本發(fā)明涉及海上波浪補(bǔ)償領(lǐng)域，特別涉及一種基于海天線檢測的二自由度波浪補(bǔ)償系統(tǒng)的補(bǔ)償方法。

背景技術(shù)：

隨著人類對(duì)于海洋運(yùn)輸和海洋資源的需求不斷增加，海上作業(yè)顯得尤為重要。對(duì)于在海上船舶上的作業(yè)，起吊裝置無疑是重要的組成部分。然而，由于受到海風(fēng)、海浪的影響，海上作業(yè)的船舶會(huì)進(jìn)行無規(guī)律的搖擺運(yùn)動(dòng)，存在較大的安全隱患，嚴(yán)重影響了海上作業(yè)效率。因此，必須對(duì)船舶上的起吊裝置進(jìn)行波浪補(bǔ)償，消減波浪搖擺等引起的安全風(fēng)險(xiǎn)，以提高吊裝的工作效率和安全系數(shù)。

波浪補(bǔ)償分主要為主動(dòng)波浪補(bǔ)償和被動(dòng)波浪補(bǔ)償。主動(dòng)波浪補(bǔ)償需要通過各種傳感器檢測出船舶由波浪引起的橫搖、縱搖和升沉的姿態(tài)參數(shù)，然后根據(jù)補(bǔ)償量控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)船體的搖擺進(jìn)行補(bǔ)償；被動(dòng)波浪補(bǔ)償是通過在原有設(shè)備中增加補(bǔ)償裝置進(jìn)行波浪補(bǔ)償。在主動(dòng)波浪補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備中，穩(wěn)定平臺(tái)對(duì)橫搖、縱搖以及升沉補(bǔ)償效果較好。通用的ahc吊機(jī)只能對(duì)船舶進(jìn)行升沉補(bǔ)償，無法對(duì)船舶的橫搖和縱搖實(shí)施補(bǔ)償。

因此，針對(duì)上述現(xiàn)象，在專利cn105668430a中就提到了一種具有多自由度主動(dòng)波浪補(bǔ)償功能的吊機(jī)裝置及補(bǔ)償方法，下方是固定在甲板上的圓形靜平臺(tái)，圓形靜平臺(tái)正上方是圓形動(dòng)平臺(tái)，圓形動(dòng)平臺(tái)固定連接吊機(jī)，圓形靜平臺(tái)和圓形動(dòng)平臺(tái)之間連接六個(gè)補(bǔ)償液壓缸，六個(gè)補(bǔ)償液壓缸中的每個(gè)補(bǔ)償液壓缸各連接一個(gè)對(duì)應(yīng)的電液伺服閥，電液伺服閥依次串接功率放大器、d/a模塊后連接運(yùn)動(dòng)控制器，圓形靜平臺(tái)正中間位置裝有姿態(tài)傳感器；姿態(tài)傳感器將測得的船舶由風(fēng)浪引發(fā)的橫搖、縱搖和升沉值傳輸給運(yùn)動(dòng)控制器，運(yùn)動(dòng)控制器先求出六個(gè)補(bǔ)償液壓缸的運(yùn)動(dòng)值，再求出與運(yùn)動(dòng)值相反的波浪補(bǔ)償值，六個(gè)電液伺服閥根據(jù)波浪補(bǔ)償值輸出相應(yīng)的流量和壓力分別控制對(duì)應(yīng)的六個(gè)補(bǔ)償液壓缸伸縮和搖擺，補(bǔ)償橫搖、縱搖和升沉。

