一种用于流体装卸臂自动对接实时定位的装置的制作方法

1.本发明涉及流体装卸臂自动对接技术领域，具体为一种用于流体装卸臂自动对接实时定位的装置。


背景技术：

2.流体装卸臂是用于传输液体和气体的设备，常用于液体化工码头、化工品库区/接收站等场所，在装卸臂工作前需要对两侧法兰进行对接，一些流体装卸臂在对接时还存在一些问题；
3.现有的流体装卸臂在进行对接时，通常都是人工进行对接，比较耗费人力，无自动对接功能，使用很不方便；而且不能在对接完成后进行自动卡紧，容易在长期使用后发生管道脱离、介质泄漏等情况，现有的流体装卸臂无在线监测功能，容易导致气密性变差，在对接时也不能自动对装置的密封效果进行检测，功能性较差，影响装置使用时的安全性。


技术实现要素：

4.本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种用于流体装卸臂自动对接实时定位的装置，来解决上述中提到的现有的流体装卸臂在使用时不便于快速定位和自动对接以及对密封性进行检测的问题。
5.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于流体装卸臂自动对接实时定位的装置，用于自动连接目标法兰，其特征在于，包括立柱，所述立柱的上端固定设置有驱动油缸，所述驱动油缸的驱动端固定设置有拆卸臂，所述拆卸臂远离立柱的一端固定设置有装卸臂法兰，所述装卸臂法兰上设置有盲板以及用于让盲板翻转的盲板驱动装置，所述装卸臂法兰的一侧固定设置有用于定位装卸臂法兰位置的第一卫星定位模块，所述装卸臂法兰的上方设置有用于辅助定位装卸臂法兰位置的第二卫星定位模块，装卸臂法兰的表面安装有用于检测装卸臂法兰与目标法兰距离的距离传感器，装卸臂法兰另一侧安装有用于对目标法兰进行识别定位的点云识别定位模块，还包括设置于目标法兰的四周的固定块，所述固定块的内部转动安装有转轴，所述转轴的下方固定连接有挡块，所述固定块左右两侧的目标法兰上固定设置有衔接杆，所述衔接杆和挡块之间互相对应，所述装卸臂法兰的四周固定连接有第一弹簧，所述第一弹簧的前端固定连接有第二卡块，所述第二卡块的左侧设置有第一卡块，装卸臂法兰内部还安装有压力计。
6.本发明的有益效果是：
7.1)、该用于流体装卸臂自动对接实时定位的装置效果更好，本发明中在现有的基础上进行改进，利用目标法兰和装卸臂法兰之间的卡合结构使得该装置能够自动进行对接，而且在对接的过程中还能够通过第一卡块使得相邻两处卡块自动卡紧，避免长期使用后管道脱离的情况发生，提升了装置的使用效果，解决了现有的流体装卸臂在使用时不能进行快速对接的缺陷，具有功能性更强，使用更加便捷的优势，而且该装置在使用的过程中，通过卫星定位模块和距离传感器使得装置能够根据每个传感器是否被触发判定法兰对
接是否到位，装卸臂接船法兰往未触发传感器方向调整，当四个传感器均被遮挡时即开启抓取对接，解决了现有的流体装卸臂通常是人工进行对接使用很不方便的缺陷；通过在装卸臂接船法兰附近安装有卫星定位模块，在接船法兰上方安装有卫星定位模块，在装卸臂附件空旷处安装卫星基站(北斗/gps/自建均可)，通过卫星定位模块可以得出相应的空间坐标，实现卫星定位。
8.2)、设置的驱动油缸(33)用于驱动装卸臂运动，通过自动升降支腿起到支撑拆卸臂法兰，在装卸臂法兰(2)设置的盲板35可以通过盲板驱动装置(36)驱动翻转实现挡灰挡尘的效果。
9.3)、该用于流体装卸臂自动对接实时定位的装置效果更好，该装置在对接完成后，还能够通过折杆带动滑环向左侧移动，从而使得滑环前端的顶块抵住目标法兰的内壁，直到电池的导电片与微型气压计的导电片互相接触，使得装置能够自动向密封垫内的空腔中增压，保证密封效果，同时还能够通过压力计检测密封垫内的实时气压变化，从而保证装置的密封效果并检测密封性，提升了装置使用时的安全性，解决了现有的流体装卸臂不能在对接后自动检测密封性的缺陷，具有使用效果更好的优势。
