一种应用于测深仪的主动波浪补偿装置及方法

摘要

本发明公开了一种应用于测深仪的主动波浪补偿装置及方法，包括第一补偿单元，具有支撑组件、传动部件和动力部件；第二补偿单元，与所述第一补偿单元传动连接，包括平台组件，补偿组件、支撑部件和连接件；以及检测单元，与所述支撑组件相连接。本发明通过微惯导传感器测量船体的摇摆和升沉的运动参数并将其转换为数字信号，传输到控制系统进行处理并计算出摇摆及升沉的补偿量，由处理后的信号驱动伺服电机和伺服电动缸运动，实现补偿平台的摇摆和升沉方向的补偿。本发明能够准确、快速地补偿受到摇摆和升沉运动影响的测深仪，让测深仪能够在复杂的海况下安全高效地执行检测任务。本装置具有补偿范围广、可靠性高、准确快速、结构简单轻便等特点。

说明书

技术领域

本发明涉及主动补偿领域，特别是一种应用于测深仪的主动波浪补偿装置及方法。

背景技术

我国东海地区、长江流域和江河入海口等区域水质浑浊、视线较差，在一般导航仪器不能正常工作的情况下，可以利用测深仪来实现定位和导航，特别是在船舶进入浅水航道时，其他导航设备是无法替代的，在某些水深变化情况特殊或有一定规律的海域应用测深仪辨位更可靠。现代化多功能的船用测深仪还可实现水下勘测、鱼群探测跟踪等功能，因此测深仪是广泛应用于水文测量、水电厂、库区、浅海、湖泊、河道勘测、环境水域监测的理想水深测量仪器。

使用测深仪工作时需要保证竖向垂直，而风浪引起的船身摇动使得自然状况下无法正常工作，因此需要一种辅助仪器来对外界摇动进行补偿，以保证测深仪的位置和方向相对稳定。波浪补偿装置通常分为主动式与被动式，后者技术相对成熟，目前国内外均有实际应用。而主动式波浪补偿装置灵活性好，但是其技术难度大，国内尚无成熟应用。主动式波浪补偿系统工作时，控制器根据感应器监测到的船舶相对运动信号，产生一个与之大小相同、方向相反的主动力驱动信号，控制执行器实现波浪补偿。一般采用一体化结构设计的捷联式稳定平台，载体的运动姿态通过惯性元件实时检测，再结合伺服控制装置，最终实现隔离载体的运动实现稳定和跟踪的功能。稳定平台的机械结构通常有串联或并联型两种形式，串联型稳定平台通常是采用环架式轴串联机构，有两轴、三轴、四轴等形式；并联机构为上下平台用两个或更多的分支相连,机构具有两个或更多的自由度，并且以并联方式驱动的机构称为并联机构。在主动补偿的设备中，采用并联稳定平台的补偿综合效果较好，但是一般都应用于大型的船舶上，而且需要很长的液压缸，无疑增加了成本、降低了系统的稳定性。

上述稳定平台虽然能解决解决了主动补偿问题，但是结构采用了大量的伺服电动缸导致复杂冗余，成本高且稳定性较差。针对测深仪的特点和工作状态，需要一种新的补偿装置对船舶的横摇、纵摇和升沉分别进行补偿任务的同时，能保证稳定性好，结构简单。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有波浪补偿装置中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明其中的一个目的是提供一种应用于测深仪的主动波浪补偿装置，其能够实现对测深仪的横摇、纵摇及升沉进行实时补偿，让测深仪更加平稳安全地工作且结构简单、稳定性好。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种应用于测深仪的主动波浪补偿装置，其包括第一补偿单元，所述第一补偿单元具有支撑组件、传动部件和动力部件，所述动力部件设置于所述支撑组件的顶部，所述传动部件的两端均与所述支撑组件相连接；第二补偿单元，与所述第一补偿单元传动连接，包括平台组件，补偿组件、支撑部件和连接件，所述补偿组件的两端通过所述连接件与所述平台组件相连接，所述支撑部件的两端分别与所述平台组件相连接。还包括，检测单元，所述检测单元与所述支撑组件相连接。

