基於四點支撐的調平方法及機電式自動調平系統的製作方法

2023-07-16 00:40:51

專利名稱：基於四點支撐的調平方法及機電式自動調平系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種基於四點支撐的調平方法及機電式自動調平系統，尤其是一種用 於大中型雷達車車載平臺、通訊車和各種工程車輛的調平方法及機電式自動調平系統。
背景技術：
車載平臺、通訊車和各種工程車輛往往需要在完全水平的狀態下工作。一般通 過在車載平臺、通訊車和各種工程車輛上安裝四個支撐腿，四個支撐腿的支撐點連接形成 矩形，將平臺或車輛固定在某一個位置後，通過調整各個支撐腿，實現平臺或車輛的水平調 整。傳統的調平方法分為三種追高、追基、定高調平。就三點支撐一個面而言，任何一種 策略都是可以實現調平的目的。但在實際的工程使用過程中，由於設備的體積、重量、抗傾 覆等方面的要求，三點調平一般不能滿足使用要求。在調平過程中，往往是將所需要調整的 平面調整到一個完全水平的基準平面上，將需調整平面與基準平面之間的差異調整到一個 誤差範圍之內，就認為實現了調平的目的。在傳統方法的調平過程中，往往分為X軸的調整 和Y軸的調整，將X軸的調整和Y軸的調整分別進行，直至將X軸和Y軸的水平度均調整到 需要調整的精度範圍之內。這種傳統的方法，要分別對X軸、Y軸進行調平，很難保證X軸 和Y軸上的一致性，存在有計算效率低、調平可靠性差等問題。申請號為200720064669的 中國專利提供了一種鐵水包車的液壓自動調平系統，包括主控制單元、流量調節閥、傾角傳 感器、懸掛油缸和位置傳感器，車體和每個輪胎之間均設有懸掛油缸，通過調整四個輪胎上 的懸掛油缸，實現鐵水包車的調平。上述鐵水包車的液壓自動調平系統，採用液壓裝置來調 平，利用了液壓傳動裝置的重量輕、結構緊湊、慣性小、可無級調整等優點，但存在以下幾個 問題(1)易出現漏油現象，一旦漏油將影響運動的平穩性和正確性，使得液壓傳動不能保 證嚴格的傳動比，調平精度不高；( 易受溫度變化影響，溫度變化時，液壓油粘性變化，引 起運動特性的變化，使得工作的穩定性受到影響，所以它不宜在溫度變化很大的環境條件 下工作，適應性差；(3)液壓傳動要求有單獨的能源；(4)系統維護和維修麻煩。

發明內容
本發明是為避免上述已有技術中存在的不足之處，提供一種基於四點支撐的調平 方法及機電式自動調平系統，以提高調平方法的調平效率和調平可靠性，並解決採用液壓 裝置時易漏油、易受環境溫度影響、穩定性不高、調平精度低、維護維修麻煩等問題。本發明為解決技術問題採用以下技術方案。基於四點支撐的調平方法，其特徵是，包括如下步驟a.四個支撐點在水平面上的投影點相互連接構成一個水平投影矩形M，以其中一 個支撐點0為基準點；b.檢測基準點和支撐點A之間連線的水平度DL1，其中支撐點A的投影點A'和基 準點的投影點0'位於水平投影矩形M的一條對角線上；判斷水平度DLl是否小於預定值， 若是則繼續下一步；若否，則調整支撐點A，直至水平度DLl小於預定值，然後繼續下一步；
c.檢測基準點和支撐點B之間連線的水平度DL2，其中支撐點B的投影點B'和基 準點的投影點0'位於水平投影矩形M的一條邊上；判斷水平度DL2是否小於預定值，若是 則繼續下一步；若否，則調整支撐點B，直至水平度DL2小於預定值，然後繼續下一步；d.檢測支撐點B和支撐點C之間連線的水平度DL3，其中支撐點B的投影點B'和 基準點C的投影點C'位於水平投影矩形M的一條對角線上；判斷水平度DL3是否小於預 定值，若是則繼續下一步；若否，則調整支撐點C，直至水平度DL3小於預定值，然後繼續下 一步；e.發出調平結束的信號。基於四點支撐的調平方法還可包括以下步驟在步驟d結束之後且步驟e開始之前，包括有調平校驗步驟檢測基準點和支撐點 C之間連線的水平度DL4，判斷水平度DL4是否小於預定值，若是則繼續下一步；若否，則返 回至步驟b。