上述結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)了對(duì)船舶的升沉、橫搖、縱搖運(yùn)動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，但是這種結(jié)構(gòu)平臺(tái)方式通常適用于一些大型的船載吊機(jī)，對(duì)于一些小型船載而言，如果直接采用這種結(jié)構(gòu)來進(jìn)行吊裝，成本較高、占地較大。首先，它需要采用六個(gè)補(bǔ)償液壓缸來配合進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，需要的部件比較的多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，進(jìn)行補(bǔ)償動(dòng)作時(shí)比較麻煩；另外，其動(dòng)平臺(tái)與靜平臺(tái)之間的連接只是通過六個(gè)補(bǔ)償液壓缸的配合來實(shí)現(xiàn)連接，連接不穩(wěn)定。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于海天線檢測的二自由度波浪補(bǔ)償系統(tǒng)的補(bǔ)償方法，能夠很好的對(duì)船體的橫搖和縱搖進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償，為作業(yè)裝置提供一種穩(wěn)定的工作平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)作業(yè)裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種基于海天線檢測的二自由度波浪補(bǔ)償系統(tǒng)的補(bǔ)償方法，其創(chuàng)新點(diǎn)在于：所述補(bǔ)償方法包括下述步驟：

a）補(bǔ)償系統(tǒng)的構(gòu)建：所述補(bǔ)償系統(tǒng)包括一補(bǔ)償單元，所述補(bǔ)償單元包括一對(duì)相互配合的靜平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)以及連接靜平臺(tái)與動(dòng)平臺(tái)用的中間支撐柱，該中間支撐柱位于靜平臺(tái)與動(dòng)平臺(tái)的中心處，且與動(dòng)平臺(tái)之間通過虎克鉸連接，與靜平臺(tái)之間固定連接，所述靜平臺(tái)與動(dòng)平臺(tái)之間還設(shè)置有四個(gè)補(bǔ)償液壓缸；一吊裝單元，所述吊裝單元包括一安裝在動(dòng)平臺(tái)上端的吊機(jī)；還包括ccd工業(yè)相機(jī)、dsp數(shù)字信號(hào)處理器、工控機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制器、kalman濾波器、400l液壓泵站、伺服閥，其中ccd工業(yè)相機(jī)固定于船舶甲板上，dsp數(shù)字信號(hào)處理器進(jìn)行圖像處理及計(jì)算，計(jì)算結(jié)果傳輸給工控機(jī)，運(yùn)動(dòng)控制器的輸入端與工控機(jī)相連，伺服閥的信號(hào)輸入端用于接收運(yùn)動(dòng)控制器處理過的信號(hào)，伺服閥的輸出端連接補(bǔ)償液壓缸，液壓泵站為靜平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)提供液壓動(dòng)力；

b）圖像采集：由ccd工業(yè)相機(jī)采集海天線圖像，并根據(jù)采集到的圖像計(jì)算得出船體的水平姿態(tài)角和，其中表示橫搖角度，表示縱搖角度；

c）補(bǔ)償液壓缸伸縮量計(jì)算：將計(jì)算得出的船體水平姿態(tài)角和實(shí)時(shí)傳輸至工控機(jī)，工控機(jī)根據(jù)獲取的姿態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)反解求出波浪補(bǔ)償平臺(tái)的四個(gè)補(bǔ)償液壓缸的伸縮量；

d）初次補(bǔ)償：將計(jì)算得出的波浪補(bǔ)償值即液壓缸的伸縮量經(jīng)運(yùn)動(dòng)控制器，再經(jīng)d/a轉(zhuǎn)換器由數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)后，再通過伺服放大器處理后傳輸至對(duì)應(yīng)的電液伺服閥，電液伺服閥分別根據(jù)輸入的模擬信號(hào)輸出對(duì)應(yīng)補(bǔ)償液壓缸的流量和壓力值，來實(shí)時(shí)補(bǔ)償船舶的搖擺，保證動(dòng)平臺(tái)保持穩(wěn)定狀態(tài)；