作为发明所述应用于测深仪的主动波浪补偿装置的一种优选方案，其中：所述支撑组件包括平台支架和导杆，所述平台支架为凹槽型结构，包括上板面、下板面和侧板面。

作为发明所述应用于测深仪的主动波浪补偿装置的一种优选方案，其中：所述导杆具有两根，且垂直固定在所述平台支架内，两端分别与所述上板面和所述下板面连接。

作为发明所述应用于测深仪的主动波浪补偿装置的一种优选方案，其中：所述动力部件采用伺服电机，且设置于所述上板面的上端。

作为发明所述应用于测深仪的主动波浪补偿装置的一种优选方案，其中：所述传动部件采用丝杠，其外表面带有螺纹，且分别与所述上板面和所述下板面垂直连接，其上端穿过所述上板面与所述伺服电机连接，受其驱动。

作为发明所述应用于测深仪的主动波浪补偿装置的一种优选方案，其中：所述平台组件包括上平台和下平台。

作为发明所述应用于测深仪的主动波浪补偿装置的一种优选方案，其中：所述下平台加工三个孔洞，分别与所述导杆和所述丝杠相连接；所述下平台与所述导杆的连接不固定，与所述丝杠连接的孔洞内壁带螺纹，螺纹与所述丝杠互相吻合。

作为发明所述应用于测深仪的主动波浪补偿装置的一种优选方案，其中：所述补偿组件采用伺服电动缸，且存在两个，其两端均通过所述连接件与所述上平台和所述下平台垂直连接。

作为发明所述应用于测深仪的主动波浪补偿装置的一种优选方案，其中：所述支撑部件采用支撑立柱，其下端垂直固定在所述下平台，上端通过所述连接件与所述上平台相连接。

作为发明所述应用于测深仪的主动波浪补偿装置的一种优选方案，其中：所述连接件采用虎克铰。

作为发明所述应用于测深仪的主动波浪补偿装置的一种优选方案，其中：所述支撑立柱与所述伺服电动缸在所述平台组件表面分布在直径为一定的圆周上。

作为发明所述应用于测深仪的主动波浪补偿装置的一种优选方案，其中：所述上平台和所述下平台的中心位置分别开孔，且下孔大于上孔，圆心竖直对应，测深仪通过安装杆安装在孔洞内。

作为发明所述应用于测深仪的主动波浪补偿装置的一种优选方案，其中：所述测深仪包括GPS天线和换能器，所述GPS天线安装在所述上平台的上方；所述换能器安装在所述下平台的下方。

作为发明所述应用于测深仪的主动波浪补偿装置的一种优选方案，其中：所述检测单元采用微惯导传感器，且安装在所述下板面的上表面。

本发明其中另外一个目的是提供一种应用于测深仪的主动波浪补偿方法，其能实现通过驱动伺服电机和伺服电动缸的运动，完成补偿平台的摇摆和升沉方向的补偿。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种应用于测深仪的主动波浪补偿方法，其包括如下步骤：

