一種快速自動安平雷射掃平儀自動安平裝置及其方法

2023-11-06 23:01:42 2

專利名稱：一種快速自動安平雷射掃平儀自動安平裝置及其方法
技術領域：
本發明涉及一種自動安平裝置及其方法，尤其是涉及一種快速自動安平雷射掃平儀自動安平裝置及其方法。
背景技術：
快速自動安平雷射掃平儀是一種利用運動的雷射光束，提供水平或者垂直基準的儀器，現被廣泛用於大地測量、工程測量以及大型安裝與挖掘等方面。自動安平機構的安平精度和安平範圍是兩個十分重要的指標，這兩個指標是相互制約的，很多設計中，不能兼顧這兩個方面。目前該類儀器所採用的自動安平機構，一般為重力擺的自動安平機構，該機構安平精度只能達到分級，且安平範圍有限。另有一類，採用光學自補償方式，此種自動安平機構，可以達到秒級精度，但此自動安平機構安平範圍十分有限，使用之前，需要人為將儀器調至大致水平狀態，無法實現安平的自動化，這給使用帶來了一定的不便。讓自動安平機構同時達到安平精度高、安平範圍大是該類機構設計中的核心和難點，而目前的傳統自動安平機構和國產的自動安平掃平儀難以同時達到上述要求。

發明內容
本發明主要是解決現有技術所存在的技術問題；提供了一種實現雷射掃平儀在大的動態範圍內，快速自動安平的功能，儀器在-10° +10°的誤差角度範圍內，具有10"的掃平精度，且自動安平時間小於15S，達到了高效率、高精度的設計要求的一種快速自動安平雷射掃平儀自動安平裝置及其方法。本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的
一種快速自動安平雷射掃平儀自動安平裝置，其特徵在於，包括基座、固定在基座上的工作檯、設置在工作檯上的雙軸平衡器、設置在雙軸平衡器上方的正切機構、穿過工作檯分別與所述雙軸平衡器和正切機構固定連接的主軸、固定在主軸底端的水平傳感機構和固定在主軸頂端的雷射平面發射裝置；所述工作檯上還設置有用於驅動正切機構的伺服系統； 所述正切機構上還設有用於驅動雷射平面發射裝置的雷射平面驅動系統。在上述的一種快速自動安平雷射掃平儀自動安平裝置，所述雙軸平衡器包括一個通過緊固螺釘固定在工作檯上的外矩形架以及設置在外矩形架內的內環；所述外矩形架外壁沿水平面上設有兩個同軸孔，兩銅棒的一端以過盈配合的方式，分別固定在兩端的孔上， 所述內環通過一對深溝球軸承，固定在伸出的銅棒的另一端並能繞兩銅棒所處軸線轉動； 所述內環內壁設有與所述外矩形架外壁同軸孔正交的兩個同軸孔，兩銅棒的一端以過盈配合的方式，分別固定在內環內壁的同軸孔上，所述主軸伸出內環的一端通過一對深溝球軸承安置在所述固定在內環內壁上伸出的兩銅棒的另一端並能分別繞外矩形架外壁兩銅棒所處軸線和內環內壁兩銅棒所處軸線轉動。在上述的一種快速自動安平雷射掃平儀自動安平裝置，所述正切機構包括一個固定環以及兩個正交設置並且一端分別固定在固定環外壁的L型驅動臂，所述兩個L型驅動臂另一端分別固定有一動力傳動杆，所述固定環通過四個對稱的螺釘24與主軸伸出內環的一端固定。在上述的一種快速自動安平雷射掃平儀自動安平裝置，所述水平傳感機構包括一個外殼以及設置在外殼上的至少三個用於放置水平傳感單元的安置槽，分別為第一安置槽、第二安置槽以及第三安置槽；所述第一安置槽和第二安置槽垂直設置並且相互正交； 所述第三安置槽水平設置並分別與第一安置槽和第二安置槽相互正交；上述主軸穿過設置在所述外殼上的一安裝孔與外殼固定；該安裝孔與主軸同軸設置。