e）二次補(bǔ)償：通過線位移傳感器分別測出對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償液壓缸的伸縮量，將測出的結(jié)果值由模擬信號(hào)經(jīng)a/d轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后，再把數(shù)字信號(hào)反饋回運(yùn)動(dòng)控制器，線位移傳感器測出的四個(gè)測量值與反解算法求出的四個(gè)液壓缸的波浪補(bǔ)償值構(gòu)成運(yùn)動(dòng)控制偏差，運(yùn)動(dòng)控制偏差表示反解算法求出的四個(gè)補(bǔ)償液壓缸的伸縮量與線位移傳感器測出的四個(gè)測量值之差，假設(shè)反解算法計(jì)算得出的四個(gè)液壓缸的伸縮量分別為：，線位移傳感器測出的測量值分別為：，運(yùn)動(dòng)控制偏差即為：、、、；運(yùn)動(dòng)控制器根據(jù)所求運(yùn)動(dòng)控制偏差分別對(duì)四個(gè)補(bǔ)償液壓缸進(jìn)行閉環(huán)控制，來進(jìn)一步提高補(bǔ)償系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證動(dòng)平臺(tái)保持穩(wěn)定狀態(tài)。

進(jìn)一步的，所述補(bǔ)償液壓缸與靜平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)之間的連接具體為：四個(gè)補(bǔ)償液壓缸呈長方形狀分布在中間支撐柱四周，且補(bǔ)償液壓缸的上下兩端均通過虎克鉸與動(dòng)平臺(tái)、靜平臺(tái)之間連接，所述補(bǔ)償液壓缸傾斜設(shè)置，其傾斜方向?yàn)樽陨隙轮饾u向中間支撐柱方向傾斜，每個(gè)補(bǔ)償液壓缸均由獨(dú)立的伺服閥控制。

進(jìn)一步的，所述吊機(jī)包括一豎直安裝在動(dòng)平臺(tái)上端的立柱，在立柱的頂端設(shè)置有一機(jī)械臂，所述立柱與機(jī)械臂之間還設(shè)置有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，在機(jī)械臂靠近立柱一側(cè)的頂端安裝有伺服電機(jī)b，在機(jī)械臂遠(yuǎn)離立柱的一側(cè)的側(cè)端還安裝有滑輪。

進(jìn)一步的，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括一安裝在立柱上的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，以及一安裝在立柱頂端的轉(zhuǎn)向節(jié)，所述轉(zhuǎn)向節(jié)的頂端通過定位銷與機(jī)械臂相連接固定。

進(jìn)一步的，所述回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)為一滾動(dòng)軸承，其與立柱之間的連接具體為：所述立柱包括一位于下端的固定段、一位于上端的活動(dòng)段，且活動(dòng)段為一下端開口的空心圓柱體結(jié)構(gòu)，滾動(dòng)軸承安裝在固定段與活動(dòng)段之間，且固定段的頂端剛好嵌入滾動(dòng)軸承的內(nèi)壁，活動(dòng)段套裝在滾動(dòng)軸承的外壁上。

