专利名称：水下采样装置及方法
技术领域：
本发明属于采样装置及方法，尤其涉及一种用于水下采样装置及利用该装置的水下采样方法。
背景技术：
为了获得水下矿样、了解水下地质情况及进行研究，人们通常是采用“拖网”装置，即用船拖动拖斗在水下行走，将水下矿样铲入拖斗，然后吊起至船甲板。但是，这种方法和装置由于准确性差，难以控制等缺点，其效果很不理想。

发明内容
本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种可以观测水下矿样的水下采样装置及利用该装置的水下采样方法。
为达到上述目的，它包括中央控制装置、监测装置和抓取装置，中央控制装置与监测装置和抓取装置通过导线连接，其中监测装置包括探测装置和显示装置，抓取装置包括抓斗及其驱动装置，中央控制装置接收监测装置的信号并控制抓取装置的动作。
上述探测装置设置在抓取装置上，它包括传感装置、摄像装置和照明装置；传感装置包括设置在抓取装置上的能够测量抓取装置状态的传感器；抓斗包括支座和颚板，支座上设置主液压缸，颚板的一侧与支座铰接，另一侧与主液压缸的输出端铰接；驱动装置包括动力电池及液压驱动装置。
本发明还涉及了一种利用上述水下采样装置的水下采样方法，包括下述步骤(1)甲板上通过缆绳将抓取装置吊装放入水中；(2)通过控制装置打开摄像装置、传感装置和照明装置，并在显示装置上监测传感信号和观察水底状况和搜寻目标；(3)通过控制装置、驱动装置使抓斗抓取目标；(4)起吊，至甲板张开抓斗。
步骤(1)中包括抓取装置到达距离水底一定距离时，启动传感装置；步骤(1)包括抓取装置接近水底时，启动摄像装置和照明装置；步骤(3)包括抓取装置在接近处移动和观察，抓取动作结束后，通过摄像装置确认抓斗内确有目标物后起吊；步骤(4)中包括抓取装置吊出水面前，关闭传感装置、照明装置及摄像装置。
采用了上述方法和装置，由于带有摄像装置，可以直接观察和搜索目标物，有选择地抓取所需的矿样，大大提高了采样的准确率和作业效率。


图1是本发明水下采样装置示意图。
具体实施例方式
本发明是为有效获取水下矿样而研制开发的水下采样装置，它是基于视觉图像观测和动力驱动的抓取装置，其原理是首先通过抓取装置携带的水下摄像装置详细观察水下地质及矿样的分布情况，而后在甲板上的控制驱动水下动力装置，实现机械抓斗对矿样目标物的有效采集。
如图1所示，本发明水下采样装置主要包括中央控制装置、监测装置和抓取装置，中央控制装置与监测装置和抓取装置通过同轴电缆连接，其中监测装置包括探测装置和显示装置，探测装置包括传感装置、摄像装置和照明装置，抓取装置包括抓斗及其驱动装置；中央控制装置和显示装置在工作时位于甲板上，监测装置和抓取装置通过缆绳吊装在水中，缆绳中的同轴电缆具有传递信号的作用，抓取装置的状态，如高度、颚板开合、倾角等都可以通过缆绳传递到显示装置上，人们可以进行观察和监测抓取装置本身的状况；同时，摄像装置摄取的图像也通过缆绳传递到显示装置上，人们通过它来观察水下状况、搜索目标物；基于上述监测数据，人们通过中央控制装置控制监测装置的启动和关闭，并通过抓取装置的驱动装置控制抓取装置的动作。
抓取装置及其驱动装置与传感装置的探头、摄像装置、照明装置在物理上制作成一体，驱动装置为液压驱动，便于操作和耐压，抓取装置的抓斗包括支座和颚板，支座上设置主液压缸，颚板的一侧与支座铰接，另一侧与主液压缸的输出端铰接；驱动装置包括动力电池及液压驱动装置。
传感装置包括若干传感器，可以测量抓取装置的高度、倾角、位移、电压、电流、液压压力、缆绳张力等。
