專利名稱：新型傾角儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種測量儀器領域，特別是涉及一種使用光學測量的新型傾角儀。
背景技術：
目前，傾角測量的技術有兩種一種為傳統的水泡式角度測量顯示裝置，是通過看水泡確定角度，缺點是測量不準確，讀數困難；另一種為數字傾角測量儀，角度讀取方便， 但現有的數字傾角儀一般都是使用傾角傳感器將角度轉化為電壓信號，然后通過AD轉換得出角度的數值，由于傾角傳感器價格較貴，一般在幾十元到上百元，導致整體儀器價格很高，不易普及。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種價格低廉的新型傾角儀。為實現上述目的，本實用新型的技術解決方案是本實用新型是一種新型傾角儀，它主要由外殼、圓盤、配重塊、凸透鏡、發光管組成；所述的圓盤通過穿設于中心的轉軸可旋轉的安裝在外殼內，配重塊偏心安裝在圓盤上， 凸透鏡設置在圓盤盤面的一側，發光管與圓盤盤面相對。本實用新型還包括光學傳感器、感光元件、支撐體、支撐件、顯示屏、電路板、按鍵； 所述的支撐體和支撐件安裝在外殼內，在支撐體與支撐件之間形成一個容置腔，所述的圓盤通過穿設于中心的轉軸可旋轉的安裝在支撐體上且位于容置腔內；在支撐件的上部開設一通孔，所述的凸透鏡安裝在支撐件的上部且與通過支撐件上的通孔與圓盤的上部盤面相對；所述的光學傳感器、感光元件、發光管安裝在電路板上且感光元件和發光管位于凸透鏡的一側，圓盤位于凸透鏡的另一側，感光元件安裝在發光管發出光線、經圓盤盤面反射穿過凸透鏡的光線軌跡上；所述的按鍵安裝在外殼上且其內端與電路板頂靠；所述的顯示屏安裝在外殼上且通過信號線連接電路板。所述的支撐件上、用于安裝凸透鏡的一個安裝面為反光面，該反光面與發光管相對。所述的外殼的底面為測量面。采用上述方案后，由于本實用新型使用光學傳感器， 成本低廉，測量精度可以按需求調節。本發明使用光學傳感器與偏重圓盤的相對運動完成傾角的測量。通過計算偏重圓盤與光學傳感器相對運動的位移，由電路板上的控制模塊將相對位移點數轉換為角度值，由于光學傳感器價格低廉(零售不到2元)，所以可以大大降低整機成本，如果批量生產，整機成本更低(可以控制在6元以下)。
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的說明。
圖1是本實用新型的正面剖視圖；[0011]圖2是本實用新型的側面剖視圖；圖3是本實用新型的外形示意圖；圖4是本實用新型電路板的電路圖；圖5是本實用新型的原理圖。
具體實施方式
如圖1、圖2所示，本實用新型是一種新型傾角儀，它主要由外殼1、支撐體2、支撐件3、圓盤4、配重塊5、凸透鏡6、發光管7、光學傳感器8、感光元件9、顯示屏10、電路板20、 按鍵30組成。所述的外殼1為一個矩形殼體，其底面11為測量面。所述的支撐體2和支撐件3安裝在外殼1內，在支撐體2與支撐件3之間形成一個容置腔21。所述的圓盤4為塑料圓盤4，其通過穿設于中心的轉軸41 (金屬銅軸)可旋轉的穿設于支撐體2的中部且位于容置腔21內。在支撐件3的上部開設一通孔31，所述的凸透鏡6安裝在支撐件3的上部且與通過支撐件3上的通孔31與圓盤4的上部作為反射面42的盤面相對，支撐件3上、用于安裝凸透鏡6的一個安裝面32為反光面32，該反光面 32與發光管7相對。