一種自動水平調整裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及精密測試技術及儀器領域，特別涉及一種自動水平調整裝置；包括水平臺、第一角度傳感器、第二角度傳感器、第一高度調整系統、第二高度調整系統、固定支撐系統和自動控制系統以及氣浮式基座；所述第一高度調整系統、第二高度調整系統以及固定支撐系統的底部均安裝有氣浮式基座；當水平調節裝置發生傾斜時，由水平傳感器測量獲得當前傾斜量，通過自動調節算法計算支撐電機調節量，自動控制系統驅動支撐電機運動，以調整支撐腳座作伸長或縮短，實現水平度的自動調節；同時通過引入氣浮式基座和球形支撐，將調節中的機械變形轉化成水平滑動和接觸角的變化，保證了系統在調節過程中的穩定性；適合用于作為各種精密設備的水平支撐系統。
【專利說明】一種自動水平調整裝置
【技術領域】
[0001]
本發明涉及精密測試技術及儀器領域，特別涉及一種自動水平調整裝置。
【背景技術】
[0002]隨著科學技術的快速發展，在工業儀器設備以及各種精密機械儀器的使用中，對于所使用平臺的水平度要求越來越高，例如三坐標測量機在使用前都需要將其調整至水平狀態，在水平狀態下其測量精度方可保證。比如說CT治療床對擺放水平度要求有很高的精度；但是目前的高精度水平支撐系統價格高昂；而且大部分水平支撐系統的水平調節都需要手動進行；調整精度低，調節效率較低；而且手動調節的反應及時性差，不能隨時根據傾斜狀態的變化情況，快速的將系統恢復到水平狀態下；這樣長期使用對于高精度的儀器會造成損壞。
[0003]由于上所述，急需一種低成本,高效率,高穩定性；以及使用便捷的高精度水平調節系統。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于克服現有技術中所存在的上述不足，提供一種自動水平調整裝置；解決手動水平調整結構調整效率低，調整精度差的現狀，解決已有自動姿態調整裝置結構復雜，姿態調整過程中存在支撐點水平滑動的問題；可以用于各類精密儀器的自動水平調整裝置。
[0005]為了實現上述發明目的，本發明提供了以下技術方案:
一種自動水平調整裝置，包括水平臺、第一角度傳感器、第二角度傳感器、第一高度調整系統、第二高度調整系統、固定支撐系統和自動控制系統以及氣浮式基座；所述第一高度調整系統、第二高度調整系統以及固定支撐系統將所述水平臺支撐相連；
所述第一高度調整系統、第二高度調整系統以及固定支撐系統的底部均安裝有氣浮式基座;
所述第一高度調整系統、第二高度調整系統中均包括高度調整電機，通過所述高度調整電機來調節所述第一高度調整系統、第二高度調整系統的高度，進而調整水平臺的水平度；
所述第一角度傳感器、第二角度傳感器、第一高度調整系統、第二高度調整系統以及氣浮式基座均與所述自動控制系統相連；
工作時，根據第一角度傳感器、第二角度傳感器將所探測到的傾斜角度輸入到所述自動控制系統中，所述自動控制系統根據上述傾斜角度；計算需要調節的高度值，并控制高度調整電機來調節對應高度調整系統的高度，進而達到調整水平臺的水平度的作用。
[0006]作為一種優選，所述第一高度調整系統、第二高度調整系統以及固定支撐系統與所述水平臺的相連的支撐點分別為第一支撐點、第二支撐點和第三支撐點構成一個等腰三角形；上述三個支撐點構成等腰三角形的支撐方式也最為穩定，不僅如此所述上述三個支撐點構成等腰三角形，系統的自動調節算法也最為簡單。
[0007]進一步的，所述氣浮式基座與所述自動控制系統相連；所述氣浮式基座包括氣浮塊，底座以及電磁閥門，所述氣浮塊固定在所述基座上；所述電磁閥門控制所述氣浮塊的充放氣，當需要調節所述水平臺的水平度時，所述自動控制系統先開啟所述第一高度調整系統、第二高度調整系統以及固定支撐系統底部氣浮式基座的電磁閥門，將高度調整系統整體浮起；然后控制高度調整系統電機開始運動，這樣在高度調節過程中由于第一高度調整系統、第二高度調整系統的高度變化所引起的機械變形，就轉化為第一高度調整系統、第二高度調整系統在浮式基座上的水平移動，保證了系統在調節過程中的穩定性，同時也避免了由于多次調節引起的機械變形所導致的系統老化和使用壽命降低的問題。
