傾角儀零點和靈敏度溫度補償裝置及其補償方法
2023-05-07 18:52:26 1
專利名稱：傾角儀零點和靈敏度溫度補償裝置及其補償方法
技術領域：
本發明涉及一種儀器的零點和靈敏度溫度補償裝置及其補償方法，尤其是傾角儀零點和靈敏度溫度補償裝置及其補償方法。
背景技術：
對水平度的要求在人們的日常生活中隨處可見。「萬丈高樓平地起」，如果「地」不平，就不可能有萬丈高樓。水平度測量的意義由此可見一斑。但長久以來，對於水平度的測量人們一直依賴水泡式水平尺。由於水泡式水平尺本身固有的只能定性反映是否水平，不能定量刻划水平/傾斜程度，且不能直接讀數，測量結果受人為因素影響大等缺陷，給日常使用帶來了諸多的不便和不確定性。為此，人們研發了多種用於水平度和傾斜度測量的傾角儀，如數字式傾角儀、脈衝式傾角儀和光電式傾角儀等。但是，由於傳感器的零點和靈敏度輸出存在隨溫度改變而變化的問題，影響傾角儀的測量精度，故在使用時應對其進行溫度補償，消除溫度對傾角傳感器輸出的影響，從而提高檢測精度。為了獲得溫度補償參數，提高生產效率，在傾角儀的生產過程中迫切需要傾角儀零點和靈敏度溫度自動補償裝置。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種結構簡單、精度高、使用方便的傾角儀溫度補償裝置及其補償方法。
傾角儀零點和靈敏度溫度補償裝置，其特徵在於包括補償裝置框架、電機及其驅動器、控制器和高低溫實驗箱，所說補償裝置框架6位於高低溫實驗箱內，補償裝置框架6上通過軸承設有轉動軸9，轉動軸9的一端伸至高低溫實驗箱外，並通過法蘭連接著電機3輸出軸，轉動軸9上固定著傾角儀固定架2；所說電機3為伺服電機或步進電機，所說驅動器5為伺服電機驅動器或步進電機驅動器，所說控制器4為微型計算機或內置微處理器的轉角控制器，所說微型計算機或轉角控制器分別與伺服電機驅動器或步進電機驅動器、待補償傾角儀1電連接，所說高低溫實驗箱8為溫度可調的實驗箱。
作為傾角儀溫度補償裝置的進一步改進，所述的補償裝置框架為成對設置的兩隻，兩隻框架置於高低溫實驗箱8內，兩補償裝置框架6上通過軸承設有轉動軸9，轉動軸9的一端伸至高低溫實驗箱外，並通過法蘭連接著電機3輸出軸，兩補償裝置框架6之間的轉動軸9上固定著傾角儀固定架2。
所述的電機3連接的轉動軸9的軸線和水平面平行。
所述傾角儀固定架2固定在轉動軸9中部，傾角儀固定架2的基準面為平板狀，其基準面和電機3的軸線平行，待補償傾角儀垂直於電機3的軸線固定在傾角儀固定架2的基準面上。
所述的轉角控制器由數位訊號處理器TMS320F2407與信號驅動電路、人機互動接口電路構成；所述的待補償傾角儀為數字式傾角儀或脈衝式傾角儀或光電式傾角儀；所述的數字式傾角儀或脈衝式傾角儀或光電式傾角儀帶有補償數據記錄器。
傾角儀補償裝置的補償方法是按以下步驟完成的(1)、將待補償傾角儀固定於傾角儀固定架2上；(2)、調整傾角儀固定架2的基準面，使其和水平面平行，從而使待補償傾角儀處於傾角為0度的狀態；(3)、將高低溫實驗箱7設定於溫度t1，待溫度穩定後，紀錄傾角為0度時的傾角傳感器輸出，即紀錄傾角傳感器在溫度t1時的零點輸出；(4)、控制電機按順時針90度和逆時針轉動180度，分別記錄傾角傳感器的輸出，得到的傾角傳感器的正向和負向滿度靈敏度輸出；(5)、根據補償的需要，分別在溫度t2、t3…下測量並記錄傾角傳感器的零點和靈敏度輸出。
(6)、採用線性插值的方法，計算傾角儀工作溫度下的零點和靈敏度，實現溫度補償的目的。
相對於現有技術的有益效果是，其一，待補償傾角儀經傾角儀固定架與伺服電機或步進電機同軸轉動，而伺服電機或步進電機的轉角由伺服電機驅動器或步進電機驅動器及與其電連接的控制器能精確地進行控制，從而大大地提高了傾角儀的補償精度；其二，伺服電機或步進電機和其驅動器，以及與其電連接的控制器，可使伺服電機或步進電機的轉軸旋轉360度，也即可使其上的待測傾角儀轉動360度，由此可對各種類型的傾角儀進行補償；其三，控制器選用由數位訊號處理器TMS320F2407與信號驅動電路、人機互動接口電路構成的轉角控制器，大大地降低了系統的製造成本；其四，結構簡單、自動化程度高，極大地提升了傾角儀溫度補償的效率；其五，控制器中駐有的補償方法程序，保證了在已有部件的基礎上，能精確地對待補償傾角儀進行高精度的快速補償。