進(jìn)一步的，所述步驟b中的計(jì)算方法為：

利用上一時(shí)刻相機(jī)水平姿態(tài)信息預(yù)測海天線投影直線，在已預(yù)測的海天線投影的附近區(qū)域檢測圖像邊緣；

利用檢測的圖像邊緣坐標(biāo)，通過反復(fù)選取內(nèi)點(diǎn)擬合直線的方法確定候選的直線；

利用比較區(qū)域灰度統(tǒng)計(jì)值的方法選擇出正確的海天線投影直線，計(jì)算出相機(jī)水平姿態(tài)角作為觀測量；

利用kalman濾波獲得相機(jī)水平姿態(tài)角的最優(yōu)估計(jì)值，最終通過安裝關(guān)系獲得船體水平姿態(tài)角。

進(jìn)一步的，步驟c中，反解算法是根據(jù)船體水平姿態(tài)角和計(jì)算得出四個(gè)補(bǔ)償液壓缸由風(fēng)浪引起的運(yùn)動(dòng)值，假設(shè)各補(bǔ)償液壓缸的運(yùn)動(dòng)值分別為、、、，為保持動(dòng)平臺(tái)處于穩(wěn)定狀態(tài)，四個(gè)補(bǔ)償液壓缸需對(duì)動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行主動(dòng)補(bǔ)償，即(i=1、2、3、4)，表示各補(bǔ)償液壓缸的伸縮量，即補(bǔ)償值。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明的補(bǔ)償方法，根據(jù)ccd工業(yè)相機(jī)采集到的海天線圖像，計(jì)算出船體的水平姿態(tài)角，并將水平姿態(tài)角傳輸給工控機(jī)，工控機(jī)進(jìn)行反解，得出四個(gè)液壓缸的伸縮量，將算出的補(bǔ)償值由數(shù)字信號(hào)經(jīng)d/a轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，模擬信號(hào)經(jīng)伺服放大器后傳輸給電液伺服閥，伺服閥根據(jù)處理后的模擬信號(hào)控制四個(gè)補(bǔ)償液壓缸的伸縮運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)平臺(tái)上的作業(yè)裝置的橫搖和縱搖的實(shí)時(shí)補(bǔ)償，并通過測量值與計(jì)算值的偏差來進(jìn)行閉環(huán)控制，來進(jìn)一步提高補(bǔ)償系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證動(dòng)平臺(tái)保持穩(wěn)定狀態(tài)。

本發(fā)明能夠在惡劣的海況下執(zhí)行作業(yè)任務(wù)，大范圍的補(bǔ)償船體的橫搖和縱搖運(yùn)動(dòng)，為上平臺(tái)上的作業(yè)裝置提供一個(gè)穩(wěn)定的工作環(huán)境。

通過對(duì)動(dòng)平臺(tái)與靜平臺(tái)之間的連接進(jìn)行改進(jìn)，采用中間支撐柱與四個(gè)補(bǔ)償液壓缸的配合得以實(shí)現(xiàn)，通過增加中間支撐柱來確保動(dòng)平臺(tái)與靜平臺(tái)之間的連接，利用中間支撐柱來承受靜平臺(tái)及吊機(jī)的大部分重力，增加補(bǔ)償液壓缸的使用壽命，提高靜平臺(tái)的穩(wěn)定性，而且由于是針對(duì)的小型船載吊裝，采用四個(gè)補(bǔ)償液壓缸即可實(shí)現(xiàn)，這樣整個(gè)結(jié)構(gòu)減少了兩個(gè)補(bǔ)償液壓缸，不僅減少了整體的部件數(shù)量，同時(shí)在進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)也比較的方便。

而對(duì)于動(dòng)平臺(tái)上安裝的吊機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)在狹小的空間內(nèi)完成拆卸和安裝，這樣整個(gè)補(bǔ)償?shù)鯔C(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、便于攜帶、體積小等特點(diǎn)。

對(duì)于中間支撐柱、動(dòng)平臺(tái)、靜平臺(tái)、補(bǔ)償液壓缸幾者之間的連接，通過采用虎克鉸的連接方式，從而提高了對(duì)搖擺的補(bǔ)償范圍；而對(duì)于四個(gè)補(bǔ)償液壓缸的安裝，采用長方形的分布方式以及上小下大的安裝位置的不同，從而能夠使補(bǔ)償液壓缸受力均勻、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，防止動(dòng)平臺(tái)在水平面發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)造成失穩(wěn)。

對(duì)于吊機(jī)上設(shè)置的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，在需要進(jìn)行吊裝不同方位的物體時(shí)，可通過該旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械臂的方向，從而實(shí)現(xiàn)了不同方位的物體的吊裝。