在上述的一種快速自動安平雷射掃平儀自動安平裝置，所述水平傳感單元包括一個用於發出紅外信號的紅外LED管、用於接收紅外信號的兩個平行設置的紅外光敏二極體、設置在紅外LED管和紅外光敏二極體之間的玻璃水泡、與紅外光敏二極體連接的後級放大電路以及與後級放大電路連接的數據採集模塊；所述紅外光敏二極體反相併聯後固定在安置槽上，所述紅外LED管固定在安置槽上。在上述的一種快速自動安平雷射掃平儀自動安平裝置，所述伺服系統包括包括一個絲杆傳動裝置以及驅動絲杆傳動裝置的步進電機以及控制步進電機的控制機構，所述絲杆傳動裝置固定在一柱形筒內，所述柱形筒能在步進電機的驅動下通過絲杆傳動裝置做上下垂直運動；所述柱形筒頂端兩側垂直設有固定架，兩根上下平行設置的圓杆兩端分別與固定架連接，上述動力傳動杆一端設置在兩根圓杆之間並向外延伸。在上述的一種快速自動安平雷射掃平儀自動安平裝置，所述固定環上還是有一圓弧卡件，所述雷射平面發射裝置包括一個稜鏡以及設置在圓弧卡件上的直流電機，所述稜鏡底部設有一驅動齒輪，所述直流電機輸出軸配接有一傳動齒輪，所述傳動齒輪與驅動齒輪嚙合並能帶動驅動齒輪從而帶動稜鏡旋轉。在上述的一種快速自動安平雷射掃平儀自動安平裝置，外殼安裝孔通過過盈配合固定在主軸上，外殼的底部設有一端蓋，所述端蓋四周為四個螺孔，通過緊固螺釘將外殼固定在主軸上，所述外殼上還設有一鍵槽以及與鍵槽配合的定位銷釘；該外殼上還設有用來連結彈簧的兩個環扣，彈簧一端連接在環扣上，另一端栓在固定於工作檯上伸出的固定杆7 上。一種權利要求I所述的快速自動安平雷射掃平儀自動安平方法，其特徵在於，包括以下步驟
步驟1，紅外LED管發出紅外信號，經過玻璃水泡後，光敏二極體接收，所述光敏二極體將接收的電信號通過後級放大電路和數據採集模塊後，將數據反饋給步進電機的控制機構；
步驟2，步進電機的控制機構接收到步驟I中的反饋數據後，判斷主軸是否水平，若沒有，則通過調平算法驅動兩個步進電機的進行調平，直至水平後結束。在上述的快速自動安平雷射掃平儀自動安平方法，所述的步驟2中，調平算法採用分段P調節法實現系統的安平，該控制系統中，反饋量為傳感器的輸出信號，控制量為步進電機的運動步數，系統採用的分段P調節，計算公式如下。其中~代表進給量，&為傳感器的輸出電壓值，％是調節的目標電壓值。@和A為分段P調節中第i段的計算參數，為了將匕和匕量化成具體的數字量，需要將^和·P進行歸
* K 1 H
一化，控制器的輸入信號為傳感器的輸出電壓值，經歸一化後，電壓值為0 1024,當傳感器輸出的電壓信號在512附近時，認為自動安平機構完成安平；所代表的進給量代表的是步進電機走過的步數，由於正切機構運動端移動的距離和機構轉過的角度是非線性的，所以當jDmin < Vn < ^iDmax時，也需要採用分段調節。因此，本發明具有如下優點實現雷射掃平儀在大的動態範圍內，快速自動安平的功能，儀器在-10° +10°的誤差角度範圍內，具有10"的掃平精度，且自動安平時間小於 15s，達到了高效率、高精度的設計要求。


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圖6是本發明實施例中水平傳感單元輸出信號的電路調理部分。其中圖6a用於產生調理電路的基準電壓，圖6b、6c、6d為用於輸出傳感器電壓信號的I/V轉換電路，圖6e為紅外LED控制電路，圖6f為調理電路接線埠。圖7是本發明實施例中控制機構主控晶片對伺服機構的控制框圖。圖8是本發明實施例中用於分段P調節輸入輸出控制曲線。圖9是本發明實施例的自動安平過程中，水平傳感單元輸出電壓隨時間的變化曲線。