本發明還提供了一種機電式自動調平系統。機電式自動調平系統的結構特點是，包括中央處理器、水平傳感器、控制鍵盤、顯 示器、四個交流伺服驅動器和四個支撐腿；支撐腿包括電機、減速器、滾珠絲槓和底座；每 個支撐腿的電機和一個交流伺服驅動器相連接；交流伺服驅動器用於控制支撐腿的電機， 每個交流伺服驅動器的輸入端均和中央處理器相連接；水平傳感器、顯示器和控制鍵盤均 通過數據線和中央處理器相連接；水平傳感器用於檢測水平度並輸入至中央處理器；顯示 器用於顯示水平度、撐腿電機的電流、扭矩、轉速、溫度、故障代碼等信息；控制鍵盤用於將 指令輸入至中央處理器；中央處理器用於根據控制鍵盤輸入的指令和水平傳感器檢測的數 據，通過交流伺服驅動器控制各個支撐腿。本發明的機電式自動調平系統的結構特點也在於所述支撐腿的滾珠絲槓包括螺母、螺杆和滾珠，螺杆的上端與減速器的輸出軸相 連接，螺母的下端部設有球形端頭，底座上設有球形槽，所述球形端頭置於球形槽內，電機 的輸出軸與減速器的輸入軸相連接；滾珠絲槓的螺母的外周上套設有套筒，套筒與螺杆的 上端部通過雙向推力軸承相連接。所述螺杆的上端通過連軸節與減速器的輸出軸相連接。所述滾珠絲槓設於套筒之中，螺母下端部的球形端頭伸出套筒的下埠之外，；雙 向推力軸承套設於螺杆上端的外周面上，雙向推力軸承的外周面與下端套和套筒的內周面 相配合。所述在套筒下端，套筒通過導向鍵與螺母相連接。所述中央處理器為可編程計算機控制器。所述電機為交流伺服電機；所述減速器為擺線減速器。與已有技術相比，本發明有益效果體現在1.基於四點支撐的調平方法，採用了對稱式的對角線升降調平的策略，以處於對 角線上的支撐點的連線的水平度為主要調整目標進行調整，實現系統的調平目的，在調整 過程中車身的結構受力變化比較合理，不會引起車身(平臺)位置在調平過程中緩慢移動 和設備損壞，調平速度快、效率高，調平可靠性高；本方法中還設置調平校驗步驟，進一步提 高了調平方法的可靠性。
2.機電式自動調平系統的優點在於1)以可編程計算機控制器PCC作為中央處理器，通過交流伺服驅動器、電機、減速 器、滾珠絲槓控制支撐腿的高度調整，由水平傳感器檢測水平度，智能化程度高，調平速度 快且精度高，可避免液壓系統的諸多缺點；2)滾珠絲槓採用高精度絲槓，調平精度可達到2'；高精度滾珠絲槓分螺杆及整體 螺母兩部分，螺桿頭部與套筒之間採用雙向推力球軸承進行軸向定位，可確保支撐腿承受 的大負載力由螺杆通過軸承傳遞到剛性好的套筒上，提高了支撐腿的承載能力；支撐腿承 載能力強，單腿承載能力可高達12噸；3)交流伺服電機自帶電子抱閘功能，具有斷電時能立即鎖定的功能，防止支撐腿 在承載狀態下收回，可保證支撐腿保持正常水平工作狀態，調平穩定度高；4)採用高精度小型化的擺線減速器，剛性好、傳動效率高，減速器輸出端通過「蘑 菇」狀的連軸節與高精度滾珠絲槓螺桿頭部連接，連接可靠性高；5)自調整底板採用球鉸方式，可隨地面狀況自行調整角度，確保支撐腿良好受 力；6)整套傳動鏈通過電機護罩、上端套、下端套及套筒等結構件，對交流伺服電機、 擺線減速器進行了有效密封，地面適應能力強，在保證大承載的同時，可滿足在惡劣環境下 能正常工作的要求。本發明的調平方法及其調平系統，調平方法的調平速度快、效率高、可靠性高，調 平系統具有調平精度高、智能化程度高、速度快、承載能力強、穩定性好、傳動效率高、適用 於惡劣環境等優點。本發明尤其適用於車載平臺、通訊車和各種工程車輛。


圖1為本發明的調平方法的流程圖。圖2為本發明的調平方法在進行對角線調整時的傾角變化關係。圖3為本發明的機電式自動調平系統的結構框圖。圖4為本發明的機電式自動調平系統的支撐腿的剖視圖。附圖3和附圖4中標號1中央處理器，2水平傳感器，3控制鍵盤，4顯示器，5交 流伺服驅動器，6支撐腿，61電機，62壓板，63底座，64螺母，65螺杆，66滾珠，67減速器，68 球形端頭，69底板，610套筒，611雙向推力軸承，612連軸節，613導向鍵，614下端套，615上 端套，616電機護罩。以下通過具體實施方式