步骤一：所述微惯导传感器测量由风浪引起的船舶横摇、纵摇和升沉姿态数据。

步骤二：测得的姿态数据通过通讯实时传输给运动控制器。

步骤三：运动控制器根据反解算法计算出船舶的横摇、纵摇和升沉的补偿值以及由这些数据耦合作用升沉方向上数据的变化。

步骤四：计算出的数据转化为信号指令并实时传输给所述伺服电机和所述伺服电动缸。

步骤五：所述伺服电动缸对横摇、纵摇进行补偿，所述伺服电机驱动所述丝杠对升沉进行补偿。

本发明的有益效果：本发明通过微惯导传感器测量船体的摇摆和升沉的运动参数并将其转换为数字信号，传输到控制系统进行处理，控制系统计算出摇摆及升沉的补偿量，由处理后的信号驱动伺服电机和伺服电动缸运动，实现补偿平台的摇摆和升沉方向的补偿。两个补偿单元以传动的方式进行动力传输，能够准确、快速地补偿受到摇摆和升沉运动影响的测深仪，让测深仪能够在复杂的海况下安全高效地执行检测任务。本装置具有补偿范围广、可靠性高、准确快速、结构简单轻便等特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1为本发明应用于测深仪的主动波浪补偿装置及方法第一、二个实施例所述的整体结构主视图。

图2为本发明应用于测深仪的主动波浪补偿装置及方法第一、二、三个实施例所述的整体结构侧视图。

图3为本发明应用于测深仪的主动波浪补偿装置及方法第一实施例所述的平台支架意图。

图4为本发明应用于测深仪的主动波浪补偿装置及方法第一个实施例所述的补偿平台图。

图5为本发明应用于测深仪的主动波浪补偿装置及方法第一、二个实施例所述的补偿平台俯视图。

图6为本发明应用于测深仪的主动波浪补偿装置及方法第四个实施例所述的电动系统原理图。

图7为本发明应用于测深仪的主动波浪补偿装置及方法第四个实施例所述的控制原理图。

图8为本发明应用于测深仪的主动波浪补偿装置及方法第五个实施例所述的顶置组件安装位置示意图。

图9为本发明应用于测深仪的主动波浪补偿装置及方法第五个实施例所述的顶置组件外部结构示意图。

图10为本发明应用于测深仪的主动波浪补偿装置及方法第五个实施例所述的顶置组件整体剖面图。

图11为本发明应用于测深仪的主动波浪补偿装置及方法第五个实施例所述的固定杆结构示意图。

图12为本发明应用于测深仪的主动波浪补偿装置及方法第五个实施例所述的旋转件结构示意图。

图13为本发明应用于测深仪的主动波浪补偿装置及方法第五个实施例所述的伸缩件结构示意图。

图14为本发明应用于测深仪的主动波浪补偿装置及方法第五个实施例所述的顶压条结构示意图。

图15为本发明应用于测深仪的主动波浪补偿装置及方法第五个实施例所述的传压件结构示意图。

图16为本发明应用于测深仪的主动波浪补偿装置及方法第五个实施例所述的抵压件结构示意图。

图17为本发明应用于测深仪的主动波浪补偿装置及方法第五个实施例所述的顶置组件内部构造示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

参照图1～5，为本发明第一个实施例，提供了一种应用于测深仪的主动波浪补偿装置。如图1，其主体包括第一补偿单元100，第一补偿单元100包括支撑组件101、传动部件102和动力部件103，动力部件103设置于支撑组件101的顶部，传动部件102的两端均与支撑组件101相连接。第二补偿单元200，与第一补偿单元100传动连接，包括平台组件201，补偿组件202、支撑部件203和连接件204，补偿组件202的两端通过连接件204与平台组件201相连接，支撑部件203的两端分别与平台组件201相连接。还包括，检测单元300，检测单元300与支撑组件101相连接。

具体的，本发明主体结构主要包括三个部分，分别为第一补偿单元100、第二补偿单元200和检测单元300。其中，第一补偿单元100主要包括三个组成部分：支撑组件101、传动部件102和动力部件103。支撑组件101包括平台支架101a和导杆101b，而平台支架101a为凹槽型结构，包括上板面101a-1、下板面101a-2和侧板面101a-3，上板面101a-1和下板面101a-2水平设置，侧板面101a-3竖直设置。导杆101b垂直固定在平台支架101a内，两端分别与上板面101a-1和下板面101a-2连接，导杆101b共计两根。