具體實施例方式下面通過實施例，並結合附圖，對本發明的技術方案作進一步具體的說明，圖中， 工作檯I、雙軸平衡器2、正切機構3、主軸4、外矩形架5、內環6、固定環7、L型驅動臂8、動力傳動杆9、外殼10、第一安置槽11、第二安置槽12、第三安置槽13、紅外光敏二極體14、紅外LED管15、玻璃水泡16、絲杆傳動裝置17、柱形筒18、圓杆19、螺孔20、鍵槽21、固定杆 23、螺釘24、模塊27、運放271、電阻272、電阻273、電容274、電容275、模塊28、運放281、 紅外光敏二極體14、電阻284、電阻285、電阻286、模塊29、模塊30、模塊31、電阻311、電阻 312、電阻313、滑動變阻器314、滑動變阻器315、滑動變阻器316、三極體317、紅外LED管 318紅外、LED管319、紅外LED管320、接線埠 321、接線埠 322、接線埠 323、接線端 Π 324。實施例
本發明的一種快速自動安平雷射掃平儀自動安平裝置，包括基座、固定在基座上的工作檯I、設置在工作檯I上的雙軸平衡器2、設置在雙軸平衡器2上方的正切機構3、穿過工作檯I分別與所述雙軸平衡器2和正切機構3固定連接的主軸4、固定在主軸4底端的水平傳感機構和固定在主軸4頂端的雷射平面發射裝置；工作檯I上還設置有用於驅動正切機構3的伺服系統；正切機構3上還設有用於驅動雷射平面發射裝置的雷射平面驅動系統。I水平傳感機構的結構組成
該部分具體設計參見圖1，所述水平傳感機構包括一個外殼10以及設置在外殼10上的三個用於放置水平傳感單元的安置槽，分別為第一安置槽11、第二安置槽12以及第三安置槽13 ;外殼10通過模具鑄造而成，採用的材料為鑄鐵，第一安置槽11和第二安置槽12 垂直設置並且相互正交；第三安置槽13水平設置並分別與第一安置槽11和第二安置槽12 相互正交；上述主軸4穿過設置在外殼10上的一安裝孔與外殼10固定；該安裝孔與主軸4 同軸設置，水平傳感單元包括一個用於發出紅外信號的紅外LED管15、用於接收紅外信號的兩個平行設置的紅外光敏二極體14、設置在紅外LED管15和紅外光敏二極體14之間的玻璃水泡16、與紅外光敏二極體14連接的後級放大電路以及與後級放大電路連接的數據採集模塊；所述紅外光敏二極體14反相併聯後固定在安置槽上，安置槽底部均開有小孔用於安放紅外LED管15，安裝有紅外光敏二極體14的電路板，粘在凹槽上方，用於接收信號。 當儀器水平放置時，兩個水平方向的水泡可以反映儀器水平放置的角度。具體操作時，紅外 LED管15發出紅外信號，經過安放在紅外LED管15上方的玻璃水泡16後，被頂部的紅外光敏二極體14接收。由於紅外光敏二極體14的輸出信號形式為電流,故兩枚反相的紅外光敏二極體14構成電流源，輸出電流大小由兩光敏二極體輸出電流之差決定。當儀器處於水平狀態時，玻璃水泡16中的氣泡位於中間位置，此時接收端的兩個紅外光敏二極體14接收的強度相等的紅外信號，電流源輸出的電流信號為零。當儀器偏向一邊時，氣泡向另一個方向移動。由於空氣和填充液對紅外信號的吸收不一致，導致兩個紅外光敏二極體14輸出電流不相等，電流源輸出電流不為零。電流源輸出電流的大小，可以反映儀器的傾角大小。一個玻璃水泡16不足以反映儀器與水平面的夾角，故在水平方向上設計有兩個凹槽，用於放置兩個玻璃水泡16。兩個玻璃水泡16中氣泡運動方向相互垂直。垂直方向的玻璃水泡工作原理與水平方向一致，用於儀器垂直放置時，調節出射平面和水平面的垂直度。水平傳感器安裝在主軸4底部，當主軸4轉動時，傳感器可以隨主軸一同運動。電子水泡放置在傳感器外殼的三個凹槽內，如圖I所不，上方的兩個方向相互正交凹槽，放置的水泡分別對應於水平面的兩個正交方向。