圖1是本發明裝置結構示意圖；圖2是本發明補償方法的流程圖。
圖1中，1、待補償傾角儀；2、傾角儀固定架；3、電機；4、控制器；5、驅動器；6、補償裝置框架；7、底座；8、高低溫實驗箱；9轉動軸。
具體實施例方式
下面結合附圖，通過實施例對本發明作進一步地說明。
實施例1參見圖1，傾角儀零點和靈敏度溫度補償裝置包括兩個補償裝置框架6、電機3及其驅動器5、控制器4和高低溫實驗箱8。
補償裝置框架6通過底座固定安裝在高低溫實驗箱8內，兩個補償裝置框架6上通過軸承安裝著轉動軸9，轉動軸9的軸線和水平面平行，轉動軸9的一端伸至高低溫實驗箱8外，並通過法蘭連接著電機3的輸出軸，轉動軸9中部固定安裝著傾角儀固定架2，傾角儀固定架2的基準面為平板狀，其基準面和電機3的軸線平行，待補償傾角儀垂直於電機3的軸線固定在傾角儀固定架2的基準面上。電機3為伺服電機，所說驅動器5為伺服電機驅動器。控制器4為微型計算機，微型計算機與伺服電機驅動器、待補償傾角儀1電連接，高低溫實驗箱8為溫度可調的實驗箱。
待補償傾角儀為數字式傾角儀或脈衝式傾角儀或光電式傾角儀；數字式傾角儀或脈衝式傾角儀或光電式傾角儀帶有補償數據記錄器。
參見圖2，傾角儀補償裝置的補償方法和裝置的工作流程如下
對傾角儀補償裝置通電後，駐留在控制器中的補償軟體開始運行(步驟100)，在補償軟體的引導下控制電機轉動，調整傾角儀支架2的基準面，使其處於水平位置(步驟110)；在步驟120中，根據補償要求設定高低溫實驗箱的溫度值，實時監測溫箱內溫度是否達到設定值(步驟130)，若未達到則重複步驟130，若達到，則轉入步驟140；在步驟140，補償軟體通過記錄當前溫度下傳感器的零點輸出開始進行傾角儀的溫度零點補償。
補償開始後，補償軟體驅動電機3按補償的要求順時針轉過90度角度(步驟150)，並停留一個時間間隔，等待傾角測量傳感器輸出穩定，然後補償軟體記錄當前傾角傳感器的正向滿度輸出(步驟160)；補償軟體驅動電機3按補償的要求逆時針轉過180度角度並停留一個時間間隔，等待傾角測量傳感器輸出穩定(步驟170)；然後補償軟體記錄當前傾角傳感器的負向滿度輸出(步驟180)；補償軟體驅動電機3按補償的要求順時針轉過90度角度(步驟190)，以使傳感器回到水平原位。
在步驟200中，補償軟體判斷補償過程是否結束，即所需補償溫度點是否全部補償完畢，若為非，則轉入步驟120重複補償過程，直至結束為止，若為是，則轉入步驟220；在步驟220中，補償軟體判斷是否開始新的補償過程，若為非，則轉入步驟230，退出補償程序，若為是，則轉入步驟110開始一個新的補償過程。
顯然，本領域的技術人員可以對發明的傾角儀補償裝置及其補償方法進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬於本發明權利要求及其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
實施例2參見圖1，傾角儀零點和靈敏度溫度補償裝置包括兩個補償裝置框架6、電機3及其驅動器5、控制器4和高低溫實驗箱8。
補償裝置框架6通過底座固定安裝在高低溫實驗箱8內，兩個補償裝置框架6上通過軸承安裝著轉動軸9，轉動軸9的軸線和水平面平行，轉動軸9的一端伸至高低溫實驗箱8外，並通過法蘭連接著電機3的輸出軸，轉動軸9中部固定安裝著傾角儀固定架2，傾角儀固定架2的基準面為平板狀，其基準面和電機3的軸線平行，待補償傾角儀垂直於電機3的軸線固定在傾角儀固定架2的基準面上。電機3為步進電機，驅動器5為步進電機驅動器，控制器4為內置微處理器的轉角控制器，轉角控制器分別與步進電機驅動器、待補償傾角儀1電連接，高低溫實驗箱8為溫度可調的實驗箱。轉角控制器由數位訊號處理器TMS320F2407與信號驅動電路、人機互動接口電路構成。