在本發(fā)明中，補(bǔ)償單元僅用于補(bǔ)償船體的搖擺運(yùn)動(dòng)，因此只需要很小的液壓缸行程就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)船體搖擺的補(bǔ)償，這樣補(bǔ)償單元的高度比較短、體積比較小，便于攜帶、安裝且可靠性增強(qiáng)；而升沉運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償則采用機(jī)械臂上的伺服電機(jī)b進(jìn)行補(bǔ)償，這樣的結(jié)構(gòu)與補(bǔ)償控制可以實(shí)現(xiàn)吊機(jī)的小型化同時(shí)提高可靠性；通過補(bǔ)償單元與吊機(jī)上的伺服電機(jī)b共同作用，能夠讓吊機(jī)的立柱始終垂直水平位置，實(shí)現(xiàn)了吊機(jī)的穩(wěn)定可靠的吊裝工作人員以及安全性要求較高的貨物，從而達(dá)到降低成本、提高系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性和實(shí)用性廣的目的。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1為本發(fā)明的波浪補(bǔ)償系統(tǒng)的示意圖。

圖2為本發(fā)明的補(bǔ)償單元的示意圖。

圖3為本發(fā)明中補(bǔ)償單元中補(bǔ)償液壓缸的分布示意圖。

圖4為本發(fā)明中吊機(jī)的示意圖。

圖5為圖4的a-a示意圖。

圖6為本發(fā)明的具有主動(dòng)波浪補(bǔ)償功能的便攜式小型船載吊裝系統(tǒng)分解示意圖。

圖7為本發(fā)明中的波浪補(bǔ)償平臺(tái)的控制原理圖。

圖8為本發(fā)明中工作流程圖。

具體實(shí)施方式

下面的實(shí)施例可以使本專業(yè)的技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實(shí)施例范圍之中。

本發(fā)明的基于海天線檢測的二自由度波浪補(bǔ)償系統(tǒng)的補(bǔ)償方法具體通過下述步驟得以實(shí)現(xiàn)：

第一步，補(bǔ)償系統(tǒng)的構(gòu)建：如圖1-圖6所示的示意圖可知，補(bǔ)償系統(tǒng)包括

一補(bǔ)償單元，如圖2所示的示意圖可知，該補(bǔ)償單元包括一波浪補(bǔ)償平臺(tái)，該波浪補(bǔ)償平臺(tái)包括一對(duì)相互配合的靜平臺(tái)6、動(dòng)平臺(tái)3以及連接靜平臺(tái)6與動(dòng)平臺(tái)3用的中間支撐柱8，且靜平臺(tái)6與動(dòng)平臺(tái)3同心且平行設(shè)置，該中間支撐柱8位于靜平臺(tái)6與動(dòng)平臺(tái)3的中心處，且中間支撐柱8與動(dòng)平臺(tái)3之間通過虎克鉸11連接，中間支撐柱8與靜平臺(tái)6之間固定連接，靜平臺(tái)6與動(dòng)平臺(tái)3之間還設(shè)置有四個(gè)補(bǔ)償液壓缸10，在補(bǔ)償液壓缸10上還安裝有對(duì)補(bǔ)償液壓缸10的伸縮量進(jìn)行檢測的位移傳感器。