利用本发明的装置采用如图2所示流程和方法进行水下采样将抓取装置和监测装置吊装起来，启动中央控制装置，并将抓斗颚板置于张开状态；抓取装置到达距离水底一定距离时，启动传感装置；
当装置检测到抓取装置接近水底时，通过中央控制装置启动摄像装置和照明装置，进行观察和搜寻工作；找到目标物后，通过中央控制装置驱动液压装置控制抓斗进行抓取；观察显示装置上的传感信号和摄像信号来监视抓取过程。
抓取装置在接近水底处移动和观察，抓取动作结束后，通过摄像装置确认抓斗内确有目标物后起吊，如无目标物，重新搜索和抓取；必要时，多次重复搜索和抓取步骤；抓取装置吊出水面前，关闭传感装置、照明装置及摄像装置。
确认有目标物后，甲板上的起吊装置进行起吊，至甲板上抓斗张开，取下目标物。
本发明可用于江河湖海基底地质样品的采取，尤其适用于深海海底的采样。
由上述可知，采用本发明的水下采样装置和方法，由于带有摄像装置，可以直接观察和搜索目标物，有选择地抓取所需的矿样，大大提高了采样的准确率和作业效率。
权利要求
1.一种水下采样装置，其特征在于它包括中央控制装置、监测装置和抓取装置，中央控制装置与监测装置和抓取装置通过导线连接，其中监测装置包括探测装置和显示装置，抓取装置包括抓斗及其驱动装置，中央控制装置接收监测装置的信号并控制抓取装置的动作。
2.根据权利要求1所述的水下采样装置，其特征在于探测装置设置在抓取装置上，它包括传感装置、摄像装置和照明装置。
3.根据权利要求2所述的水下采样装置，其特征在于传感装置包括设置在抓取装置上的能够测量抓取装置状态的传感器。
4.根据权利要求3所述的水下采样装置，其特征在于抓斗包括支座和颚板，支座上设置主液压缸，颚板的一侧与支座铰接，另一侧与主液压缸的输出端铰接。
5.根据权利要求4所述的水下采样装置，其特征在于驱动装置包括动力电池及液压驱动装置。
6.一种根据上述权利要求所述的水下采样装置的水下采样方法，其特征在它包括下述步骤(1)在甲板上通过缆绳将抓取装置吊装放入水中；(2)通过控制装置打开摄像装置、传感装置和照明装置，并在显示装置上监测传感信号和观察水底状况和搜寻目标；(3)通过控制装置、驱动装置使抓斗抓取目标；(4)起吊，至甲板张开抓斗。
7.根据权利要求6所述的水下采样方法，其特征在于步骤(1)包括抓取装置到达距离水底一定距离时，启动传感装置。
8.根据权利要求7所述的水下采样方法，其特征在于步骤(1)还包括抓取装置接近水底时，启动摄像装置和照明装置。
9.根据权利要求8所述水下采样方法，其特征在于步骤(3)包括抓取装置在接近水底处移动和观察，抓取动作结束后，通过摄像装置确认抓斗内确有目标物后起吊。
10.根据权利要求9所述的水下采样方法，其特征在于步骤(4)中包括抓取装置吊出水面前，关闭传感装置、照明装置及摄像装置。
全文摘要
本发明涉及用于水下采样装置，它包括中央控制装置、监测装置和抓取装置，中央控制装置与监测装置和抓取装置通过导线连接，其中监测装置包括探测装置和显示装置，抓取装置包括抓斗及其驱动装置，中央控制装置接收监测装置的信号并控制抓取装置的动作。利用上述水下采样装置的采样方法包括下述步骤甲板上通过缆绳将抓取装置吊装放入水中；通过控制装置打开摄像装置、传感装置和照明装置，并在显示装置上监测；传感信号和观察水底状况和搜寻目标；通过控制装置、驱动装置使抓斗抓取目标；起吊，至甲板张开抓斗。采用了上述方法和装置，由于带有摄像装置，可以直接观察和搜索目标物，有选择地抓取所需的矿样，大大提高了采样的准确率和作业效率。
文档编号G01N1/04GK1558200SQ200410000759
公开日2004年12月29日 申请日期2004年1月18日 优先权日2004年1月18日
发明者赵广涛 申请人:中国海洋大学