10.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
11.进一步，所述距离传感器在装卸臂法兰上等角度分布，所述装卸臂法兰的内部开设有对接槽，所述对接槽的形状为圆环状。
12.采用上述进一步方案的有益效果是，通过对接槽使得装置左右部分的法兰在对接后能够保持密封效果，提升了装置的实用性。
13.进一步，所述固定块在目标法兰的表面等角度分布，所述连接块通过转轴与固定块之间构成转动结构；所述转轴的外侧套设有涡旋弹簧，所述涡旋弹簧的一端与转轴相连，涡旋弹簧的另一端与固定块相连，所述转轴通过涡旋弹簧与固定块之间构成弹性结构。
14.采用上述进一步方案的有益效果是，通过装置上的弹性结构使得连接块初始状态始终处于展开状态，方便后续在对左右两侧法兰进行对接时实现自动卡合功能。
15.进一步，所述转轴、连接块和第一卡块为一体式结构，所述第一卡块的表面呈倾斜状，第一卡块的外壁与装卸臂法兰的内壁互相贴合，第一卡块和第二卡块之间一一对应，所述第二卡块的左壁与第一卡块的右壁互相贴合，所述连接块的右侧贴合设置有折杆；所述第二卡块通过第一弹簧与装卸臂法兰之间构成弹性结构，所述第二卡块和装卸臂法兰之间的连接方式为滑动连接，第二卡块通过第一卡块与装卸臂法兰之间构成伸缩结构，所述第一卡块通过第二卡块与装卸臂法兰之间构成卡合结构。
16.采用上述进一步方案的有益效果是，通过装置上的卡合结构使得装置在对目标法兰和装卸臂法兰对接后实现自动卡合功能，提升了装置的使用效果，不需要人工手动操作即可实现自动对接功能，同时也方便后续进行密封。
17.进一步，所述折杆和装卸臂法兰之间的连接方式为滑动连接，折杆通过第二弹簧与装卸臂法兰相连，所述装卸臂法兰的内部转动安装有同步轮，所述同步轮的外侧为橡胶材质，所述折杆通过连接块与装卸臂法兰之间构成伸缩结构，所述同步轮通过折杆与装卸臂法兰之间构成转动结构；所述同步轮的下方设置有滑环，所述滑环的内部贴合设置有凸杆，所述凸杆和装卸臂法兰之间的连接方式为固定连接，所述滑环通过同步轮与凸杆之间构成伸缩结构。
18.采用上述进一步方案的有益效果是，通过装置上的第二弹簧使得折杆能够被连接块向装置的右侧挤压，方便后续在卡合时实现密封功能，同步轮外侧的橡胶材质使得折杆在向右移动时能够带动滑环向左移动。
19.进一步，所述滑环的前端固定连接有密封垫，所述密封垫由左至右直径递增，所述密封垫的内部开设有空腔，所述滑环的内部固定设置有微型气压计，所述微型气压计的末端通过导线与第一导电片相连，所述第一导电片的前端贴合设置有第二导电片，所述第二导电片的表面固定设置有导向杆，所述导向杆的外侧套设有第三弹簧，所述第三弹簧的首尾两端分别与导向杆和顶块相连，第二导电片上方的滑环内安装有蓄电池，所述蓄电池前端的导线与第二导电片互相接触。
20.采用上述进一步方案的有益效果是，在滑环向左移动的过程中，滑环前端的顶块会抵住对接槽的内壁，此时第二导电片抵住第一导电片，蓄电池给微型气压计通电，通过向密封垫内的空腔中增加气压，保证密封垫的密封效果，同时还能够偶配合压力计实时检测装置内的气压，如果气压变化幅度过大，说明密封垫需要更换，提升了装置的功能性。
附图说明
21.图1为本发明的整体结构示意图；
22.图2为本发明的目标法兰和装卸臂法兰连接结构示意图；
23.图3为本发明的图2中a处结构示意图；
24.图4为本发明的目标法兰和装卸臂法兰拼接结构示意图；
25.图5为本发明的目标法兰和装卸臂法兰拆分结构示意图；
26.图6为本发明的滑环和密封垫连接结构示意图；
27.图7为本发明的目标法兰和固定块连接结构示意图；
28.图8为本发明的第二固定管和衔接杆连接结构示意图；
29.图9为本发明的压力计和密封垫连接结构示意图；
30.图10为本发明的实施例的整体结构示意图；
31.图11为本发明的盲板的安装示意图；
32.图12为第一卫星定位模块与第二卫星定位模块之间的位置关系图；
