长度为54mm，轴径、轴长分别为4.5mm和9.6mm；所述计数器技术范围为-999999～999999，脉冲可调当量为0.00001～99.9999，计数速度为30000次/s。
3.如权利要求1所述一种编码器测距技术在船舶压载水测量中的应用，其特征在于：所述锂电池为可充电锂电池，
4.如权利要求3所述一种编码器测距技术在船舶压载水测量中的应用，其特征在于：所述控制电路包括继电器、三极管和电阻，按下启动按钮，电机开始逆时针转动，在尺砣的自身重力作用下，尺砣匀速下放至压载水测量管内；当尺砣下放并触碰水面时，尺砣触水导线与水面接触，并与测量管船舶钢板构成电路回路，继电器控制计数器开始计数；电机持续运转，当尺砣到达舱底时，尺砣内的微动开关受到底部压力作用，立即给控制电路系统断电信号，并给出电机反转信号，电机作出反方向转动动作，尺砣匀速上升，编码器到计数器信号线断开，计数器停止计数，计数器从尺砣接触液面开始工作到触底停止工作，记录的数据为液面的实际高度值；电机继续运行，尺砣上升直至进入测量装置的尺砣孔后，尺砣碰触尺砣孔内的微动开关，电路断开，电机停止运行。
5.如权利要求1所述一种编码器测距技术在船舶压载水测量中的应用，其特征在于：采用去耦电容和软件滤波算法，即在测量装置的直流电源配置去耦电容，构成去耦电路；在软件上采用限幅滤波算法，利用软件算法，使脉冲信号经处理后趋于平缓。
6.如权利要求1所述一种编码器测距技术在船舶压载水测量中的应用，其特征在于：采用计算机自动识别和外部数据控制方式确定测量装置终端数据输出准确度。
7.如权利要求1所述一种编码器测距技术在船舶压载水测量中的应用，其特征在于：所述测量装置为数字显示设置，每次测量完毕，通过显示屏显示的数据则为该舱位的压载水液体高度，记录数据并标注为d1，d2，…，dn；d1则为该舱位压载水第一次测量的液体高度，d代表该舱位进行了n次测量，对该舱位的n个测量结果进行算术平均后，并进行相应纵、横倾修正后再用于压载水计算，公式为
8.如权利要求7所述一种编码器测距技术在船舶压载水测量中的应用，其特征在于：当船舶处于纵倾或横倾状态时，舱内所装压载水随之移动，呈纵倾或横倾状态，其液面与船舶水线平行。
9.如权利要求1所述一种编码器测距技术在船舶压载水测量中的应用，其特征在于：压载水的横截面积：长度为(a2—r)的矩形面积与角度为θ扇形面积之和，扣除顶角为θ，直角边为(r－g)，斜边为r的三角形面积；体积公式表示为：
10.如权利要求1所述一种编码器测距技术在船舶压载水测量中的应用，其特征在于：所述自动测量装置相较于人工测量方式的差异率为H，则计算公式为：
...【技术特征摘要】
1.一种编码器测距技术在船舶压载水测量中的应用，其特征在于：包括航运压载水自动测量装置，采用旋转增量式编码器以电机转动输出脉冲信号，通过计数设备确定机械几何位移量的原理，装置中尺砣触碰压载水测量管中液面时，计数器收到指令开始计数，尺砣继续投放直到接触测量管底部时，计数器停止计数；
2.如权利要求1所述一种编码器测距技术在船舶压载水测量中的应用，其特征在于：所述编码器外部直径为40mm，轴径为6mm且呈斜数型切口，脉冲数达到500p/r，电压为5～12v，输出信号为字母a相、b相、z相，输出形式为集电极开路输出，最高响应频率为100khz，允许最高转速为6000r/min，轴荷重径向为50n、轴向30n；所述无刷电机额定电压为12v，转速为1000r/min，直径为25mm，机身长度为54mm，轴径、轴长分别为4.5mm和9.6mm；所述计数器技术范围为-999999～999999，脉冲可调当量为0.00001～99.9999，计数速度为30000次/s。
3.如权利要求1所述一种编码器测距技术在船舶压载水测量中的应用，其特征在于：所述锂电池为可充电锂电池，并在测量装置上段集成数据接收模块、处理模块和集成电路板，将过线轮与编码器在同一转轴上固定，当电机带动尺砣上升或下降时，过线轮与编码器轮同步转动，所述编码器转动发出脉冲信号，计数器接收信号记录尺砣的位移量，并实时显示位移数值；所述尺砣因重力作用使尺带一直处于拉直状态，其底部设有触水导线，当尺砣碰到水面后，尺头的触水导线、水、船体构成电流回路，计数器接收信号开始记录尺砣的位移量；所述尺砣中间设置有微动开关，当尺砣悬空或在水中时，则一直为电路接通状态，当尺砣匀速下降，直到触及压载水舱舱底时，所述微动开关受到舱底反弹压力动作，则微动开关立即断开，通过控制电路给出断电的信号反馈，计数器停止计数，并记录位移量。
4.如权利要求3所述一种编码器测距技术在船舶压载水测量中的应用，其特征在于：所述控制电路包括继电器、三极管和电阻，按下启动按钮，电机开始逆时针转动，在尺砣的自身重力作用下，尺砣匀速下放至压载水测量管内...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈益骏，王琦，刘新，屠卡滨，刘冲伟，
申请(专利权)人：舟山海关综合技术服务中心，
类型：发明
国别省市：
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