為了制造方便凸透鏡6與反光面32為一體。所述的光學傳感器8、感光元件9、發光管7安裝在電路板20上，裝配時，感光元件 9和發光管7位于凸透鏡6的一側，圓盤4位于凸透鏡6的另一側，感光元件9與發光管7 的相對位置為感光元件9應安裝在發光管7發出的光線、經圓盤4盤面反射穿過凸透鏡6 的光線軌跡上，以便光學傳感器8捕捉到圓盤4相對自身的微小圖像變化并將此變化傳送給感光元件9。所述的配重塊5為一個小銅塊，偏心卡置在在圓盤4上，S卩，配重塊5卡置在在圓盤4的上半部或下半部上，使得配重塊5始終指向地面。偏重圓盤4 一半的重量遠遠大于另一半重量，圓盤4豎直安裝在外殼1中，可以相對與外殼1殼體轉動。由于重力的作用， 圓盤4質量大的一邊始終垂直指向地面。圓盤4面向凸透鏡6的一面表面有不規則紋理， 這樣光學傳感器8更容易感知圓盤4與其自身的相對運動。所述的按鍵30安裝在外殼1的殼體面板上且其內端與電路板20頂靠；所述的顯示屏10安裝在外殼的殼體面板上且通過信號線連接電路板20。所述的電路板20主要由控制電路201、IXD顯示電路202、光學傳感器電路203、紅外發光管電路204、按鍵電路205、電源電路206和電源開關電路207組成。本實用新型的工作原理如圖2參考圖5所示，紅外發光管7將紅外線照射在面向光學傳感器8對應的圓盤4位置，光學傳感器8通過接收反射的紅外線感知圓盤4狀態，當本實用新型測量目標對象時，本實用新型機身與偏重圓盤4發生相對運動，這時光學傳感器8將捕捉到圓盤4相對自身的微小位置變化，從而產生位移點數信息。控制電路201快速讀取該信息并進行處理， 將其轉化為對應的傾角值后向LCD顯示屏10輸出，從而完成傾角的測量。所述的樹脂凸透鏡6將紅外發光管7發射的光線通過反光面32反射到偏重圓盤 4上部的反射面42，然后通過凸透鏡6將圓盤4被照射部分的圖像成像到光學傳感器8內部的感光元件9上。
4[0025]光學傳感器8會實時對偏重圓盤4面向光學傳感器8的平面進行“攝像”。當傾角儀測量角度時，圓盤4與光學傳感器8發生相對運動，傳感器8內部的DSP (數字信號處理器)芯片，對連續拍攝的圖片進行對比分析，從而確定偏重圓盤4與光學傳感器8的相對運動方向和位移，并將該位移對應的點數值進行輸出。如圖4參考圖2所示，為傾角儀數字電路原理圖。1.在測量開始時，先將本實用新型放于水平面上，按kro鍵進行歸零。kro對應按鍵電路205中的keyl鍵，當該鍵按下后，控制電路201 (控制模塊為AT89C52單片機)通過Pl. 5 口得以感知，并將自己內存中記錄角度的寄存器設置為0.2.然后將本實用新型放于被測物體上，這時光學傳感器8與偏重圓盤4發生相對運動，并通過串行IO 口 SDIO將位移點數傳送到控制電路201的P1.3 口。控制模塊基于 Za= KXcoimt公式，將位移點數轉化為相應的角度，并將該角度存儲在寄存器中，最后通過Ρ2.(ΓΡ2. 7 口將寄存器中的角度值輸出到IXD進行顯示。當IXD顯示的角度讀數穩定后，可以按Hold鍵(對應按鍵電路205中的key2鍵)將LCD讀數進行鎖定，此時用戶可以方便地讀取最終的測量角度。當再次按下Hold鍵時，控制模塊重新開始向LCD上更新角度數據，用戶可以重新開始其他測量。4.