水平萬向角度測量裝置的製作方法
2023-07-23 19:28:21 2
本實用新型涉及一種角度測量裝置，具體地說是涉及一種對水平面傾斜角度的測量裝置。
背景技術：
在生產工藝過程中，有時為方便組裝調試，根據情況需對平臺隨機在水平方向上做一定角度的傾斜。在物理性能試驗中常對壓潰、堆碼等加載壓板的隨機傾斜角度進行測量和控制，以便甄別試樣合格與否。市售成品多軸角度測量儀器，只能對平面上定義了的X、Y軸兩個方向進行傾斜角度的測量，無法對隨機傾斜方向上的角度進行實時測量。
技術實現要素：
本實用新型主要目的在於解決上述問題和不足，提供一種結構簡單實用，成本低，操作簡單方便，通用性強，可實時測量水平面在任意方向上傾斜角度的水平萬向角度測量裝置。
為實現上述目的，本實用新型的技術方案是：
一種水平萬向角度測量裝置，包括具有水平基準面的基座和擺錘，所述擺錘通過軸承與基座可轉動連接，所述擺錘水平安裝在基座上其中心平面與水平基準面平行，在所述擺錘上安裝有角度檢測裝置，所述角度檢測裝置通過信號線與測量控制電路連接。
進一步，所述擺錘為扇形結構，在扇形結構的圓心處與所述軸承的內圈固定連接。
進一步，所述角度檢測裝置為單軸角度傳感器，安裝在扇形結構的上表面上，其測量方向與扇形中心的半徑方向相一致。
進一步，所述基座為一箱體，在基座內安裝有導電滑環，所述信號線通過導電滑環與測量控制電路連接。
進一步，所述基座與擺錘之間安裝軸承座，所述軸承的外圈固定安裝在軸承座上，所述信號線從所述軸承中心穿過與基座內的導電滑環連接。
進一步，所述基座、擺錘、測量控制電路、角度檢測裝置安裝在一個殼體內，在所述殼體上安裝測量控制電路的輸出線接口。
進一步，還包括有用於檢測傾斜方向的絕對編碼器，所述絕對編碼器固定安裝在所述基座上。
綜上內容，本實用新型所述的一種水平萬向角度測量裝置，利用重力擺錘和角度檢測裝置，實現了一個被測水平面在任意傾斜方向上的實時進行角度測量與控制，不但結構簡單實用，成本低廉，測量精度高，靈敏度強，且通用性強，易於推廣應用。該測量裝置和測量方法不受強磁場、震動等環境的影響，而且根據需要留有升級空間，可實現同時對傾斜方向的方位和傾斜角度的多參數測量。該裝置主要用於工藝組裝、測試平臺及測量物理試驗時壓潰、堆碼的壓板等操作中。
附圖說明
圖1是本實用新型測量裝置結構示意圖；
圖2是本實用新型測量裝置在測量時的結構示意圖；
圖3是本實用新型擺錘結構示意圖。
如圖1至圖3所示，基座1，擺錘2，角度檢測裝置3，信號線4，軸承座5，軸承6，導電滑環8，安裝孔9，殼體10，信號線11。
具體實施方式
下面結合附圖與具體實施方式對本實用新型作進一步詳細描述：
實施例一：
如圖1和圖2所示，一種水平萬向角度測量裝置，包括基座1、擺錘2、角度檢測裝置3和測量控制電路(圖中未示出)。
其中，基座1具有一水平基準面，本實施例中，基座1優選採用一個中空的長方體的箱體結構，其底表面為水平基準面，在測量時將其底表面放置在被測平面的中心位置上。在基座1的頂表面上安裝一軸承座5，基座1和軸承座5之間可以焊接在一起，也可以通過緊固件固定連接，在軸承座5內安裝軸承6，軸承6的外圈與軸承座5之間過盈配合固定，軸承6的內圈與擺錘2固定連接，擺錘2在安裝在軸承6上後呈水平狀態，即安裝後擺錘2的中心平面與基座1的水平基準面平行，當被測平面無任何傾斜而為水平面時，擺錘2的中心平面與水平面之間的夾角為0°。基座1的底表面的面積要儘可能的大，這樣可以增加基座1與被測平面的接觸面積，以提高測量裝置的精確度和靈敏度。
如圖3所示，本實施例中，優選擺錘2採用扇形的平面結構，在扇形的平面結構的圓心處設置有安裝孔9，安裝孔9通過過盈配合與軸承6的內圈固定連接，扇形的圓心角優選為90-120°，採用這種結構的擺捶2可使其自身重心在半徑方向上偏向扇形的邊緣，進而可以增加擺錘2受重力作用後繞軸承6的中心轉動的靈敏度，將被測平面在任意方向上有一小的角度傾斜時，擺錘2即可在自身的重力作用下繞軸承6的中心轉動進而發生偏移，以保證該裝置具有較高的檢測精度。
如圖1和圖2所示，在擺錘2的上表面上安裝有角度檢測裝置3，角度檢測裝置3通過信號線4與測量控制電路連接，本實施例中，角度檢測裝置3優選採用單軸角度傳感器，其測量方向與擺錘2的扇形中心的半徑方向相一致，角度檢測裝置3儘量放置在靠近扇形平面邊緣的位置，使擺捶2的重心偏向扇形的邊緣。