33.图13为图10的放大图。
34.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
35.1、目标法兰；2、装卸臂法兰；3、第二卫星定位模块；4、第一卫星定位模块；5、距离传感器；6、点云识别定位模块；7、压力计；8、固定块；9、转轴；10、挡块；11、涡旋弹簧；12、连接块；13、第一卡块；14、第二卡块；15、第一弹簧；16、折杆；17、第二弹簧；18、同步轮；19、凸杆；20、滑环；21、密封垫；22、对接槽；23、微型气压计；24、第一导电片；25、第二导电片；26、导向杆；27、顶块；28、第三弹簧；29、蓄电池；30、衔接杆；31、空腔；32、立柱；33、驱动油缸；34、拆卸臂；35、盲板；36、盲板驱动装置。
具体实施方式
36.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
37.现有的流体装卸臂在使用时，不能在对接的同时自动卡紧，而且不能在对接后进行密封工作，气密性变差容易导致装置不能正产工作，而且在对接时不能自动对装置的密封效果进行检测，功能性较差，对此发明人提出了一种用于流体装卸臂自动对接实时定位的装置来解决上述问题。
38.本发明提供了以下优选的实施例
39.如图1-7和图10所示，一种用于流体装卸臂自动对接实时定位的装置，用于自动连接目标法兰1，包括立柱32，立柱32的上端固定设置有驱动油缸33，驱动油缸33的驱动端固定设置有拆卸臂34，拆卸臂34远离立柱33的一端固定设置有装卸臂法兰2，装卸臂法兰2上设置有盲板35以及用于让盲板35翻转的盲板驱动装置36，盲板驱动装置36，采用支架，螺旋式摆动气缸或油缸装配而成，具体参阅图11，装卸臂法兰2的一侧固定设置有用于定位装卸臂法兰位置的第一卫星定位模块4，装卸臂法兰2的上方设置有用于辅助定位装卸臂法兰位置的第二卫星定位模块3，装卸臂法兰2的表面安装有用于检测装卸臂法兰与目标法兰距离的距离传感器5，装卸臂法兰2另一侧安装有用于对目标法兰进行识别定位的点云识别定位模块6，装卸臂法兰(2)的内部安装有压力计7，目标法兰1的四周固定设置有固定块8，固定块8的内部转动安装有转轴9，转轴9的下方固定连接有挡块10，固定块8左右两侧的目标法兰1上固定设置有衔接杆30，衔接杆30和挡块10之间互相对应，装卸臂法兰2的四周固定连接有第一弹簧15，第一弹簧15的前端固定连接有第二卡块14，第二卡块14的左侧设置有第一卡块13，第二卡块14的左侧设置有斜切面，通过第二卡块14的斜切面配合第一卡块13使得装置能够在对接时自动挤开第二卡块14，并使得目标法兰1和装卸臂法兰2通过第一卡块13自动卡紧，提升了装置的使用效果；距离传感器5在装卸臂法兰2上等角度分布，装卸臂法兰2的内部开设有对接槽22，对接槽22的形状为圆环状；通过对接槽22使得装置左右部分的法兰在对接后能够保持密封效果，提升了装置的实用性。
40.本实施例中，如图2-3所示，为了进一步提升装置使用时的便捷性，固定块8在目标法兰1的表面等角度分布，连接块12通过转轴9与固定块8之间构成转动结构；转轴9的外侧套设有涡旋弹簧11，涡旋弹簧11的一端与转轴9相连，涡旋弹簧11的另一端与固定块8相连，转轴9通过涡旋弹簧11与固定块8之间构成弹性结构；通过装置上的弹性结构使得连接块12初始状态始终处于展开状态，方便后续在对左右两侧法兰进行对接时实现自动卡合功能。
41.本实施例中，如图1-5和图7-8所示，为了进一步提升装置的使用效果，转轴9、连接块12和第一卡块13为一体式结构，第一卡块13的表面呈倾斜状，第一卡块13的外壁与装卸臂法兰2的内壁互相贴合，第一卡块13和第二卡块14之间一一对应，第二卡块14的左壁与第一卡块13的右壁互相贴合，连接块12的右侧贴合设置有折杆16；第二卡块14通过第一弹簧15与装卸臂法兰2之间构成弹性结构，第二卡块14和装卸臂法兰2之间的连接方式为滑动连接，第二卡块14通过第一卡块13与装卸臂法兰2之间构成伸缩结构，第一卡块13通过第二卡块14与装卸臂法兰2之间构成卡合结构；通过装置上的卡合结构使得装置在对目标法兰1和装卸臂法兰2对接后实现自动卡合功能，不需要人工手动操作即可实现自动对接功能，同时也方便后续进行密封。