如圖3所示的示意圖可知，補(bǔ)償液壓缸10與靜平臺(tái)6、動(dòng)平臺(tái)3之間的連接具體為：四個(gè)補(bǔ)償液壓缸10呈長方形狀分布在中間支撐柱8四周，且補(bǔ)償液壓缸10的上端均通過虎克鉸c4與動(dòng)平臺(tái)3連接，下端通過虎克鉸d9與靜平臺(tái)6之間連接，補(bǔ)償液壓缸10傾斜設(shè)置，其傾斜方向?yàn)樽陨隙轮饾u向中間支撐柱8方向傾斜，這樣使得補(bǔ)償液壓缸10在動(dòng)平臺(tái)3與靜平臺(tái)6上的安裝位置距離不一樣，且上小下大，使得補(bǔ)償液壓缸10受力均勻、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，防止動(dòng)平臺(tái)3在水平面發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)造成失穩(wěn)，在靜平臺(tái)6上焊接虎克鉸d9的連接支撐時(shí)，將支撐按對(duì)稱分布于以靜平臺(tái)6的以中心位置為圓心的圓上,在動(dòng)平臺(tái)3上安裝虎克鉸c4時(shí)，同樣將與四個(gè)補(bǔ)償液壓缸10相連的虎克鉸連接支撐按對(duì)稱分布在動(dòng)平臺(tái)3的中心位置為圓心的圓上，同時(shí)保證安裝時(shí)與同一補(bǔ)償液壓缸相連接的兩個(gè)虎克鉸支撐在一條直線上，這樣安裝后補(bǔ)償液壓缸10將產(chǎn)生一定的傾斜，能夠保證動(dòng)平臺(tái)3運(yùn)動(dòng)或靜止時(shí)電動(dòng)吊機(jī)不會(huì)失穩(wěn)，同時(shí)在靜平臺(tái)6的中心位置安裝中間支撐8，通過虎克鉸,1與動(dòng)平臺(tái)3的中心位置連接，這樣能夠讓中間支撐8承受動(dòng)平臺(tái)3及吊機(jī)的大部分重力，增加了補(bǔ)償液壓缸10的使用壽命、提高動(dòng)平臺(tái)3及吊機(jī)的穩(wěn)定性，每個(gè)補(bǔ)償液壓缸10均由獨(dú)立的伺服閥控制。

一吊裝單元，該吊裝單元包括一安裝在動(dòng)平臺(tái)3上端的吊機(jī)，如圖4所示的示意圖可知，吊機(jī)包括一豎直安裝在動(dòng)平臺(tái)3上端的立柱2，在立柱2的頂端設(shè)置有一機(jī)械臂15，立柱2與機(jī)械臂15之間還設(shè)置有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，在機(jī)械臂15靠近立柱2一側(cè)的頂端安裝有伺服電機(jī)b1,該伺服電機(jī)b1用于驅(qū)動(dòng)安裝在機(jī)械臂15上的絞車工作，在機(jī)械臂15遠(yuǎn)離立柱2的一側(cè)的側(cè)端還安裝有滑輪12。

旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括一安裝在立柱2上的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)14，以及一安裝在立柱2頂端的轉(zhuǎn)向節(jié)13，轉(zhuǎn)向節(jié)13的頂端與機(jī)械臂15相連接固定。

回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)14為一滾動(dòng)軸承142，其與立柱2之間的連接具體為：如圖5所示的示意圖可知，立柱包括一位于下端的固定段141、一位于上端的活動(dòng)段143，且活動(dòng)段143為一下端開口的空心圓柱體結(jié)構(gòu)，滾動(dòng)軸承142安裝在固定段141與活動(dòng)段143之間，且固定段141的頂端剛好嵌入滾動(dòng)軸承142的內(nèi)壁，活動(dòng)段143套裝在滾動(dòng)軸承142的外壁上。對(duì)于吊機(jī)上設(shè)置的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，在需要進(jìn)行吊裝不同方位的物體時(shí)，可通過該旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械臂的方向，從而實(shí)現(xiàn)了不同方位的物體的吊裝。

如圖6所示的示意圖可知，吊機(jī)可以方便拆卸為伺服單機(jī)b1、機(jī)械臂15、轉(zhuǎn)向節(jié)13、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)14、滾動(dòng)軸承142、立柱2和上平臺(tái)3，定位銷連接機(jī)械臂15和轉(zhuǎn)向節(jié)13，滾動(dòng)軸承142連接回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)14，吊機(jī)零部件拆卸只需要取下定位銷和滾動(dòng)軸承142，就能夠讓吊機(jī)疊裝起來便于攜帶；同樣，只需插上定位銷和滾動(dòng)軸承142，就能夠?qū)崿F(xiàn)補(bǔ)償?shù)鯔C(jī)的安裝。

