具有自動調平裝置的電子經緯儀的制作方法

本發明屬于工業測量技術領域，具體涉及使用電子經緯儀測量時的精確調平裝置，該裝置適用于電子經緯儀測量前的調平過程中。

背景技術：

在航天器、飛機、船舶等制造行業中，經常需要使用電子經緯儀進行精確測量。在使用電子經緯儀測量時，首先需要對電子經緯儀進行調平，否則經緯儀的豎軸傾斜誤差會給測量結果帶來較大的誤差，具體參見《測繪工程》第20卷第4期中“經緯儀橫軸誤差對豎直觀測的影響”的相關說明。因此，在使用電子經緯儀進行測量時，需要先將其精確調平，從而確保經緯儀豎軸與測量點的鉛垂線一致，這樣才能保證測量精度。

當前經緯儀調平時，通常采用手動調節三腳架支腿和經緯儀底座上的三腳螺旋來實現，調平效率慢且精度低。隨著航天器等裝配自動化程度的提高，對測量的要求也越來越高，手動調節的精度難以實現測量的技術要求，基于此，有必要對電子經緯儀進行自動調平，從而滿足測量精度的需要。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種具有自動調平裝置的電子經緯儀。該電子經緯儀可以實時自動讀取二維水平傾角，并通過一套二維電動調平機構使經緯儀二維水平傾角為零，從而實現經緯儀自動精確調平。

本發明是通過如下技術方案實現的：

本發明具有自動調平裝置的電子經緯儀，包括帶有二維傾角傳感器的電子經緯儀，經緯儀安裝座，X向角度調整裝置，Y向角度調整裝置和控制器，電子經緯儀固定設置在經緯儀安裝座上，經緯儀安裝座底面上疊放設置X向角度調整裝置和Y向角度調整裝置，兩個角度調整裝置具有相同的內部結構且呈十字相交式，兩個角度調整裝置分別包括伺服電機、聯軸器、螺紋桿、推塊、固定導軌、具有水平上表面的頂板、具有水平下表明的底板、滑塊、斜面導軌，頂板與底板的一端通過短銷軸連接以使頂板圍繞短銷軸轉動，頂板與底板之間形成一相對空間，底板的另一端設置伺服電機，伺服電機通過聯軸器帶動螺紋桿轉動，螺紋桿與其頂端的推塊通過螺紋孔連接并推動推塊沿著其底部的固定導軌滑動，固定導軌設置在底板的上表面上，推塊上方相對位置的頂板下表面上設置斜面導軌，斜面導軌上滑動設置滑塊，推塊的前端與滑塊通過長銷軸連接，斜面導軌與頂板之間的接觸面為斜面，使得推塊帶動滑塊滑動，滑塊沿著斜面導軌的滑動從而帶動頂板繞著短銷軸轉動，完成繞X向或Y向的轉動調節；控制器分別與二維傾角傳感器、兩個角度調整裝置的伺服電機進行電連接，根據二維傾角傳感器實時測量到的二維傾角數值分別驅動兩個相應的伺服電機轉動，通過調節X向和/或Y向的角度使電子經緯儀調平。

其中，螺紋桿為梯形螺紋桿，推塊中對應的螺紋孔為梯形螺紋孔。

其中，短銷軸的中心和長銷軸的中心高度不同。

其中，梯形螺紋桿通過螺旋傳動形式，將旋轉運動轉化為推塊的直線運動。

其中，梯形螺紋桿的螺距為1.5mm，螺桿每轉動一周，頂板與底板之間夾角變化約為20″。

其中，推塊通過長銷軸帶動滑塊產生直線運動和微小轉動，長銷軸是中心到頂板及底板的距離是不變的，使得滑塊移動實現頂板與底板之間的夾角 變化，以實現水平調整。

其中，長銷軸前后移動距離為22mm，頂板與底板之間夾角變化范圍為[-5′，+5′]。

其中，伺服電機角度控制精度達到1/200轉。

與現有的電子經緯儀相比，本發明的具有自動調平裝置的帶二維傾角傳感器的電子經緯儀，可以實現經緯儀自動調平，調平精度優于1″。該裝置使用方便，可以實現電子經緯儀快速、高精度調平，從而提高了電子經緯儀的測量效率和測量精度，在航天器、飛機、船舶等裝配測量中有廣泛的應用前景，可以促進未來航天航空等大型復雜系統集成制造業的發展。

附圖說明

圖1為本發明的具有自動調平裝置的電子經緯儀結構示意圖，其中，1－帶二維傾角傳感器的電子經緯儀、2—經緯儀安裝座、3－X向角度調整裝置、4－Y向角度調整裝置、5－控制器。

圖2為本發明一實施方式的具有自動調平裝置的電子經緯儀中使用的角度調整裝置結構示意圖，其中：21－伺服電機、22—聯軸器、23－梯形螺紋桿、24－推塊、25－斜面導軌、26－滑塊、27－頂板、28－短銷軸、29－底板、30－長銷軸、31－固定導軌。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的具有自動調平裝置的電子經緯儀進行進一步說明，該說明僅僅是示例性的，并不旨在限制本發明的保護范圍。