动力部件103采用伺服电机103a，且固定设置于上板面101a-1的上端。传动部件102采用丝杠102a，其外表面带有螺纹，且分别与上板面101a-1和下板面101a-2垂直连接，其上端穿过上板面101a-1与伺服电机103a连接，受其驱动控制。第一补偿单元100中的两根导杆101b与一根丝杠102a均与上板面101a-1和下板面101a-2垂直连接，且间距相等。导杆101b的连接为固定不可转动的，而丝杠102a的连接为止推轴承式的，可随伺服电机103a绕轴心进行转动。

第二补偿单元200包括平台组件201，补偿组件202、支撑部件203和连接件204。平台组件201包括上平台201a01a和下平台201b，下平台201b大于上平台201a01a，且设置于下方。连接件204采用虎克铰204a，并固定在平台组件201的内侧。支撑部件203采用支撑立柱203a，其下端垂直固定在下平台201b上面，上端通过虎克铰204a与上平台201a01a相连接。补偿组件202采用伺服电动缸202a，且共有两个，其两端均通过虎克铰204a与上平台201a01a和下平台201b分别垂直连接。与虎克铰204a连接的节点均可进行一定程度的转动。平台组件201内侧的两个伺服电动缸202a和一个支撑立柱203a在上平台201a01a和下平台201b上面的分布位置均确立在直径一定的圆周上。检测单元300采用的是微惯导传感器301，且安装在下板面101a-2的上表面，独立设置。

在本实施例中，第一补偿单元100和第二补偿单元200通过第二补偿单元200的下平台201b进行连接。具体的，下平台201b的一边缘处加工三个孔洞，分别与导杆101b和丝杠102a相连接。下平台201b与两根导杆101b的连接不固定，下平台201b可在导杆101b轨道上自由滑动，而下平台201b与丝杠102a连接的孔洞内壁带有螺纹，螺纹规格与丝杠102a表面的螺纹互相吻合，且互相扦插，形成传动组，当伺服电机103a带着丝杠102a进行转动时，丝杠102a也会将转动通过螺纹传递给下平台201b以及整个第二补偿单元200，运动形式由旋转转化为直线运动。

参照图1、2和5，为本发明的第二个实施例，该实施例不同于第一个实施例的是：测深仪400被安装在第二补偿单元200上。本发明主体结构包括第一补偿单元100，第一补偿单元100包括支撑组件101、传动部件102和动力部件103，动力部件103设置于支撑组件101的顶部，传动部件102的两端均与支撑组件101相连接。第二补偿单元200，与第一补偿单元100传动连接，包括平台组件201，补偿组件202、支撑部件203和连接件204，补偿组件202的两端通过连接件204与平台组件201相连接，支撑部件203的两端分别与平台组件201相连接。还包括，检测单元300，检测单元300与支撑组件101相连接。

在本实施例中，整个第一补偿单元100连带第二补偿单元200安装在船体上，以平台支架101a的下板面101a-2作为与船体连接的接触面。测深仪400安装在第二补偿单元200上面，其主要包括GPS天线402和换能器403。具体的，第二补偿单元200的上平台201a01a和下平台201b均加工出了一个圆孔，下圆孔的直径大于上圆孔，而且两个圆孔的圆心位置互相对应，其连线正好为竖直方向，安装杆401可竖直插入两个圆孔，同时，测深仪400通过安装杆401安装在孔洞内。GPS天线402通过安装杆401安装在上平台201a01a的上方，换能器403通过安装杆401安装在下平台201b的下方。进行作业时，换能器403一定需要放置在水里，保证换能器403的吃水深浅合适，同时，换能器403连接的安装杆401需要保证垂直于水平面，这就需要主动波浪补偿装置的调节。