兩個玻璃水泡中氣泡的移動方向，分別對應於上述兩對軸承在水平面上的徑向。故水平放置時，當這兩個方向上的水泡處於平衡位置，可認為儀器實現了調平。當儀器垂直放置時，視圖前方凹槽放置的電子水泡可用於判斷儀器是否與水平面垂直。傳感器外殼上的兩環扣用來連結彈簧22。彈簧22—段連接在環扣上， 另一端栓在固定的工作檯上伸出的固定杆23上。彈簧22的拉力可以保證主軸處於靜止狀態，當主軸上的輪繫結構運動時，減小主軸的震動，並且消除伺服機構通過絲杆傳遞運動時引入的空回誤差。外殼10通過過盈配合固定在主軸上。外殼10的底部，有一個端蓋，端蓋四周為四個M2的螺孔20，通過緊固螺釘將傳感器外殼固定在主軸上。傳感器外殼在主軸4 上的位置，由一枚定位銷釘進行確定，外殼上設計的鍵槽21見圖I中的結構5。該銷釘保證了兩個水平方向上的電子水泡分別對應於儀器水平放置時，主軸兩個轉動方向。後級放大電路參見圖6，用於放大接收單元的輸出信號的電流信號，在後級調理電路中，使用到了帶基準的I-V轉換電路。模塊27其功能為產生電壓值為機的基準電壓。
運放11為TLC2274內置的一路運放，其接成電壓跟隨器的形式，電阻272和電阻273阻值
相等，運放的輸出等於即為正向輸入端電壓值，故基準電壓等於匕+ = ^ 二 L。電容274
和電容275起到了濾波作用，減小了輸出基準電壓上的噪聲。之前電子水泡的描述中，一個電子水泡傳感器包括三個方向的角度信號輸出，模塊28、模塊29、模塊30均為光敏二極體輸出信號調理電路，三個模塊接法一致。在模塊28中，兩個紅外光敏二極體14反向並聯, 輸出電流信號，運放281設計成為I-V轉換電路，用於將電流信號轉換為電壓信號輸出。當
兩個紅外光敏二極體14組成的電流源輸出電流為零時，運放281輸出的電壓為。當
儀器不處在平衡位置時，兩個紅外光敏二極體14組成的電流源輸出電流不為零，輸出電壓為
Kut = K球-h x5_= y2v￡C - 4 X5IiO
=取-(Z1-Z2)XSlAO
電阻284、滑動變阻器285、電阻286構成的電流的調零端。當儀器處於平衡位置時，若兩個紅外光敏二極體14構成的電流源輸出電流不為零，則電路此時輸出電壓不為,
需要調節滑動變阻器285，改變輸出電壓，使輸出電壓變為。模塊31為紅外LED的供
電部分，一個電子水泡需要三個紅外LED。每個LED正端接至VCC，負端分別接至電阻311、電阻312、電阻313。三極體317用於控制LED是否工作，而滑動變阻器314、滑動變阻器315、 滑動變阻器316，可以調節紅外LED管318、紅外LED管319、紅外LED管320的發光強度。 紅外LED發光強度，和電子水泡的靈敏度有直接的聯繫。模塊32為調理電路的接線埠，圖中接線埠 322、323、324分別將輸出電流加至3路對應的紅外LED上，使其正常工作。接線埠 321用於連接輸出的信號電壓，以及弓I入電源，給整個電路供電。2正切機構3、雙軸平衡器2以及伺服系統的結構組成
上述三個部件的目的是將主軸I的軸線方向調節至與水平面垂直。圖示的工作檯2固定在儀器基座上，其自由度為零。雙軸平衡器2包括一個通過緊固螺釘固定在工作檯I上的外矩形架5以及設置在外矩形架5內的內環6 ;外矩形架5外壁沿水平面上設有兩個同軸孔，兩銅棒的一端以過盈配合的方式，分別固定在兩端的孔上，內環6通過一對深溝球軸承，固定在伸出的銅棒的另一端並能繞兩銅棒所處軸線轉動，故內環的自由度為I ;內環6內壁設有與所述外矩形架 5外壁同軸孔正交的兩個同軸孔，兩銅棒的一端以過盈配合的方式，分別固定在內環6內壁的同軸孔上，所述主軸4伸出內環6的一端通過一對深溝球軸承安置在所述固定在內環6 內壁上伸出的兩銅棒的另一端並能分別繞外矩形架5外壁兩銅棒所處軸線和內環6內壁兩銅棒所處軸線轉動，具備的自由度為2。