如附圖1所示，本發明具有自動調平裝置的電子經緯儀，包括帶有二維傾角傳感器的電子經緯儀1，經緯儀安裝座2，X向角度調整裝置3，Y向角度調整裝置4和控制器5，電子經緯儀固定設置在經緯儀安裝座2上，經緯儀安裝座2底面上疊放設置X向角度調整裝置3和Y向角度調整裝置4。兩個角度調整裝置具有相同的內部結構且呈十字相交式，其中，圖2顯示了其 中使用的角度調整裝置的結構，該角度調整裝置分別包括伺服電機21、聯軸器22、梯形螺紋桿23、推塊24、固定導軌31、具有水平上表面的頂板27、具有水平下表明的底板29、滑塊26、斜面導軌25，頂板27與底板29的一端通過短銷軸28連接以使頂板27圍繞短銷軸28轉動，頂板27與底板29之間形成一相對空間，底板29的另一端設置伺服電機21，伺服電機21通過聯軸器22帶動梯形螺紋桿23轉動，梯形螺紋桿23與其頂端的推塊24通過梯形螺紋孔連接并推動推塊24沿著其底部的固定導軌31滑動，固定導軌31設置在底板29的上表面上，推塊24上方相對位置的頂板27下表面上設置斜面導軌25，斜面導軌25上滑動設置滑塊26，推塊24的前端與滑塊26通過長銷軸30連接，短銷軸28的中心和長銷軸30的中心高度不同，斜面導軌25與頂板27之間的接觸面為斜面，使得推塊24帶動滑塊26滑動，滑塊26沿著斜面導軌25的滑動從而帶動頂板27繞著短銷軸28轉動，完成繞X向或Y向的轉動調節；控制器5分別與二維傾角傳感器、兩個角度調整裝置的伺服電機進行電連接，根據二維傾角傳感器實時測量到的二維傾角數值分別驅動兩個相應的伺服電機轉動，通過調節X向和/或Y向的角度使電子經緯儀調平。

在本發明的一實施方式中，X向角度調整裝置的底板通過螺釘固定安裝在Y向角度調整裝置的頂板上表面，X向角度調整裝置與Y向角度調整裝置安裝方向互相垂直。經緯儀安裝座通過螺釘固定安裝于X向角度調整裝置的頂板上表面。也可以將X向角度調整裝置與Y向角度調整裝置的設置順序調換。

在具體的傳動過程中，X向或Y向角度調整裝置中的伺服電機21轉動時，帶動梯形螺紋桿23旋轉，梯形螺紋桿23通過螺旋傳動形式，將旋轉運動轉化為推塊24的直線運動。推塊24通過長銷軸30帶動滑塊26產生直線運動和微小轉動。由于長銷軸30中心到頂板27及底板29的距離是不變的，因此滑塊26移動會實現頂板27與底板29之間的夾角變化，從而實現水平 調整。

在一具體實施方式中，長銷軸30可以前后移動22mm，頂板27與底板29之間的夾角變化范圍為[-5′，+5′]。梯形螺紋桿3的螺距為1.5mm，螺桿每轉動一周，頂板27與底板29之間夾角變化約為20″。伺服電機21的角度控制精度可以達到1/200轉，因此該角度調整裝置理論調整精度可以達到0.1″。

使用時，帶有二維傾角傳感器的電子經緯儀1通過安裝座固定安裝在X向角度調整裝置或Y向角度調整裝置的頂板上表面上，控制器5可以實時讀取經緯儀1沿X向和Y向的傾斜角度θ_X和θ_Y。同時控制器5連接X向角度調整裝置和Y向調整裝置中的伺服電機，并控制電機轉動。控制器5實時讀取經緯儀1沿X向和Y向的傾斜角度θ_X和θ_Y，控制X向和Y向調整裝置中伺服電機轉動相應的角度，最終使電子經緯儀1的傾斜角θ_X和θ_Y分別小于1″。

使用時操作步驟如下：

1)將帶有二維電子水平傳感器的電子經緯儀固定安裝在經緯儀安裝座上。

2)將經緯儀的數據線連接到控制器上。

3)連接控制器與X向角度調整裝置和Y向角度調整裝置的線纜。

4)打開控制器，控制器自動讀取電子經緯儀沿X向和Y向的傾斜角。

5)控制器通過X向和Y向角度調整裝置，自動調整電子經緯儀安裝座的傾斜角，使電子經緯儀傾角為零。

盡管上文對本發明的具體實施方式給予了詳細描述和說明，但是應該指明的是，我們可以依據本發明的構想對上述實施方式進行各種等效改變和修改，其所產生的功能作用仍未超出說明書及附圖所涵蓋的精神時，均應在本發明的保護范圍之內。