参照图2，为本发明第三个实施例应用于测深仪的主动补偿装置的整体结构侧视图，该实施例不同于第二个实施例的是：这一实施方式主要解决了第一补偿单元100和第二补偿单元200的连接和传动问题，具体的，本发明通过伺服电机103a和伺服电动缸202a传动的方式进行动力传输。本发明的主体结构包括第一补偿单元100，第一补偿单元100包括支撑组件101、传动部件102和动力部件103，动力部件103设置于支撑组件101的顶部，传动部件102的两端均与支撑组件101相连接。第二补偿单元200，与第一补偿单元100传动连接，包括平台组件201，补偿组件202、支撑部件203和连接件204，补偿组件202的两端通过连接件204与平台组件201相连接，支撑部件203的两端分别与平台组件201相连接。还包括，检测单元300，检测单元300与支撑组件101相连接。

在本实施例中，第一补偿单元100和第二补偿单元200通过第二补偿单元200的下平台201b进行连接。具体的，下平台201b的一边缘处加工三个孔洞，分别与导杆101b和丝杠102a相连接。下平台201b与两根导杆101b的连接不固定，自然且无其他约束状态下，下平台201b可在导杆101b轨道上自由滑动，而下平台201b与丝杠102a的连接为传动式的，其连接的孔洞内壁带有螺纹，螺纹规格与丝杠102a表面的螺纹互相吻合，且互相扦插，形成传动组。由于导杆101b的连接为固定不可转动的，而丝杠102a的连接为止推轴承式的，可随伺服电机103a绕轴心进行转动。当伺服电机103a带着丝杠102a进行转动时，丝杠102a也会将转动通过螺纹传递给下平台201b以及整个第二补偿单元200，运动形式由旋转转化为直线运动，从而控制整个第二补偿单元200的上下调整。

本发明还涉及一种应用于测深仪的主动波浪补偿的方法，如图6、7所示为本发明的第四个实施例，其包括如下步骤：

步骤一：微惯导传感器301测量由风浪引起的船舶横摇、纵摇和升沉姿态数据。

步骤二：测得的姿态数据通过通讯实时传输给运动控制器。

步骤三：运动控制器根据反解算法计算出船舶的横摇、纵摇和升沉的补偿值以及由这些数据耦合作用升沉方向上数据的变化。

步骤四：计算出的数据转化为信号指令并实时传输给伺服电机103a和伺服电动缸202a。

步骤五：伺服电动缸202a对横摇、纵摇进行补偿，伺服电机103a驱动丝杠102a对升沉进行补偿。

本发明中第二补偿单元200仅用于补偿船体的横摇、纵摇运动，因此只需要很小的伺服电动缸202a行程就可以实现对船体横摇、纵摇的补偿，这样补偿装置的尺寸较小，便于携带和安装，且可靠性强；而升沉方向则采用伺服电机103a和丝杠102a的组合进行补偿，这样的结构与补偿控制可以实现补偿装置的小型化，同时提高可靠性；通过伺服电动缸202a与伺服电机103a和丝杠102a的共同作用，能够让安装在平台上的测深仪400始终垂直水平位置，从而达到降低成本、提高系统稳定性、可靠性和实用性广的目的。

本发明通过伺服电机103a和伺服电动缸202a传动的方式进行动力传输，系统需要380V的交流电源提供动力，电动系统原理图如图6所示，两个电动缸伺服电机14分别控制两个伺服电动缸202a，伺服电机103a控制丝杠102a；通过上平台201a的摇摆实现对船体横摇、纵摇的补偿，通过丝杠102a的运动实现对船体升沉方向的补偿。

如图7所示，利用微惯导传感器301测量出船的摇摆的运动姿态数据，将测得的姿态数据通过通讯实时传输给控制器；控制器根据反解算法求出船舶横摇、纵摇和升沉的补偿值，控制系统将补偿值的信号进行数/模转换经过伺服放大器传输给伺服驱动器，由伺服驱动器控制对应的两个伺服电动缸202a的运动来补偿船舶的横摇、纵摇运动；由伺服驱动器控制对应的伺服电机103a驱动丝杠102a的运动来补偿船舶的升沉运动。