，並結合附圖對本發明作進一步說明。
具體實施例方式參見圖1、圖2，基於四點支撐的調平方法，包括如下步驟a.四個支撐點在水平面上的投影點相互連接構成一個水平投影矩形M，以其中一 個支撐點O為基準點；支撐點0位於水平投影矩形M上，即支撐點0和其在水平投影矩形M 上的投影點0'相互重合，見圖2 ;b.檢測基準點和支撐點A之間連線的水平度DL1，其中支 撐點A的投影點A'和基準點的投影點0'位於水平投影矩形M的一條對角線上；判斷水平度DLl是否小於預定值，若是則繼續下一步；若否，則調整支撐點A，直至水平度DLl小於預 定值，然後繼續下一步；c.檢測基準點和支撐點B之間連線的水平度DL2，其中支撐點B的 投影點B'和基準點的投影點0'位於水平投影矩形M的一條邊上；判斷水平度DL2是否小 於預定值，若是則繼續下一步；若否，則調整支撐點B，直至水平度DL2小於預定值，然後繼 續下一步；d.檢測支撐點B和支撐點C之間連線的水平度DL3，其中支撐點B的投影點B' 和基準點C的投影點C'位於水平投影矩形M的一條對角線上；判斷水平度DL3是否小於 預定值，若是則繼續下一步；若否，則調整支撐點C，直至水平度DL3小於預定值，然後繼續 下一步；e.發出調平結束的信號。在步驟d結束之後且步驟e開始之前，還可以包括有調 平校驗步驟檢測基準點和支撐點C之間連線的水平度DL4，判斷水平度DL4是否小於預定 值，若是則繼續下一步；若否，則返回至步驟b。參見圖3和圖4，機電式自動調平系統，包括中央處理器1、水平傳感器2、控制鍵盤 3、顯示器4、四個交流伺服驅動器5和四個支撐腿6 ；支撐腿6包括電機61、減速器67、滾珠 絲槓和底座63 ；每個支撐腿6的電機61和一個交流伺服驅動器5相連接；交流伺服驅動器 5用於控制支撐腿的電機61，每個交流伺服驅動器5的輸入端均和中央處理器1相連接；水 平傳感器2、顯示器4和控制鍵盤3均通過數據線和中央處理器1相連接；水平傳感器2用 於檢測水平度並輸入至中央處理器1 ；顯示器4用於顯示水平度、撐腿電機的電流、扭矩、轉 速、溫度、故障代碼等信息；控制鍵盤3用於將指令輸入至中央處理器1 ；中央處理器1用於 根據控制鍵盤輸入的指令和水平傳感器2檢測的數據，通過交流伺服驅動器5控制各個支 撐腿。支撐腿的滾珠絲槓包括螺母64、螺杆65和滾珠66，螺杆65的上端與減速器67的輸 出軸相連接，螺母64的下端部設有球形端頭68，底座63上設有球形槽，球形端頭68置於 球形槽內，電機61的輸出軸與減速器67的輸入軸相連接；滾珠絲槓的螺母64的外周上套 設有套筒610，套筒610與螺杆65的上端部通過雙向推力軸承611相連接。螺杆65的上 端通過連軸節612與減速器67的輸出軸相連接。滾珠絲槓設於套筒610之中，螺母64下 端部的球形端頭68伸出套筒610的下埠之外；雙向推力軸承611套設於螺杆65上端的 外周面上，雙向推力軸承611的外周面與下端套614和套筒610的內周面相配合。在套筒 610下端，套筒610通過導向鍵613與螺母64相連接。中央處理器1為可編程計算機控制 器。所述電機61為交流伺服電機；所述減速器67為擺線減速器。電機61設於電機護罩616之內。減速器67為擺線減速器，減速器67設於上端套 615和下端套614圍成的空腔內。滾珠絲槓設於套筒610之中，套筒610、螺母64和螺杆 65具有相同的軸線，螺母64下端部的球形端頭68伸出套筒610的下埠之外，球形端頭 68置於底座63上的球形槽內，並由此與底座63相連接。