當被測平面在任意方向上傾斜時，擺錘2重心點由於重力的作用，使擺錘2圍繞軸承6的中心轉動直至與被測平面的水平傾斜方向相一致，擺錘2隨著被測平面傾斜而發生偏移後，其中的單軸角度檢測裝置3即可檢測出該傾斜方向上的被測平臺的傾斜角度。同時，角度檢測裝置3還會實時將被測平面在此方向上的微小的傾斜角度電信號通過信號線4傳輸至測量控制電路，由此實現水平方向上的任意傾斜方向上的萬向角度測量，而且測量範圍水平在全向(5°-90°)，分辨力也可以達到0.1度，進而可以滿足工藝組裝、測試平臺及測量物理試驗時壓潰、堆碼的壓板等操作的較高的要求。
當擺錘2帶動單軸角度傳感器一起繞軸承6轉動時，信號線4也會隨著轉動，為了避免信號線4纏繞，本實施例中，在基座1內安裝有一個導電滑環8，單軸角度傳感器連接的信號線4穿過軸承6的中心、基座1的頂表面後與基座1內的導電滑環8連接，導電滑環8再引出信號線11與測量控制電路連接。信號線4在隨單軸角度傳感器繞軸承6轉動時，信號線4帶動下部的導電滑環8同步轉動，由此釋放信號線4的纏繞力矩，進而可以避免信號線4纏繞，而且不影響信號線11與測量控制電路的連接，實現單軸角度傳感器的信號線4和信號線11與外部測量控制電路的無擾連接。
測量控制電路包括檢測單元和控制單元，檢測單元用於實時接收角度檢測裝置3檢測至的角度電信號，檢測單元將接收的電信號再實時發送給控制單元，控制單元由單片機及其它控制部件組成，控制部件可以是繼電器，也可以是電磁閥等，在控制單元的單片機中可以預先存儲有傾斜角度的設定值，將檢測的角度數值與預先存儲的設定值比較，根據比較結果控制繼電器、電磁閥等控制部件動作，由繼電器8、電磁閥控制其它執行部件的動作，如當被測平面發生傾斜達到某一角度值後，控制繼電器斷開，進而控制與繼電器8相連的執行部件執行停機、關閉等動作。測量控制電路的輸出端也可以連接顯示器、印表機等輸出設備，可以將角度檢測裝置3實時檢測的數值實時或定時地通過顯示器直觀顯示，也可以實時或定時通過印表機列印，供操作人員參考。
為了方便檢測，如圖2所示，本實施例中，優選將上述的基座1、擺錘2、角度檢測裝置3、測量控制電路、軸承座5和軸承6等所有部件安裝在一個殼體10內，做成一個可以方便安裝、方便攜帶的測量裝置，基座1的底表面固定在殼體10的底壁上，殼體10底壁的下表面也為水平基準面，殼體10的底壁面積相對於基座1的底表面要大很多，這樣還可以增加測量裝置的水平基準面與被測平面的接觸面積，進而提高該測量裝置的檢測精確度和靈敏度，在殼體10上安裝接線接口與需要控制的其它執行部件連接。
下面詳細描述該測量裝置的測量方法：
如圖1和圖2所示，測量時將該測量裝置安裝在被測平面的中心位置上，殼體10的底壁與被測平面貼合，當被測平面在任意方向上產生傾斜時，擺錘2在自身重力的作用下，其重心點自動繞軸承6的中心轉動，在停止轉動後，擺錘2的扇形中心半徑與被測平面的傾斜方向相一致，此時，角度檢測裝置3即可檢測出在此方向上的傾斜角度，同時，角度檢測裝置3實時將被測平面在此方向上的微小的傾斜角度電信號通過信號線4傳輸至測量控制電路，由此實現水平方向上的任意傾斜方向上的萬向角度測量。測量控制電路中的檢測單元實時接收角度檢測裝置3檢測的電信號，並將接收的電信號再實時發送給控制單元，控制單元將檢測的傾斜角度數值與預先存儲的設定值比較，根據比較結果控制繼電器、電磁閥等控制部件動作，再由繼電器8、電磁閥控制其它執行部件動作。
本實用新型利用重力擺錘和角度檢測裝置，實現了一個被測平面在任意傾斜方向上的實時角度測量與控制，而且測量範圍水平在全向(5°-90°)，分辨力也可以達到0.1度，不但整體結構簡單實用，成本低廉，且通用性極強，易於推廣應用，而且該測量裝置和測量方法不受強磁場、震動等環境的影響。
實施例二：
在實施例一所述的結構基礎上，在測量裝置中還可以安裝有用於檢測被測平面傾斜方向的檢測裝置。即在同一測量裝置上可以同時檢測被測平面的傾斜角度和傾斜方向，實現多參數的測量，更加提高了該測量裝置的通用性。
用於檢測被測平面傾斜方向的檢測裝置優選採用絕對編碼器(圖中未示出)，絕對編碼器固定在基座1上，絕對編碼器的旋轉軸與擺錘2的圓心在軸向上同軸連接，即與軸承6的內圈在軸向上同軸連接。當被側平面向一方向傾斜後，擺錘2在重力作用下繞軸承6的中心轉動，此時，軸承6的內圈同步轉動，絕對編碼器即會發出一固定信號，不同的傾斜方向會發出不同的信號，每個信號代表在一個傾斜方向，同時也可代表擺錘2在傾斜過程中所旋轉的角度。
絕對編碼器通過信號線與測量控制電路連接，將測得的傾斜方向和擺錘旋轉的角度信號輸出給測量控制電路，由測量控制電路根據檢測結果控制其它執行部件動作。
如上所述，結合附圖所給出的方案內容，可以衍生出類似的技術方案。但凡是未脫離本實用新型技術方案的內容，依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本實用新型技術方案的範圍內。