[0008]進一步的，所述第一高度調整系統、第二高度調整系統的高度調整過程分為粗調和微調階段，粗調階段的高度調整電機運動到位后，根據電子水平儀測量結果再進行微調，直到電子水平儀測量結果在允許閾值范圍內。
[0009]進一步的，整個高度調節過程完成以后，所述自動控制系統將高度調整系統氣浮閥門關閉，將高度調整系統整體固定在氣浮基座上，自動水平調整過程完成。
[0010]進一步的，所述第一高度調整系統、第二高度調整系統以及固定支撐系統與所述水平臺之間為球形支撐；實現系統進行新水平調節時各支撐點距離不變；球形支撐的好處在于當系統進行水平調節時，將由于第一高度調整系統、第二高度調整系統的高度變化所引起的機械變形，轉化為球形支撐柱與水平臺支撐點之間的接觸角度的變化，這樣類似于關節運動的方式，保證了系統在調節過程中的穩定性，同時也避免了由于多次調節引起的機械變形所導致的系統老化和使用壽命降低的問題。
[0011 ] 作為一種優選，所述角度傳感器為電子水平儀。
[0012]作為一種優選，所述第一角度傳感器測量傾斜方向與所述第二支撐點和第三支撐點的所在直線垂直；所述第二角度傳感器測量傾斜方向與所述第二支撐點和第三支撐點所在直線平行；
具體的，當所述第一支撐點與第二支撐點與第三支撐點所在直線之間的距離為厶時；所述第一電子水平儀測量到的傾斜角時，所述第二高度調整系統的高度調整量為。當該方向高度調整電機調整完成后，讀取另一個方向電子水平儀測量傾斜角，當所述當所述第二支撐點與第三支撐點之間的距離為4時，可以計算第二高度調整系統的高度調整量為；根據上述調整量調整之后進入微調階段重新測量傾斜角和傾斜角，并自動控制系統根據測量的傾斜角再次調節所述第一和第二高度支撐系統的高度；反復進行上述步驟多次，直到測量的傾斜角度結果在允許閾值范圍內。另外上述高度調整量也可以通過坐標系變化計算得出，在此不再贅述。
[0013]與現有技術相比，本發明的有益效果:本自動水平調整裝置；包括水平臺、第一角度傳感器、第二角度傳感器、第一高度調整系統、第二高度調整系統、固定支撐系統和自動控制系統以及氣浮式基座；所述第一高度調整系統、第二高度調整系統以及固定支撐系統將所述水平臺支撐相連；本發明通過兩個高度調整系統即可實現水平調整，結構簡單，控制容易。通過引入氣浮式基座和球形支撐，將調節中的機械變形轉化成水平滑動和接觸角的變化，保證了系統在調節過程中的穩定性，同時也避免了由于多次調節引起的支撐腳座滑動以及支撐系統的機械變形所導致的系統老化和使用壽命降低的問題。使用自動水平調整裝置可以實現精密測量儀器的自動水平調整，避免了在使用過程中由于儀器傾斜造成的測量誤差，提高測量儀器的測量穩定性。
[0014]【專利附圖】
【附圖說明】:
圖1為本自動水平調整裝置結構示意圖。
[0015]圖2為本自動水平調整裝置結構圖以及連接關系圖。
[0016]圖3為本自動水平調整裝置支撐點關系圖。
[0017]圖4為本自動水平調整裝置支撐點關系投影及角度傳感器安裝方向示意圖。
[0018]圖5為水平調整裝置高度調節位置變化示意圖。
[0019]圖6為本自動水平調整裝置所使用球形支撐示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合試驗例及【具體實施方式】對本發明作進一步的詳細描述。但不應將此理解為本發明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本
【發明內容】
所實現的技術均屬于本發明的范圍。
[0021]本發明的目的在于克服現有技術中所存在的上述不足，提供一種自動水平調整裝置；解決手動水平調整結構調整效率低，調整精度差的現狀，解決已有自動姿態調整裝置結構復雜，姿態調整過程中存在支撐點水平滑動的問題；可以用于各類精密儀器的自動水平調整裝置。
[0022]為了實現上述發明目的，本發明提供了以下技術方案:
一種自動水平調整裝置，如圖1所示，包括水平臺1、第一角度傳感器2、第二角度傳感器3、第一高度調整系統4、第二高度調整系統5、固定支撐系統6和自動控制系統以及氣浮式基座；所述第一高度調整系統4、第二高度調整系統5以及固定支撐系6統將所述水平臺I支撐相連；