船体的常见运动状态大致分为以下几种：摇摆、升沉、摇摆以及以上的复合运动，下面就本发明对船体的常见三种运动状态的补偿原理做出说明：

当船体只受到横摇或者纵摇运动时，微惯导传感器301检测到船体的运动状态，通过控制系统的反解运算，经过处理之后的数字信号通过驱动器实现对伺服电动缸202a的控制，主要表现为伺服电动缸202a的摇晃以及丝杠102a长度的变化，通过上平台201a01a的摆动实现对船体摇摆的补偿。

当船体只受到升沉运动时，微惯导传感器301检测到船体的运动状态，通过控制系统的反解运算，经过处理之后的数字信号通过驱动器实现对伺服电机103a的控制，主要表现丝杠102a的运动，通过下平台201b的上下运动实现对船体升沉的补偿。

当船体受到横摇和纵摇运动的耦合运动时，微惯导传感器301检测到船体的运动状态，通过控制系统的反解运算，经过处理之后的数字信号通过驱动器实现对伺服电动缸202a的控制，主要表现为伺服电动缸202a的摇晃以及丝杠102a长度的变化，通过上平台201a的摆动实现对船体摇摆的补偿。同时由于耦合运动将产生升沉方向的变化，经过处理之后的数字信号通过驱动器实现对伺服电机103a的控制，主要表现丝杠102a的运动，通过下平台201b的上下运动实现对船体升沉的补偿。

当船体受到横摇、纵摇及升沉运动的耦合运动时，微惯导传感器301检测到船体的运动状态，通过控制系统的反解运算，经过处理之后的数字信号通过驱动器实现对伺服电动缸202a和伺服电机103a的控制，主要表现为伺服电动缸202a的摇晃以及丝杠102a长度的变化以及丝杠102a的运动，通过上平台201a的摆动实现对船体摇摆的补偿，通过下平台201b的上下运动实现对船体升沉的补偿，从而实现对测深仪受到波浪影响的补偿，能够实现平稳安全高效的工作。

船体的常见运动状态大致分为以下几种：摇摆、升沉、摇摆以及以上的复合运动，下面就本发明对船体的常见三种运动状态的补偿原理做出说明：

当船体只受到横摇或者纵摇运动时，微惯导传感器301检测到船体的运动状态，主要是微惯导传感器中横摇或纵摇的角度变化，通过控制系统的实时的采集角度的数据并通过运算，将这些数据经过处理之后的数字信号通过驱动器实现对伺服电动缸202a的控制，主要表现为伺服电动缸202a的伸长和缩短，通过上平台201a01a的摆动实现对船体摇摆的补偿。

当船体只受到升沉运动时，微惯导传感器301检测到船体的运动状态，主要是微惯导传感器中垂直位移的变化，通过控制系统的实时的采集位移的数据并通过运算，将这些数据经过处理之后的数字信号通过驱动器实现对伺服电机103a的控制，主要表现丝杠102a的运动，通过下平台201b的上下运动实现对船体升沉的补偿。

当船体受到横摇和纵摇运动的耦合运动时，微惯导传感器301检测到船体的运动状态，主要是微惯导传感器中横摇和纵摇的角度综合变化，通过控制系统的实时的采集横摇和纵摇角度的数据并通过运算，将这些数据经过处理之后的数字信号通过驱动器实现对伺服电动缸202a的控制，主要表现为伺服电动缸202a的伸长和缩短，通过上平台201a的摆动实现对船体摇摆的补偿。同时由于耦合运动将产生升沉方向的变化，经过处理之后的数字信号通过驱动器实现对伺服电机103a的控制，主要表现丝杠102a的运动，通过下平台201b的上下运动实现对船体升沉的补偿。