底座63包括底板69和壓板62， 通過壓板62將球形端頭68固定在球形槽內；雙向推力軸承611套設於螺杆65上端的外周 面上，雙向推力軸承611的外周面與下端套614和套筒610的內周面相配合，雙向推力軸承 611將螺杆65受到的負載力傳遞到剛性的套筒610上，因而提高了支腿的承載性能。在套 筒610下端，套筒610通過導向鍵613與螺母64相連接。底板69上設有圓柱形的凸臺，凸 臺上端面設有球形槽，壓板62設於凸臺上端面之上，底板69和壓板62之間通過螺釘固定 連接在一起。如圖2中，以0為原點，分別以OB' ,OC'作為X軸和Y軸建立坐標系。在坐標系 中，根據三角函數原理，在Δ α趨近於0時，sin Δ α ^ Δ α ,由此可知Δ α SS S/iiSiT，7Δ α χ ^ S/2aA α 產 S/2b。在實際工作中，調平系統以可編程計算機控制器PCC作為中央處理器，通過交流 伺服驅動器控制支撐腿的電機，由電機通過減速器、滾珠絲槓調整支撐腿的高度，由水平傳 感器檢測水平度並輸入至中央處理器，如果水平度達到設定的要求，則停止調平工作；如果 水平度不符合要求，則中央處理器再次發出指令給交流伺服驅動器，繼續進行調平工作，直 至水平度達到設定的要求。電機驅動螺杆旋轉，帶動螺母進行上下直線運動，調整支撐腿的 整體高度，通過各個支撐腿高度的調整，實現調整車輛或平臺的水平度的調整。本發明的調平方法，採用了對稱式的對角線升降調平的策略，以處於對角線上的 支撐點的連線的水平度為主要調整目標進行調整，實現系統的調平目的，在調整過程中車 身的結構受力變化比較合理，不會引起車身(平臺)位置在調平過程中緩慢移動和設備損 壞，調平速度快、效率高，調平可靠性高；本方法中還設置調平校驗步驟，進一步提高了調平 方法的可靠性。以可編程計算機控制器PCC作為中央處理器，通過交流伺服驅動器、電機、減速 器、滾珠絲槓控制支撐腿的高度調整，由水平傳感器檢測水平度，智能化程度高，調平速度 快且精度高，可避免液壓系統的諸多缺點。滾珠絲槓採用高精度絲槓，調平精度可達到2'； 高精度滾珠絲槓分螺杆及整體螺母兩部分，螺桿頭部與套筒之間採用雙向推力球軸承進行 軸向定位，可確保支撐腿承受的大負載力由螺杆通過軸承傳遞到剛性好的套筒上，提高了 支撐腿的承載能力；支撐腿承載能力強，單腿承載能力可高達12噸。交流伺服電機自帶電 子抱間功能，具有斷電時能立即鎖定的功能，防止支撐腿在承載狀態下收回，可保證支撐腿 保持正常水平工作狀態，調平穩定度高。採用高精度小型化的擺線減速器，剛性好、傳動效 率高，減速器輸出端通過「蘑菇」狀的連軸節與高精度滾珠絲槓螺桿頭部連接，連接可靠性 高。自調整底板採用球鉸方式，可隨地面狀況自行調整角度，確保支撐腿良好受力。整套 傳動鏈通過電機護罩、上端套、下端套及套筒等結構件，對交流伺服電機、擺線減速器進行 了有效密封，地面適應能力強，在保證大承載的同時，可滿足在惡劣環境下能正常工作的要 求。本發明的基於四點支撐的調平方法及機電式自動調平系統，調平方法的調平速度 快、效率高、可靠性高，調平系統具有調平精度高、智能化程度高、速度快、承載能力強、穩定 性好、傳動效率高、適用於惡劣環境等優點。本發明尤其適用於車載平臺、通訊車和各種工程車輛。
權利要求
1.基於四點支撐的調平方法，其特徵是，包括如下步驟a.四個支撐點在水平面上的投影點相互連接構成一個水平投影矩形M，以其中一個支 撐點0為基準點；b.檢測基準點和支撐點A之間連線的水平度DL1，其中支撐點A的投影點A'和基準點 的投影點0'位於水平投影矩形M的一條對角線上；判斷水平度DLl是否小於預定值，若是 則繼續下一步；若否，則調整支撐點A，直至水平度DLl小於預定值，然後繼續下一步；c.檢測基準點和支撐點B之間連線的水平度DL2，其中支撐點B的投影點B'和基準點 的投影點0'位於水平投影矩形M的一條邊上；判斷水平度DL2是否小於預定值，若是則繼 續下一步；若否，則調整支撐點B，直至水平度DL2小於預定值，然後繼續下一步；d.檢測支撐點B和支撐點C之間連線的水平度DL3，其中支撐點B的投影點B'和基準 點C的投影點C'位於水平投影矩形M的一條對角線上；判斷水平度DL3是否小於預定值， 若是則繼續下一步；若否，則調整支撐點C，直至水平度DL3小於預定值，然後繼續下一步；e.發出調平結束的信號。