正切機構3包括一個固定環7以及兩個正交設置並且一端分別固定在固定環7外壁的L型驅動臂8，兩個L型驅動臂8另一端分別固定有一動力傳動杆9，固定環7通過四個對稱的螺釘24與主軸4伸出內環6的一端固定。伺服系統包括包括一個絲杆傳動裝置17以及驅動絲杆傳動裝置17的步進電機以及控制步進電機的控制機構，絲杆傳動裝置17固定在一柱形筒18內，柱形筒18能在步進電機的驅動下通過絲杆傳動裝置17做上下垂直運動；柱形筒18頂端兩側垂直設有固定架， 兩根上下平行設置的圓杆19兩端分別與固定架連接，動力傳動杆9 一端設置在兩根圓杆之間並向外延伸。儀器的伺服系統用於提供自動安平機構安平的動力來源。步進電機在控制機構的單片機的控制下，做圓周運動，通過絲杆傳動裝置17轉化為直線運動。為了保證運動的平穩選用三角形螺紋。螺紋的螺距和螺紋的長度，分別影響著儀器調平的精度和儀器調平的範圍。儀器主軸4和一正切機構3通過四個對稱的螺釘25固定，兩者的配合方式為間隙配合。正切機構的兩個L型驅動臂8處，安裝有動力傳動杆9，絲杆的直線運動由該動力傳動杆傳遞至正切機構。由於正切機構3和主軸4相對固定，所以主軸4可以繞在水平面上相互正交的兩個方向轉動。正切機構3上的圓弧卡件26用於安裝直流電機，直流電機的轉動通過齒輪傳動，將圓周運動傳遞至圖I和圖2所示的頂部稜鏡上，形成雷射平面。3調平算法設計下面介紹一下本實施例中用到的調平算法。掃平儀有兩种放置方式水平和垂直，設計中通過一個光耦對儀器的放置方式進行判斷。光耦放置在電路板上，電路板和儀器基座是相對固定的。當水平和垂直放置時，光耦輸出高電平或者低電平，供單片機查詢。儀器的調平機構包括了兩個步進電機，當儀器水平放置時，使用到的是頂部兩個傳感器，每個步進電機的運動所對應的電子水泡是不一致的，故兩個步進電機的控制是獨立的。當水平方向上兩個電子水泡傳感器輸出信號達到一定的範圍內時，認為儀器完成調平。兩步進電機的控制方法是一致的，採用的均是採用分段 P調節法。調節方法的控制框圖見圖7，採用的分段P調節法的計算公式見下式
分段P調節法的輸入輸出函數關係見圖8。其中 ；代表進給量，Fs為傳感器的輸出電
壓值。G是調節的目標電壓值。@和6為分段P調節中第i段的計算參數。為了將匕和
量化成具體的數字量，需要將匕和A進行歸一化。控制器的輸入信號為傳感器的輸出電壓值，經歸一化後，電壓值為0 1024，當傳感器輸出的電壓信號的512附近時，認為自動安平機構完成安平~所代表的進給量代表的是步進電機走過的步數。由於正切機構運動端移動的距離和機構轉過的角度是非線性的，所以程序設計時，當^Dmm< Vn <.4￡)max時，也需要採用分段調節。本實驗例電子水泡電壓輸出和時間關係如圖9所示，曲線I和曲線2表示起始時刻，儀器水平傳感器輸出誤差電壓值超出了分段P調節的調節範圍。曲線3表示起始時刻，儀器水平傳感器輸出誤差電壓值在分段P調節範圍之內。從圖中可以看出，當儀器水平位置處於分段P調節之外時，經過26個調節周期，儀器實現了自動安平，安平的時間為13s。 之後，通過掃平儀的精度測試，發現儀器的安平誤差小於10"。本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發明精神作舉例說明。本發明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或採用類似的方式替代，但並不會偏離本發明的精神或者超越所附權利要求書所定義的範圍。