当船体受到横摇、纵摇及升沉运动的耦合运动时，微惯导传感器301检测到船体的运动状态，主要是微惯导传感器中横摇和纵摇的角度综合变化，通过控制系统的实时的采集横摇和纵摇角度以及升沉位移的数据并通过运算，将这些数据经过处理之后的数字信号通过驱动器实现对伺服电动缸202a和伺服电机103a的控制，主要表现为伺服电动缸202a的伸长和缩短以及丝杠102a长度的变化以及丝杠102a的运动，通过上平台201a的摆动实现对船体摇摆的补偿，通过下平台201b的上下运动实现对船体升沉的补偿，从而实现对测深仪受到波浪影响的补偿，能够实现平稳安全高效的工作。

参照图8～17为本发明的第五个实施例，该实施例不同于上述实施例的是：所述第二补偿单元200的中间部位设置有顶置组件500，顶置组件500正中间贯穿有竖直的通道T。

在本发明中，顶置组件500主要起到将第二补偿单元200的上平台201a和下平台201b进行顶撑的作用，用以第二补偿单元200的拆卸、维修以及虎克铰204a或伺服电动缸202a的更换。参照图8可知，顶置组件500设置在上平台201a和下平台201b之间，进一步的，顶置组件500固定安装在下平台201b的上表面，且位于下平台201b的中心位置，正对着上平台201a和下平台201b中心的孔洞。同时，顶置组件500与上平台201a的下表面相接触，但并未固定连接，仅为接触。

顶置组件500整体的外部结构轮廓大致为圆柱状。在纵向方向具有垂直的内部通道T。通道T的内径大小与上平台201a和下平台201b中心的孔洞大小相同，且与之垂直正对，形成连通，用以安装和放置安装杆401。顶置组件500主体结构包括外体壳501，传力组件502，传压件503和抵压件504。传压件503和抵压件504设置于外体壳501的内部，传力组件502的主体部分设置于外体壳501的外部。

具体的，如图9或10所示，传力组件502在本发明中具有制造压力，推动内部的传压件503向上产生位移的作用。传力组件502包括固定杆502a，旋转件502b，伸缩件502c和顶压条502d。固定杆502a整体为圆柱状，其一端垂直固定在下平台201b上，另一端的侧面一周设置有一段长度的螺纹，如图11。旋转件502b的外部整体轮廓也为圆柱状，但是内部具有连接的构造，是连接固定杆502a和伸缩件502c的中间连接部件。如图12，旋转件502b的下端面向内凹陷有一定深度的圆柱状凹槽，为第一凹槽502b-1，其内壁具有螺纹，此螺纹配合于上述固定杆502a上端的螺纹，且旋转件502b的第一凹槽502b-1与固定杆502a的上端通过彼此之间的螺纹进行连接。旋转件502b的上端也同时具有凹槽，为第二凹槽502b-2但其上端口的宽度小于下端口。如图13，伸缩件502c的一端具有配合于旋转件502b上第二凹槽502b-2内部结构的轮廓，其为第一端502c-1，第一端502c-1的结构与第二凹槽502b-2的内部构造互相对应配合，且伸缩件502c通过第一端502c-1与旋转件502b进行连接。同时，伸缩件502c的另一端为第二端502c-2，第二端502c-2在横向贯通开设有一定宽度和长度的缝隙F，缝隙F通过圆柱截面上某条直径所对两条母线，将第二端502c-2等分为两半。且在第二端502c-2范围内并垂直于缝隙F的横向上开设有通孔K，通孔K为圆形，由于缝隙F对第二端502c-2的分割，通孔K具有两个。如图14，顶压条502d的整体形状为弧形的条状，具有一定的厚度，且厚度略小于缝隙F的宽度，以保证顶压条502d能够嵌插在缝隙F中。顶压条502d的一端具有条状的孔洞，其与伸缩件502c上端的通孔K进行铰接。顶压条502d的另一端通过外体壳501上的连通口L伸入外体壳501内部，与传压件503的底部进行接触。连通口L为长圆状，垂直于下平台201b设置。进一步的，顶压条502d偏中间的位置还设置有一个圆孔，用以和外体壳501上连通口L的侧壁进行铰接。