2.根據權利要求1所述的調平方法，其特徵是，在步驟d結束之後且步驟e開始之前， 包括有調平校驗步驟檢測基準點和支撐點C之間連線的水平度DL4，判斷水平度DL4是否 小於預定值，若是則繼續下一步；若否，則返回至步驟b。
3.用於實施權利要求1的所述方法的機電式自動調平系統，其特徵是包括中央處理 器(1)、水平傳感器O)、控制鍵盤(3)、顯示器G)、四個交流伺服驅動器( 和四個支撐 腿(6)；支撐腿包括電機(61)、減速器(67)、滾珠絲槓和底座(6 ；每個支撐腿(6)的電機 (61)和一個交流伺服驅動器(5)相連接；交流伺服驅動器(5)用於控制支撐腿(6)的電機 (61)，每個交流伺服驅動器(5)的輸入端均和中央處理器(1)相連接；水平傳感器O)、顯 示器(4)和控制鍵盤( 均通過數據線和中央處理器(1)相連接；水平傳感器( 用於檢 測水平度並輸入至中央處理器(1)；顯示器(4)用於顯示水平度、撐腿電機的電流、扭矩、轉 速、溫度、故障代碼等信息；控制鍵盤C3)用於將指令輸入至中央處理器(1)；中央處理器 (1)用於根據控制鍵盤輸入的指令和水平傳感器( 檢測的數據，通過交流伺服驅動器(5) 控制各個支撐腿(6)。
4.根據權利要求3所述的機電式自動調平系統，其特徵是所述支撐腿(6)的滾珠絲槓 包括螺母(64)、螺杆(6 和滾珠(66)，螺杆(6 的上端與減速器(67)的輸出軸相連接， 螺母(64)的下端部設有球形端頭(68)，底座(6 上設有球形槽，所述球形端頭(68)置於 球形槽內，電機(61)的輸出軸與減速器(67)的輸入軸相連接；滾珠絲槓的螺母(64)的外 周上套設有套筒(610)，套筒(610)與螺杆(6 的上端部通過雙向推力軸承(611)相連接。
5.根據權利要求4所述的機電式自動調平系統，其特徵是所述螺杆(6 的上端通過連 軸節(612)與減速器(67)的輸出軸相連接。
6.根據權利要求4所述的機電式自動調平系統，其特徵是所述滾珠絲槓設於套筒 (610)之中，螺母(64)下端部的球形端頭(68)伸出套筒(610)的下埠之外；雙向推力軸 承(611)套設於螺杆陽5)上端的外周面上，雙向推力軸承(611)的外周面與下端套(614) 和套筒(610)的內周面相配合。
7.根據權利要求4所述的機電式自動調平系統，其特徵是所述在套筒(610)下端，套筒 (610)通過導向鍵(613)與螺母(64)相連接。
8.根據權利要求3所述的機電式自動調平系統，其特徵是所述中央處理器(1)為可編 程計算機控制器。
9.根據權利要求3所述的機電式自動調平系統，其特徵是所述電機(61)為交流伺服電 機；所述減速器(67)為擺線減速器。
全文摘要
本發明公開了一種基於四點支撐的調平方法及機電式自動調平系統，調平方法採用了對稱式的對角線升降調平的策略，主要通過對處於對角線上的支撐點的連線的水平度進行調整，來實現調平的目的；調平系統包括中央處理器、水平傳感器、控制鍵盤、顯示器、四個交流伺服驅動器和四個支撐腿；支撐腿包括電機、減速器、滾珠絲槓和底座。本發明尤其適用於用於大中型雷達車車載平臺、通訊車以及工程機械的各種工程車輛，方法具有調平效率和調平可靠性高等優點，調平系統具有調平精度高、智能化程度高、速度快、承載能力強、穩定性好、傳動效率高、適用於惡劣環境等優點。
文檔編號G05D1/08GK102053624SQ20101058839
公開日2011年5月11日 申請日期2010年12月15日 優先權日2010年12月15日
發明者席廣輝, 文曉明, 王峰, 陶燁 申請人:安徽博微長安電子有限公司