儘管本文較多地使用了工作檯I、雙軸平衡器2、正切機構3、主軸4、外矩形架5、 內環6、固定環7、L型驅動臂8、動力傳動杆9、外殼10、第一安置槽11、第二安置槽12、第三安置槽13、紅外光敏二極體14、紅外LED管15、玻璃水泡16、絲杆傳動裝置17、柱形筒18、 圓杆19、螺孔20、鍵槽21、固定杆23、螺釘24、螺釘25、圓弧卡件26、模塊27、運放271、電阻272、電阻273、電容274、電容275、模塊28、運放281、紅外光敏二極體14、電阻284、電阻 285、電阻286、模塊29、模塊30、模塊31、電阻311、電阻312、電阻313、滑動變阻器314、滑動變阻器315、滑動變阻器316、三極體317等術語，但並不排除使用其它術語的可能性。使用這些術語僅僅是為了更方便地描述和解釋本發明的本質；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發明精神相違背的。
權利要求
1.一種快速自動安平雷射掃平儀自動安平裝置，其特徵在於，包括基座、固定在基座上的工作檯(I)、設置在工作檯(I)上的雙軸平衡器(2 )、設置在雙軸平衡器(2 )上方的正切機構(3 )、穿過工作檯(I)分別與所述雙軸平衡器(2 )和正切機構(3 )固定連接的主軸(4 )、固定在主軸(4)底端的水平傳感機構和固定在主軸(4)頂端的雷射平面發射裝置；所述工作檯(I)上還設置有用於驅動正切機構(3)的伺服系統；所述正切機構(3)上還設有用於驅動雷射平面發射裝置的雷射平面驅動系統。
2.根據權利要求I所述的一種快速自動安平雷射掃平儀自動安平裝置，其特徵在於， 所述雙軸平衡器(2)包括一個通過緊固螺釘固定在工作檯(I)上的外矩形架(5)以及設置在外矩形架(5)內的內環(6);所述外矩形架(5)外壁沿水平面上設有兩個同軸孔，兩銅棒的一端以過盈配合的方式，分別固定在兩端的孔上，所述內環(6)通過一對深溝球軸承，固定在伸出的銅棒的另一端並能繞兩銅棒所處軸線轉動；所述內環(6)內壁設有與所述外矩形架(5)外壁同軸孔正交的兩個同軸孔，兩銅棒的一端以過盈配合的方式，分別固定在內環(6)內壁的同軸孔上，所述主軸(4)伸出內環(6)的一端通過一對深溝球軸承安置在所述固定在內環(6)內壁上伸出的兩銅棒的另一端並能分別繞外矩形架(5)外壁兩銅棒所處軸線和內環(6)內壁兩銅棒所處軸線轉動。
3.根據權利要求2所述的一種快速自動安平雷射掃平儀自動安平裝置，其特徵在於， 所述正切機構(3)包括一個固定環(7)以及兩個正交設置並且一端分別固定在固定環(7) 外壁的L型驅動臂(8)，所述兩個L型驅動臂(8)另一端分別固定有一動力傳動杆(9)，所述固定環(7)通過四個對稱的螺釘(24)與主軸(4)伸出內環(6)的一端固定。
4.根據權利要求I所述的一種快速自動安平雷射掃平儀自動安平裝置，其特徵在於， 所述水平傳感機構包括一個外殼(10)以及設置在外殼(10)上的至少三個用於放置水平傳感單兀的安置槽，分別為第一安置槽(11)、第二安置槽(12)以及第三安置槽(13);所述第一安置槽(11)和第二安置槽(12)垂直設置並且相互正交；所述第三安置槽(13)水平設置並分別與第一安置槽(11)和第二安置槽(12)相互正交；上述主軸(4)穿過設置在所述外殼(10)上的一安裝孔與外殼(10)固定；該安裝孔與主軸(4)同軸設置。