本实施例中，顶置组件500包括传压件503，如图15，传压件503的中间主体部分为空心圆柱体，内部空心部分为上述通道T的一部分。传压件503的两个端部为外径更大的凸出圆盘状，同样也存在空心的通道T。进一步的，传压件503下端的下表面设置有对应于顶压条502d的滑槽H，滑槽H的宽度略大于顶压条502d的厚度，且一端伸入外体壳501的顶压条502d的端部抵在滑槽H，以保证顶压条502d的端部可以在滑槽H内自由滑动。

这里需要注意的是，本发明中，每个传力组件502中的顶压条502d对应一个滑槽H，因此传力组件502的数量与滑槽H的数量相同。同时，在实际应用中，传力组件502以及滑槽H的数量不受限制，可根据实际需求进行合理变动。因此，本实施例对应附图中所示的传力组件502以及滑槽H仅为方便本实施例说明而展示，但并不能限制本发明的保护范围，在实际生产运用中，多个传力组件502和滑槽H的配合使用也均在本发明的保护范围之内。

顶置组件500还包括抵压件504，如图16，抵压件504的中间主体部分也为空心圆柱状，内部同样为通道T的一部分。抵压件504中间主体部分的尺寸与传压件503的上端大小相同，且抵压件504的下端与传压件503相连接，上端具有外径更大凸出圆盘状，其尺寸大于外体壳501的截面尺寸，并架设在外体壳501的上端。抵压件504的上表面可以直接与上平台201a的下表面进行接触，但不固定连接。这里需要注意的是：当第二补偿单元200的伺服电动缸202a设置为初始的最短长度时，顶置组件500正好同时与位于上平台201a和下平台201b接触。由于顶置组件500的下端是固定在下平台201b上的，此时抵压件504正好接触到上平台201a的下表面，如此可以保证顶置组件500在不工作的时候也不会影响到伺服电动缸202a的正常伸缩。进一步的，固定杆502a以及旋转件502b下端第一凹槽502b-1内的螺纹段长度相等，且均大于伺服电动缸202a伸到最长的整体长度，这样能够保证顶置组件500具有更大的使用范围。

本实施例中，传压件503和抵压件504在竖向互相对接，中心通道T彼此对应。传压件503和抵压件504的外侧包覆有外体壳501。外体壳501的整体为空心圆筒状，其下端固定于下平台201b的上表面。上端架设有抵压件504。外体壳501内侧的中间区段的位置具有外凸W，其配合于传压件503的中间主体部分的外围尺寸。由于传压件503两端外径较大，因此外体壳501内侧壁的外凸W厚度比外体壳501主体的壁厚大。由图10或17可知，传压件503在正常未工作的情况下，其上端架设在外凸W上端，且外凸W的长度小于传压件503的中间主体部分的长度，如此可以保证传压件503沿着外凸W的竖向方向具有一定的位移空间。

在本发明中，转动旋转件502b，由于螺纹的作用，伸缩件502c向下移动，也带动顶压条502d的外端向下移动。由于顶压条502d的中间与外体壳501上连通口L的侧边进行铰接，因此，顶压条502d在外体壳501内部的一端进行上翘。而顶压条502d内端抵在传压件503的滑槽H内，上翘的顶压条502d端部在滑槽H内具有向外产生位移的趋势，且推动传压件503整体向上移动。在本发明中，抵压件504设置在传压件503的上端，因此，移动的传压件503推动抵压件504，使得抵压件504对上平台201a直接产生挤压作用，实现了顶撑的效果。

应理解的是，该申请不限于在下面的描述中阐明的或在图中例示的细节或方法。还应理解的是，本文中所采用的措辞和术语仅是出于描述目的而不应被认为是限制的。

重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。

此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征)。

应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。