所述第一高度調整系統4、第二高度調整系統5以及固定支撐系統6的底部均安裝有氣浮式基座；所述氣浮式基座包括氣浮塊7，電磁閥和底座8 ;所述氣浮式塊7安裝于所述底座8之上；所述電磁閥控制氣浮塊的充放氣。
[0023]所述第一高度調整系統、第二高度調整系統中均包括高度調整電機，通過所述高度調整電機來調節所述第一高度調整系統、第二高度調整系統的高度，進而調整水平臺的水平度；
如圖2所示，所述第一角度傳感器2、第二角度傳感器3、第一高度調整系統4、第二高度調整系統5以及氣浮式基座均7與所述自動控制系統相連；
工作時，根據第一角度傳感器2、第二角度傳感器3將所探測到的傾斜角度輸入到所述自動控制系統中，所述自動控制系統根據上述傾斜角度；計算需要調節的高度值，并控制高度調整電機來調節對應高度調整系統的高度，進而達到調整水平臺的水平度的作用。
[0024]作為一種優選，所述第一高度調整系統、第二高度調整系統以及固定支撐系統與所述水平臺的相連的支撐點分別為第一支撐點A、第二支撐點B和第三支撐點C構成一個等腰三角形(如圖1、圖3、圖4所示；其中圖4為上述支點的位置關系投影圖)；上述三個支撐點形成等腰三角形的支撐方式最為穩定，而且上述三個支撐點構成等腰三角形的支撐方式也最為穩定，不僅如此所述上述三個支撐點構成等腰三角形，系統的自動調節算法也最為簡單。
[0025]進一步的，所述氣浮式基座與所述自動控制系統相連；所述氣浮式基座包括電磁閥門，當需要調節所述水平臺的水平度時，所述自動控制系統先開啟所述第一高度調整系統、第二高度調整系統以及固定支撐系統底部氣浮式基座的電磁閥門，將高度調整系統整體浮起；然后控制高度調整系統電機開始運動，這樣在高度調節過程中由于第一高度調整系統、第二高度調整系統的高度變化所引起的機械變形(如圖5所示，以第一支撐點A的位置變化示意，高度調節過程中位置由A變成Al的過程中，系統的機械變形如圖5所示)，就轉化為第一高度調整系統、第二高度調整系統在浮式基座上的水平移動，保證了系統在調節過程中的穩定性，同時也避免了由于多次調節引起的機械變形所導致的系統老化和使用壽命降低的問題。
[0026]水平調節時，為了避免支撐不穩定的情況發生，當調節第一高度調整系統的支撐高度時，需關閉第二高度調整系統的底部氣浮式基座的電磁閥門；當調節第二高度調整系統的支撐高度時，需關閉第一高度調整系統的底部氣浮式基座的電磁閥門。這樣既保證立刻調節的系統平穩，由保證了調節的靈活性。
[0027]進一步的，所述第一高度調整系統、第二高度調整系統的高度調整過程分為粗調和微調兩個階段，粗調階段的高度調整電機運動到位后，根據電子水平儀測量結果再進行微調，直到電子水平儀測量結果在允許閾值范圍內。
[0028]進一步的，整個高度調節過程完成以后，所述自動控制系統將高度調整系統氣浮閥門關閉，將高度調整系統整體固定在氣浮基座上，自動水平調整過程完成。
[0029]進一步的，所述第一高度調整系統、第二高度調整系統以及固定支撐系統與所述水平臺之間為球形支撐(球形支撐的示意圖如圖6所示，其中標記9為球形支撐柱示意圖，標記10為水平臺I的支撐點接觸部分示意圖；應該理解所有附圖均為示意性的，不代表實際尺寸)；實現系統進行新水平調節時各支撐點距離不變；球形支撐的好處在于當系統進行新水平調節時，將由于第一高度調整系統、第二高度調整系統的高度變化所弓I起的機械變形，轉化為球形支撐柱與水平臺支撐點之間的接觸角度變化，這樣類似于關節運動的方式，保證了系統在調節過程中的穩定性，同時也避免了由于多次調節引起的機械變形所導致的系統老化和使用壽命降低的問題。
[0030]作為一種優選，所述角度傳感器為電子水平儀。
[0031]作為一種優選，如圖4所示，所述第二角度傳感器測量傾斜方向與所述第三支撐點和第二支撐點的所在直線平行；所述第一角度傳感器測量傾斜方向與所述第三支撐點和第二支撐點所在直線垂直；