5.根據權利要求4所述的一種快速自動安平雷射掃平儀自動安平裝置，其特徵在於， 所述水平傳感單元包括一個用於發出紅外信號的紅外LED管(15)、用於接收紅外信號的兩個平行設置的紅外光敏二極體(14)、設置在紅外LED管(15)和紅外光敏二極體(14)之間的玻璃水泡(16)、與紅外光敏二極體(14)連接的後級放大電路以及與後級放大電路連接的數據採集模塊；所述紅外光敏二極體(14)反相併聯後固定在安置槽上，所述紅外LED管(15)固定在安置槽上。
6.根據權利要求3所述的一種快速自動安平雷射掃平儀自動安平裝置，其特徵在於， 所述伺服系統包括包括一個絲杆傳動裝置(17)以及驅動絲杆傳動裝置(17)的步進電機以及控制步進電機的控制機構，所述絲杆傳動裝置(17)固定在一柱形筒(18)內，所述柱形筒(18)能在步進電機的驅動下通過絲杆傳動裝置(17)做上下垂直運動；所述柱形筒(18)頂端兩側垂直設有固定架，兩根上下平行設置的圓杆(19)兩端分別與固定架連接，上述動力傳動杆(9) 一端設置在兩根圓杆之間並向外延伸。
7.根據權利要求3所述的一種快速自動安平雷射掃平儀自動安平裝置，其特徵在於， 所述固定環(7)上還是有一圓弧卡件，所述雷射平面發射裝置包括一個稜鏡以及設置在圓弧卡件上的直流電機，所述稜鏡底部設有一驅動齒輪，所述直流電機輸出軸配接有一傳動齒輪，所述傳動齒輪與驅動齒輪嚙合並能帶動驅動齒輪從而帶動稜鏡旋轉。
8.根據權利要求4所述的一種快速自動安平雷射掃平儀自動安平裝置，其特徵在於， 外殼(10)安裝孔通過過盈配合固定在主軸(4)上，外殼的底部設有一端蓋，所述端蓋四周為四個螺孔(20)，通過緊固螺釘將外殼(10)固定在主軸上，所述外殼(10)上還設有一鍵槽(21)以及與鍵槽(21)配合的定位銷釘；該外殼(10)上還設有用來連結彈簧(24)的兩個環扣，彈簧(24) —端連接在環扣上，另一端栓在固定於工作檯(I)上伸出的固定杆(23)上。
9.一種權利要求I所述的快速自動安平雷射掃平儀自動安平方法，其特徵在於，包括以下步驟步驟I，紅外LED管(2 )發出紅外信號，經過玻璃水泡(3 )後，光敏二極體接收，所述光敏二極體將接收的電信號通過後級放大電路和數據採集模塊後，將數據反饋給步進電機的控制機構；步驟2，步進電機的控制機構接收到步驟I中的反饋數據後，判斷主軸是否水平，若沒有，則通過調平算法驅動兩個步進電機的進行調平，直至水平後結束。
10.一種權利要求9所述的快速自動安平雷射掃平儀自動安平方法，其特徵在於，所述的步驟2中，調平算法採用分段P調節法實現系統的安平，該控制系統中，反饋量為傳感器的輸出信號，控制量為步進電機的運動步數，系統採用的分段P調節，計算公式如下；其中~代表進給量「力傳感器的輸出電壓值，G是調節的目標電壓值；
全文摘要
本發明涉及一種快速自動安平雷射掃平儀自動安平裝置及其方法。包括基座、固定在基座上的工作檯(1)、設置在工作檯(1)上的雙軸平衡器(2)、設置在雙軸平衡器(2)上方的正切機構(3)、穿過工作檯(1)分別與所述雙軸平衡器(2)和正切機構(3)固定連接的主軸(4)、固定在主軸(4)底端的水平傳感機構和固定在主軸(4)頂端的雷射平面發射裝置；工作檯(1)上還設置有用於驅動正切機構(3)的伺服系統；正切機構(3)上還設有用於驅動雷射平面發射裝置的雷射平面驅動系統。本發明具有如下優點儀器在-10°~+10°的誤差角度範圍內，具有10″的掃平精度，且自動安平時間小於15s，達到了高效率、高精度的設計要求。
文檔編號G01C15/00GK102607538SQ20121004696
公開日2012年7月25日 申請日期2012年2月28日 優先權日2012年2月28日
發明者樂意, 徐逢秋, 李忠兵, 許賢澤 申請人:武漢大學