42.本实施例中，如图1-3和图6所示，为了进一步提升装置的使用效果，折杆16和装卸臂法兰2之间的连接方式为滑动连接，折杆16通过第二弹簧17与装卸臂法兰2相连，装卸臂法兰2的内部转动安装有同步轮18，同步轮18的外侧为橡胶材质，折杆16通过连接块12与装
卸臂法兰2之间构成伸缩结构，同步轮18通过折杆16与装卸臂法兰2之间构成转动结构；同步轮18的下方设置有滑环20，滑环20的内部贴合设置有凸杆19，凸杆19和装卸臂法兰2之间的连接方式为固定连接，滑环20通过同步轮18与凸杆19之间构成伸缩结构；通过装置上的第二弹簧17使得折杆16能够被连接块12向装置的右侧挤压，方便后续在卡合时实现密封功能，同步轮18外侧的橡胶材质使得折杆16在向右移动时能够带动滑环20向左移动。
43.本实施例中，如图6所示，为了进一步提升装置的功能性，滑环20的前端固定连接有密封垫21，密封垫21由左至右直径递增，密封垫21的内部开设有空腔31，滑环20的内部固定设置有微型气压计23，微型气压计23的末端通过导线与第一导电片24相连，第一导电片24的前端贴合设置有第二导电片25，第二导电片25的表面固定设置有导向杆26，导向杆26的外侧套设有第三弹簧28，第三弹簧28的首尾两端分别与导向杆26和顶块27相连，第二导电片25上方的滑环20内安装有蓄电池29，蓄电池29前端的导线与第二导电片25互相接触；在滑环20向左移动的过程中，滑环20前端的顶块27会抵住对接槽22的内壁，此时第二导电片25抵住第一导电片24，蓄电池29给微型气压计23通电，通过向密封垫21内的空腔31中增加气压，保证密封垫21的密封效果，同时还能够偶配合压力计7实时检测装置内的气压，如果气压变化幅度过大，说明密封垫21需要更换。
44.本发明的具体工作过程如下：
45.(1)对接装卸臂
46.首先，由图1可以看出在装卸臂接船法兰附近安装有第一卫星定位模块4，在接船法兰上方安装有第二卫星定位模块3，在装卸臂附件空旷处安装有卫星基站(北斗/gps/自建均可)，通过卫星定位技术可得出卫星定位模块的空间坐标，主要由第一卫星定位模块4实现接船法兰中心的坐标定位，第二卫星定位模块3和第一卫星定位模块4组合设置能够检测接船法兰面与船端法兰面是否处于平行位置及与地面垂直，通过两个定位模块之间y坐标系的差值以及第四轴驱动油缸的调整，确保接船法兰接口始终朝向正前方，船舶靠泊后，当装卸臂接船法兰靠近船舶法兰后，由图1所示点云识别定位模块(或双目视觉识别模块、面阵激光3d装置)对船舶法兰进行识别和空间坐标的精确定位，装卸臂接船法兰的空间坐标由卫星定位模块确定，双方法兰坐标均确定后，接船法兰自动与船舶法兰进行对接操作，在接船法兰面上布4颗距离传感器，当两片法兰靠近到距离传感器的工作范围内，根据每个传感器是否被触发判定法兰对接是否到位，装卸臂接船法兰往未触发传感器方向调整，当4颗传感器均被遮挡时即开启抓取对接。
47.(2)定位对接
48.第一卫星定位模块4实时定位坐标为(x1，y1，z1)，该第一卫星定位模块4坐标与装卸臂接船法兰中心坐标为固定差值，通过图纸或实物测量可得到两个坐标x，y，z三个方向上的距离差值δx，δy，δz，从而计算出装卸臂法兰中心坐标(x2，y2，z2)＝(x1 δx，y1 δy，z1 δz)；通过点云视觉识别模块可得到船舶法兰坐标(x3，y3，z3)，随后装卸臂控制系统驱动本体的接船法兰向船舶法兰靠近，使x2＝x3，y2＝y3，z2＝z3，当装卸臂法兰移动至图3所示距离传感器工作范围内后，由距离传感器进行精确位置调整，当检测到4颗传感器均处于触发位置时实现对接抓取；在装卸臂接船法兰移动至船舶法兰附近时，需对装卸臂接船法兰的姿态进行调整，此时需用到第二卫星定位模块3，该模块实时定位坐标为(x4，y4，z4)，在第一卫星定位模块4和第二卫星定位模块3安装时应保证接船法兰面朝向正前方且