還包括ccd工業(yè)相機(jī)、dsp數(shù)字信號(hào)處理器、工控機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制器、kalman濾波器、400l液壓泵站、伺服閥，其中ccd工業(yè)相機(jī)固定于船舶甲板上，dsp數(shù)字信號(hào)處理器進(jìn)行圖像處理及計(jì)算，計(jì)算結(jié)果傳輸給工控機(jī)，運(yùn)動(dòng)控制器的輸入端與工控機(jī)相連，伺服閥的信號(hào)輸入端用于接收運(yùn)動(dòng)控制器處理過的信號(hào)，伺服閥的輸出端連接補(bǔ)償液壓缸，液壓泵站為靜平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)提供液壓動(dòng)力。

如圖7所示的示意圖可知，在控制時(shí)，通過海天線檢測計(jì)算出的船體水平姿態(tài)角傳輸給工控機(jī)，工控機(jī)的輸出端連接運(yùn)動(dòng)控制器，運(yùn)動(dòng)控制器的輸出端分別連接四個(gè)d/a轉(zhuǎn)換器的輸入端，d/a轉(zhuǎn)換器的輸出端分別連接四個(gè)電液伺服閥，電液伺服閥輸出端分別連接補(bǔ)償液壓缸10，通過四個(gè)補(bǔ)償液壓缸10的伸縮運(yùn)動(dòng)來保持動(dòng)平臺(tái)3的穩(wěn)定性，同時(shí)四個(gè)補(bǔ)償液壓缸10的輸出端又分別連接線位移傳感器的輸入端，a/d轉(zhuǎn)換器的輸入端分別連接線位移傳感器的輸出端，a/d轉(zhuǎn)換器的輸出端連接運(yùn)動(dòng)控制器。

第二步，圖像采集：由ccd工業(yè)相機(jī)采集海天線圖像，并根據(jù)采集到的圖像計(jì)算得出船體的水平姿態(tài)角和，其中表示橫搖角度，表示縱搖角度。

上述步驟中的反解計(jì)算方法具體為：

利用上一時(shí)刻相機(jī)水平姿態(tài)信息預(yù)測海天線投影直線，在已預(yù)測的海天線投影的附近區(qū)域檢測圖像邊緣；

利用檢測的圖像邊緣坐標(biāo)，通過反復(fù)選取內(nèi)點(diǎn)擬合直線的方法確定候選的直線；

利用比較區(qū)域灰度統(tǒng)計(jì)值的方法選擇出正確的海天線投影直線，計(jì)算出相機(jī)水平姿態(tài)角作為觀測量；

利用kalman濾波獲得相機(jī)水平姿態(tài)角的最優(yōu)估計(jì)值，最終通過安裝關(guān)系獲得船體水平姿態(tài)角。

第三步，補(bǔ)償液壓缸伸縮量計(jì)算：將計(jì)算得出的船體水平姿態(tài)角和實(shí)時(shí)傳輸至工控機(jī)，工控機(jī)根據(jù)獲取的姿態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)反解求出波浪補(bǔ)償平臺(tái)的四個(gè)補(bǔ)償液壓缸的伸縮量。

反解算法是根據(jù)船體水平姿態(tài)角和計(jì)算得出四個(gè)補(bǔ)償液壓缸由風(fēng)浪引起的運(yùn)動(dòng)值，假設(shè)各補(bǔ)償液壓缸的運(yùn)動(dòng)值分別為、、、，為保持動(dòng)平臺(tái)處于穩(wěn)定狀態(tài)，四個(gè)補(bǔ)償液壓缸需對(duì)動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行主動(dòng)補(bǔ)償，即(i=1、2、3、4)，表示各補(bǔ)償液壓缸的伸縮量，即補(bǔ)償值。