具體的，如圖4所示，當所述第一支撐點A與所述第三支撐點C與第二支撐點B所在直線之間的距離為Λ時(圖3、圖4中A，D兩點之間的距離)；所述第一角度傳感器(第一電子水平儀)測量到的傾斜角時，此時所述第一高度調整系統的高度調整量為。當該方向高度調整電機調整完成后，讀取另第二角度傳感器(第二電子水平儀)測量傾斜角，當所述第三支撐點與第二支撐點之間的距離為4時，可以計算第二高度調整系統的高度調整量為；根據上述調整量調整之后進入微調階段重新測量傾斜角和傾斜角，并自動控制系統根據測量的傾斜角再次調節所述第一和第二高度支撐系統的高度；反復進行上述步驟多次，直到測量的傾斜角度結果在允許閾值范圍內。另外上述高度調整量也可以通過坐標系變化計算得出，在此不再贅述。
[0032]總之，本自動水平調整裝置；包括水平臺、第一角度傳感器、第二角度傳感器、第一高度調整系統、第二高度調整系統、固定支撐系統和自動控制系統以及氣浮式基座；所述第一高度調整系統、第二高度調整系統以及固定支撐系統將所述水平臺支撐相連；本發明通過兩個高度調整系統即可實現水平調整，結構簡單，控制容易。通過引入氣浮式基座和球形支撐，將調節中的機械變形轉化成水平滑動和接觸角的變化，保證了系統在調節過程中的穩定性，同時也避免了由于多次調節引起的支撐腳座滑動以及支撐系統的機械變形所導致的系統老化和使用壽命降低的問題。使用自動水平調整裝置可以實現精密測量儀器的自動水平調整，避免了在使用過程中由于儀器傾斜造成的測量誤差，提高測量儀器的測量穩定性。
[0033]以上實施例僅用以說明本發明而并非限制本發明所描述的技術方案，盡管本說明書參照上述的各個實施例對本發明已進行了詳細的說明，但本發明不局限于上述【具體實施方式】，因此任何對本發明進行修改或等同替換；而一切不脫離發明的精神和范圍的技術方案及其改進，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
【權利要求】
1.一種自動水平調整裝置，其特征是，包括水平臺、第一角度傳感器、第二角度傳感器、第一高度調整系統、第二高度調整系統、固定支撐系統、自動控制系統以及氣浮式基座；所述第一高度調整系統、第二高度調整系統以及固定支撐系統將所述水平臺支撐相連； 所述第一高度調整系統、第二高度調整系統以及固定支撐系統的底部安裝有氣浮式基座； 所述第一高度調整系統、第二高度調整系統中均包括高度調整電機，通過所述高度調整電機來調節所述第一高度調整系統、第二高度調整系統的高度，進而調整水平臺的水平度； 所述第一角度傳感器、第二角度傳感器、第一高度調整系統、第二高度調整系統以及氣浮式基座均與所述自動控制系統相連； 工作時，所述自動控制系統根據第一角度傳感器、第二角度傳感器所探測到的傾斜角度，控制高度調整電機來調節對應高度調整系統的高度，進而達到調整水平臺的水平度的作用。
2.如權利要求1所述的自動水平調整裝置，其特征是，所述第一高度調整系統、第二高度調整系統以及固定支撐系統與所述水平臺的相連的支撐點分別為第一支撐點、第二支撐點和第三支撐點，所述第一支撐點、第二支撐點和第三支撐點呈一個等腰三角形分布。
3.如權利要求2所述的自動水平調整裝置，其特征是，所述氣浮式基座與所述自動控制系統相連；所述氣浮式基座包括電磁閥門。
4.如權利要求3所述的自動水平調整裝置，其特征是，所述第一高度調整系統、第二高度調整系統的高度調整過程分為粗調和微調階段。
5.如權利要求4所述的自動水平調整裝置，其特征是，所述第一高度調整系統、第二高度調整系統以及固定支撐系統與所述水平臺之間為球形支撐。
6.如權利要求5所述的自動水平調整裝置，其特征是，所述第一角度傳感器和第二角度傳感器為電子水平儀。
7.如權利要求6所述的自動水平調整裝置，其特征是，所述第二角度傳感器測量傾斜方向與所述第二支撐點和第三支撐點的所在直線平行；所述第二角度傳感器測量傾斜方向與所述第二支撐點和第三支撐點所在直線垂直。
【文檔編號】G01D11/30GK104482951SQ201410842932
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月30日 優先權日:2014年12月30日
【發明者】張白, 康學亮, 潘俊濤 申請人:北方民族大學