具體實施時，光學傳感器8使用MX8620，光學透鏡使用樹脂透鏡，控制模塊使用單片機AT89C52，IXD顯示屏10使用16X02點陣IXD。使用方法如圖3參考圖2所示，當使用傾角儀時，首先將其放在水平面上校準。按^ro鍵， 此時系統將光學傳感器8與偏重圓盤4的相對位置作為0度的基準。然后使用本實用新型的測量面11對所要測量的對象進行測量，只要將測量面11貼在被測試物體的傾角邊上即可。測量時由于測量儀內部的偏重圓盤4質量大的一側始終指向地面，所以偏重圓盤4仍保持0度時的基準狀態。本實用新型的機身放于被測對象上，所以相對于原始的0度基準發生了變化。這時光學傳感器8感應到偏重圓盤4與自己發生了位置的變化。將產生位移變化的數值發送給控制電路201，控制電路201將收到的位移變化值通過計算轉化為本實用新型測量面11與水平方向的角度值，然后通過LCD顯示屏10顯示。如果僅僅要測試兩個對象之間的相對傾角，可以在對象1上按^ro鍵進行校準， 然后在對象2上進行測量，這時的測量值就為兩個對象之間的相對傾角。當測量完成后，讀取角度時，可以按Hold鍵，將當前測量的結果進行鎖定，以便于讀數，這時IXD顯示屏10屏幕上有Hold標志；再次按Hold鍵，控制電路201將解除鎖定。
權利要求1.一種新型傾角儀，其特征在于它主要由外殼、圓盤、配重塊、凸透鏡、發光管組成； 所述的圓盤通過穿設于中心的轉軸可旋轉的安裝在外殼內，配重塊偏心安裝在圓盤上，凸透鏡設置在圓盤盤面的一側，發光管與圓盤盤面相對。
2.根據權利要求1所述的新型傾角儀，其特征在于它還包括光學傳感器、感光元件、 支撐體、支撐件、顯示屏、電路板、按鍵；所述的支撐體和支撐件安裝在外殼內，在支撐體與支撐件之間形成一個容置腔，所述的圓盤通過穿設于中心的轉軸可旋轉的安裝在支撐體上且位于容置腔內；在支撐件的上部開設一通孔，所述的凸透鏡安裝在支撐件的上部且與通過支撐件上的通孔與圓盤的上部盤面相對；所述的光學傳感器、感光元件、發光管安裝在電路板上且感光元件和發光管位于凸透鏡的一側，圓盤位于凸透鏡的另一側，感光元件安裝在發光管發出光線、經圓盤盤面反射穿過凸透鏡的光線軌跡上；所述的按鍵安裝在外殼上且其內端與電路板頂靠；所述的顯示屏安裝在外殼上且通過信號線連接電路板。
3.根據權利要求1所述的新型傾角儀，其特征在于所述的支撐件上、用于安裝凸透鏡的一個安裝面為反光面，該反光面與發光管相對。
4.根據權利要求1所述的新型傾角儀，其特征在于所述的外殼的底面為測量面。
專利摘要本實用新型公開了一種新型傾角儀，它主要由外殼、圓盤、配重塊、凸透鏡、發光管組成；所述的圓盤通過穿設于中心的轉軸可旋轉的安裝在外殼內，配重塊偏心安裝在圓盤上，凸透鏡設置在圓盤盤面的一側，發光管與圓盤盤面相對。由于本實用新型使用光學傳感器，成本低廉，測量精度可以按需求調節。本實用新型使用光學傳感器與偏重圓盤的相對運動完成傾角的測量。通過計算偏重圓盤與光學傳感器相對運動的位移，由電路板上的控制模塊將相對位移點數轉換為角度值，由于光學傳感器價格低廉，所以可以大大降低整機成本，如果批量生產，整機成本更低。
文檔編號G01C9/02GK202013189SQ20112001513
公開日2011年10月19日 申請日期2011年1月18日 優先權日2011年1月18日
發明者于孝輝, 劉陽 申請人:廈門理工學院