待補償傾角儀為數字式傾角儀或脈衝式傾角儀或光電式傾角儀；數字式傾角儀或脈衝式傾角儀或光電式傾角儀帶有補償數據記錄器。
傾角儀補償裝置的補償方法和裝置的工作流程同實施例1。
權利要求
1.傾角儀零點和靈敏度溫度補償裝置，其特徵在於包括補償裝置框架、電機及其驅動器、控制器和高低溫實驗箱，所說補償裝置框架(6)位於高低溫實驗箱內，補償裝置框架(6)上通過軸承設有轉動軸(9)，轉動軸(9)的一端伸至高低溫實驗箱外，並通過法蘭連接著電機(3)輸出軸，轉動軸(9)上固定著傾角儀固定架(2)；所說電機(3)為伺服電機或步進電機，所說驅動器(5)為伺服電機驅動器或步進電機驅動器，所說控制器(4)為微型計算機或內置微處理器的轉角控制器，所說微型計算機或轉角控制器分別與伺服電機驅動器或步進電機驅動器、待補償傾角儀(1)電連接，所說高低溫實驗箱(8)為溫度可調的實驗箱。
2.根據權利要求1所述的傾角儀零點和靈敏度溫度補償裝置，其特徵是補償裝置框架(6)為成對設置的兩隻，兩補償裝置框架(6)上通過軸承設有轉動軸(9)，轉動軸(9)的一端伸至高低溫實驗箱外，並通過法蘭連接著電機(3)輸出軸，兩補償裝置框架(6)之間的轉動軸(9)上固定著傾角儀固定架(2)。
3.根據權利要求1或2所述的傾角儀零點和靈敏度溫度補償裝置，其特徵是固定在溫度補償裝置框架(6)上的轉動軸(9)的軸線和水平面平行。
4.根據權利要求1或2所述的傾角儀零點和靈敏度溫度補償裝置，其特徵是傾角儀固定架(2)固定在轉動軸(9)上，傾角儀固定架(2)的基準面為平板狀，其基準面和電機(3)的軸心平行，待補償傾角儀垂直於電機(3)的軸線固定在傾角儀固定架(2)的基準面上。
5.根據權利要求1所述的傾角儀零點和靈敏度溫度補償裝置，其特徵是轉角控制器由數位訊號處理器TMS320F2407與信號驅動電路、人機互動接口電路構成。
6.根據權利要求1所述的傾角儀零點和靈敏度溫度補償裝置，其特徵是待補償傾角儀(1)為數字式傾角儀或脈衝式傾角儀或光電式傾角儀。
7.根據權利要求6所述的傾角儀零點和靈敏度溫度補償裝置，其特徵是數字式傾角儀或脈衝式傾角儀或光電式傾角儀帶有補償數據記錄器。
8.根據權利要求1所述的傾角儀零點和靈敏度溫度補償裝置的補償方法，其特徵在於是按以下步驟完成的將待補償傾角儀(1)固定於傾角儀固定架(2)上；調整傾角儀固定架(2)的基準面，使其和水平面平行，從而使待補償傾角儀(1)處於傾角為0度的狀態；將高低溫實驗箱(7)設定於溫度t1，待溫度穩定後，紀錄傾角為0度時的傾角傳感器輸出，即紀錄傾角傳感器在溫度t1時的零點輸出；控制電機(3)按順時針和逆時針轉動90度，分別記錄傾角傳感器的輸出，得到的傾角傳感器的滿度靈敏度輸出；根據補償的需要，分別在溫度t2、t3…下測量並記錄傾角傳感器的零點和滿度靈敏度輸出；採用線性插值的方法，計算傾角儀工作溫度下的零點和靈敏度，實現溫度的補償。
全文摘要
本發明涉及傾角儀零點和靈敏度溫度補償裝置及其補償方法。所要解決的問題是提供一種裝置，消除溫度對傾角儀測量精度的影響。特點是包括補償裝置框架、電機及其驅動器、控制器和高低溫實驗箱；補償裝置框架設於高低溫實驗箱內，其上安裝著轉動軸，轉動軸的外伸端上連接著電機輸出軸，轉動軸上安裝著傾角儀固定架，待補償傾角儀固定在傾角儀固定架上；控制器為微型計算機或內置微處理器的轉角控制器。該裝置大大地提高了傾角儀的補償精度，可對各種類型的傾角儀進行標定；結構簡單、自動化程度高，極大地提升了傾角儀溫度補償的效率；該裝置製造成本低。
文檔編號G01C9/02GK1673677SQ20051003893
公開日2005年9月28日 申請日期2005年4月15日 優先權日2005年4月15日
發明者孫怡寧, 梁華為, 周旭, 張偉, 黃健 申請人:中國科學院合肥智能機械研究所