垂直于地面时y4＝y1，此状态x，z方向与卫星定位模块1之间距离为固定差值δx
′
，δz
′
。若y4≠y1，通过轴驱动油缸使接船法兰左/右转，使得y4＝y1，即接船法兰始终朝正前方(由于接船法兰左右的运动轨迹为圆弧形，在此过程中第一卫星定位模块4和第二卫星定位模块3之间x方向的差值也会发生改变，为δx"，通过比较δx"与δx
′
差值可做辅助参考)。另外，若接船法兰与船舶法兰发生接触且装卸臂继续往前运动时，会使第二卫星定位模块3处的旋转接头发生顺时针方向转动，造成第一卫星定位模块4和第二卫星定位模块3之间x，z方向的差值同时发生改变(z方向的差值为δz")，此时δx"＜δx
′
，δz"＞δz
′
，系统判断装卸臂接船法兰与接船法兰已接触，配合距离传感器进行精确定位。
49.(3)进行密封
50.在对接的过程中，装卸臂法兰2上的衔接杆30抵住目标法兰1上的挡块10，使得转轴9转动，涡旋弹簧11被压缩，连接块12前端的第一卡块13卡进装卸臂法兰2内的凹槽中，使得装置能够在目标法兰1和装卸臂法兰2连接时自动卡紧，第二卡块14通过第一弹簧15抵住第一卡块13，装置四周的第二卡块14和第一卡块13能够使得目标法兰1和装卸臂法兰2稳定卡合，在卡紧的过程中连接块12向右侧抵住折杆16，使得折杆16上的第二弹簧17被压缩，折杆16移动的过程中带动同步轮18外围的橡胶材质转动，从而使得连接块12通过凸杆19在装卸臂法兰2的内部滑动，直到滑环20前端的密封垫21压紧目标法兰1内的对接槽22，实现自动对接后的密封功能。
51.(4)测试密封性能
52.在密封完成后，通过滑环20前端的顶块27抵住对接槽22的内壁，从而使得装置上的顶块27带动导向杆26向右侧移动，第三弹簧28被压缩，第一导电片24和第二导电片25之间互相接触，蓄电池29给微型气压计23通电，通过微型气压计23对密封垫21内的空腔31加压，使得密封垫21始终处于紧绷状态，使得装置在长期使用后仍然能够保持密封效果，在微型气压计23加压时，通过密封垫21侧面连接的压力计7对空腔31内的气压进行实时监测，从而检测装置在对接和密封完成后的密封效果。
53.综上：本发明的有益效果具体体现在，该用于流体装卸臂自动对接实时定位的装置在现有的基础上进行改进，利用目标法兰1和装卸臂法兰2之间的卡合结构使得该装置能够自动进行对接，而且在对接的过程中还能够通过第一卡块13使得相邻两处卡块自动卡紧，避免长期使用后管道脱离的情况发生，提升了装置的使用效果，解决了现有的流体装卸臂在使用时不能进行快速对接的缺陷，具有功能性更强，使用更加便捷的优势，而且该装置在使用的过程中，通过卫星定位模块和距离传感器5使得装置能够根据每个传感器是否被触发判定法兰对接是否到位，装卸臂接船法兰往未触发传感器方向调整，当四个传感器均被遮挡时即开启抓取对接，解决了现有的流体装卸臂通常是人工进行对接使用很不方便的缺陷；
54.该用于流体装卸臂自动对接实时定位的装置效果更好，该装置在对接完成后，还能够通过折杆16带动滑环20向左侧移动，从而使得滑环20前端的顶块27抵住目标法兰1的内壁，直到电池的导电片与微型气压计23的导电片互相接触，使得装置能够自动向密封垫21内的空腔31中增压，保证密封效果，同时还能够通过压力计7检测密封垫21内的实时气压变化，从而保证装置的密封效果并检测密封性，提升了装置使用时的安全性，解决了现有的流体装卸臂不能在对接后自动检测密封性的缺陷，具有使用效果更好的优势。
55.所述第二卫星定位模块、第一卫星定位模块、点云识别定位模块均为现有技术，故结构不再赘述。
56.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。