第四步，初次補(bǔ)償：將計(jì)算得出的波浪補(bǔ)償值即液壓缸的伸縮量經(jīng)運(yùn)動(dòng)控制器，再經(jīng)d/a轉(zhuǎn)換器由數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)后，再通過伺服放大器處理后傳輸至對(duì)應(yīng)的電液伺服閥，電液伺服閥分別根據(jù)輸入的模擬信號(hào)輸出對(duì)應(yīng)補(bǔ)償液壓缸的流量和壓力值，來實(shí)時(shí)補(bǔ)償船舶的搖擺，保證動(dòng)平臺(tái)保持穩(wěn)定狀態(tài)。

第五步，二次補(bǔ)償：通過線位移傳感器分別測出對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償液壓缸的伸縮量，將測出的結(jié)果值由模擬信號(hào)經(jīng)a/d轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后，再把數(shù)字信號(hào)反饋回運(yùn)動(dòng)控制器，線位移傳感器測出的四個(gè)測量值與反解算法求出的四個(gè)液壓缸的波浪補(bǔ)償值構(gòu)成運(yùn)動(dòng)控制偏差，運(yùn)動(dòng)控制偏差表示反解算法求出的四個(gè)補(bǔ)償液壓缸的伸縮量與線位移傳感器測出的四個(gè)測量值之差，假設(shè)反解算法計(jì)算得出的四個(gè)液壓缸的伸縮量分別為：，線位移傳感器測出的測量值分別為：，運(yùn)動(dòng)控制偏差即為：、、、；運(yùn)動(dòng)控制器根據(jù)所求運(yùn)動(dòng)控制偏差分別對(duì)四個(gè)補(bǔ)償液壓缸進(jìn)行閉環(huán)控制，來進(jìn)一步提高補(bǔ)償系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證動(dòng)平臺(tái)保持穩(wěn)定狀態(tài)。

如圖8所示的示意圖可知，本發(fā)明中的波浪補(bǔ)償方法的工作流程為：首先，分別建立ccd工業(yè)相機(jī)的水平坐標(biāo)系、成像圖面坐標(biāo)系和船體甲板坐標(biāo)系，然后，獲取初始時(shí)刻的ccd工業(yè)相機(jī)的水平姿態(tài)角，其中包括對(duì)獲取的初始海天線圖像進(jìn)行邊緣檢測和海天線檢測，選擇出正確的海天線投影直線，再根據(jù)海天線投影直線計(jì)算出相機(jī)的水平姿態(tài)角：；再然后，初始化kalman濾波器，其中包括設(shè)置估計(jì)噪聲協(xié)方差矩陣與kalman濾波器的狀態(tài)量矩陣；根據(jù)初始化后的kalman濾波器預(yù)測時(shí)刻的海天線投影直線的斜率與截距；再根據(jù)ccd工業(yè)相機(jī)采集到的時(shí)刻的海天線圖像，獲取相機(jī)水平姿態(tài)角的測量值；然后，更新kalman濾波器的狀態(tài)量和估計(jì)噪聲協(xié)方差矩陣；根據(jù)相機(jī)的安裝關(guān)系，計(jì)算時(shí)刻的船體水平姿態(tài)角：；將時(shí)刻的船體水平姿態(tài)角傳輸至工控機(jī)，進(jìn)行波浪補(bǔ)償反解，分別計(jì)算出四個(gè)補(bǔ)償液壓缸的伸縮量；運(yùn)動(dòng)控制器控制四個(gè)補(bǔ)償液壓缸的伸縮運(yùn)動(dòng)，四個(gè)缸的伸縮量分別經(jīng)過四個(gè)d/a轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，四個(gè)電液伺服閥分別根據(jù)輸入的模擬信號(hào)，控制四個(gè)補(bǔ)償液壓缸的流量與壓力值，進(jìn)而控制補(bǔ)償液壓缸的伸縮量，以實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)平臺(tái)實(shí)時(shí)進(jìn)行波浪補(bǔ)償，確保動(dòng)平臺(tái)處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。

本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。