[发明专利]一种基于视觉引导的海上登靠系统自动对接方法

说明书

本发明公开了一种一种基于视觉引导的海上登靠系统自动对接方法，属于海上平台登靠技术领域。本发明针对运维船受海浪影响，无法定位，同时操作人员受视线的限制，无法准确将登靠舷梯放置在海上平台的问题，利用视觉进行引导，不断检测和修正海上平台的位置和接近距离，采用自动对接的控制方法将舷梯末端安全、平稳、准确放置到海上平台。本发明为海浪主动补偿登靠系统自动补偿提供提供新的解决方案，弥补了人工操控过程中海浪对船体干扰的偶然性，提高了登靠系统的自动对接能力，为海上风机平台、石油平台的安全运维提供了保证。

技术领域

本发明涉及海上平台登靠技术领域，具体涉及一种基于视觉引导的海上登靠系统自动对接方法。

背景技术

海上风电场要面对风浪流等多重载荷的考验，环境条件更复杂，技术开发难度更大，面临许多新的挑战。目前，潮间带、潮下带滩涂风电场及近海风电场，这些水深不超过50米的海上风电场，常用的是固定式基础结构形式，风机轮毂高度80m～110m。风机平台经常需要维修和维护，然而海上风浪原因，人员从船上到平台上具有很大的危险性，非常需要海上补偿平台将人员和设备安全从船上运送到风机平台上。

由于我国海洋制造装备起步较晚，发展比较落后，制造技术难度较大，而且国外可以生产该补偿设备的公司并不多。主要有美国的Varco公司和Dynacon公司、挪威的Hydralift公司、德国的博世力士乐公司、荷兰的IHC公司。

国内初步研究波浪补偿技术的为华东石油学院的方华灿，他从七十年代开始对波浪补偿运用各种方式进行研究，主要包括海洋依船体为载体波浪补偿、钻井平台的钻柱对地面的动力学强度分析、大钩和钢丝绳等附属件的强度分析、海上游车以及附属载体上的波浪补偿结构设计和技术原理分析等，取得了一定的技术成果。济南大学的马汝建对波浪补偿结构进行动力学分析和补偿结构优化，利用频谱与数学分析的方法，计算出波浪补偿系统的动态响应特性和动态响应曲线，推算出大钩和钻井装置的动态载荷的计算公式，并对装置的疲劳强度和寿命进行理论性计算。我国的广东工业大学和中南大学在上述研究的基础上，提出了主动、被动波浪补偿系统，而且对上述系统进行仿真和试验研究。主动补偿是靠液压缸的活塞运动抵消波浪升沉，该装置控制精度较高，但是消耗能量较大。半主动补偿是靠平台随着波浪上升压缩蓄能器存储能量抵消波浪升沉，该装置控制精度不高，能源消耗量较小。

中国石油大学的张彦廷在位移补偿上做了研究，主要把位移的动态变化作为控制信号，利用泵和阀联合控制的方式，该系统主要是液压缸的无杆腔承受外负载力，控制部分主要是对无杆腔的液体压力进行控制。该系统运用了液压泵和蓄能器联合作用与补偿液压缸，两液压补偿缸承并联形式，蓄能器在平台上升时储存的能量主要对补偿缸的无杆腔进行供油而液压泵主要是对补偿缸的有杆腔进行供油。

发明内容

本发明提供一种基于视觉引导的海上登靠系统自动对接方法，该方法利用安装在平台前端的摄像头进行视觉引导，不断检测和修正海上平台的位置和接近距离，采用自动对接的控制方法将舷梯末端安全、平稳、准确放置到海上平台。

一种基于视觉引导的海上登靠系统自动对接方法，其特征在于，该方法利用安装在平台前端的摄像头进行视觉引导，不断检测和修正海上平台的位置和接近距离，采用自动对接的控制方法将舷梯末端安全、平稳、准确放置到海上平台，其实现步骤如下：

步骤1：启动登靠系统电源，将六自由度并联平台到中机位，同时操控登靠系统的上平台三自由度舷梯从船体甲板的停机状态移动到朝向风机平台的初始位置；

步骤2：开启登靠系统的六自由度并联平台的姿态自动补偿，补偿海浪对船体姿态的影响；

所述的登靠系统的六自由度并联平台的姿态自动补偿方法，其特征是：

并联平台旋转变换矩阵为:

并联平台位姿变换矩阵为: