CN106918318A - 一种三个支点调平经纬仪的装置及调平方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及经纬仪的调平领域，特涉及一种三个支点调平经纬仪的装置及调平方法。本发明的撑腿一、撑腿二、撑腿三为正三角形设置，三个支撑点均匀的分布在经纬仪圆周的三个点上，角度检测器安装在经纬仪平台上，且角度检测器安装在精调电机一、精调电机二、精调电机三所形成正三角形的一条边的中点上。本发明具有调节速度快，调节过程中两个轴相对独立的优点，进而简化了调平的算法。
Description
技术领域
本发明涉及经纬仪的调平领域，特涉及一种三个支点调平经纬仪的装置及调平方法。
背景技术
在目前工作生产中，使用的经纬仪受地形环境影像较大，且调平过程复杂，耗时耗力，且需要对作业人员进行专业的培训后方可使用，不利于工作生产的开展。
本发明通过对经纬仪机械结构上改变，并加入高精度的步进电机，通过控制系统的精确控制，达到经纬仪的自动调平，此过程受地形环境影响较小，且不需要作业人员参与，极大的提高了工作效率及测量精度。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种三个支点调平经纬仪的装置及调平方法。本发明的撑腿一、撑腿二、撑腿三为正三角形设置，三个支撑点均匀的分布在经纬仪圆周的三个点上，角度检测器安装在经纬仪平台上，且角度检测器安装在精调电机一、精调电机二、精调电机三所形成正三角形的一条边的中点上。本发明具有调节速度快，调节过程中两个轴相对独立的优点，进而简化了调平的算法。
本发明的技术方案是：一种三个支点调平经纬仪的装置，包括撑腿一、撑腿二、撑腿三、经纬仪平台、角度检测器，撑腿一、撑腿二、撑腿三上分别设置初调电机一、初调电机二、初调电机三，经纬仪平台下侧分别通过精调电机一、精调电机二、精调电机三分别与撑腿一、撑腿二、撑腿三连接，其特征在于：所述的撑腿一、撑腿二、撑腿三为正三角形设置，三个支撑点均匀的分布在经纬仪圆周的三个点上，所述的角度检测器安装在经纬仪平台上，且角度检测器安装在精调电机一、精调电机二、精调电机三所形成正三角形的一条边的中点上。
根据如上所述的三个支点调平经纬仪的装置，其特征在于：所述的角度检测器为双轴水平传感器，其一个轴与精调电机一、精调电机二、精调电机三所形成正三角形的一条边重合，另一个轴垂直于该边。
根据如上所述的三个支点调平经纬仪的装置，其特征在于：所述的角度检测器为3轴陀螺仪。
根据如上所述的三个支点调平经纬仪的装置，其特征在于：还包括控制系统，控制系统用于检测角度检测器的信号，并通过步进电机控制模块分别控制步进电机运动。
一种三个支点调平经纬仪的调平方法，采用双轴水平传感器，双轴水平传感器的X轴与Y轴垂直，三个支点形成一个正三角形，其中两个支点形成的直线与其一个轴重合，且另一个支点在另一个轴的延长线上，其特征在于：调节过程中，个支点连线与其中一个轴平行时，当该轴倾斜时，只需要调节两个支点中的一个支点，直到满足精度；当另一个轴倾斜时，可分别调节第三支点和前两个支点，且前两个支点调节过程中，两个支点的速度相同。
本发明的有益效果是：当其中一个轴调平过程中，不会影响另一个轴的精度，相当于两个轴独立调平；三个支撑点均匀的分布在经纬仪圆周的三个点上，使平台的重心稳定；自动调平，减少了人工劳动量。
附图说明
图1为本发明工作过程原理示意图；
图2为本发明装置的俯视图；
图3为本发明装置的主视图；
图4为本发明装置的立体示意图；
图5为本发明角度检测器的安装示意图。
附图标记说明：撑腿一1、初调电机一11、精调电机一12、撑腿二2、初调电机二21、精调电机二22、撑腿三3、初调电机三31、精调电机三32、经纬仪平台4、角度检测器5。
具体实施方式
名称解释：水平传感器属于角度传感器的一种，其作用就是测量载体的水平度，又叫倾角传感器，工程上常叫水平仪或倾角仪。双轴水平传感器可以同时测量两个方向的水平角度，其一般X轴与Y轴垂直，因此可以定出整个被测面的水平度。
以下结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
如图2至图5所示，本发明的三个支点调平经纬仪的装置包括撑腿一1、撑腿二2、撑腿三3、经纬仪平台4、角度检测器5。本发明在撑腿一1、撑腿二2、撑腿三3上分别设置初调电机一11、初调电机二21、初调电机三31，通过初调电机一11、初调电机二21、初调电机三31可分别控制撑腿一1、撑腿二2、撑腿三3的长度，经纬仪平台4下侧分别通过精调电机一12、精调电机二22、精调电机三32分别与撑腿一1、撑腿二2、撑腿三3连接，通过控制精调电机一12、精调电机二22、精调电机三32可伸收可带动经纬仪平台4的上下运动。
本发明中撑腿一1、撑腿二2、撑腿三3为正三角形设置，即每两条撑腿的连线都相等，相邻两条撑腿的夹角为60°。这样设置的好处在于，三个支撑点均匀的分布在经纬仪圆周的三个点上，使平台的重心稳定，同时也便于角度检测器5的安装。
如图2和图5所示，本发明的角度检测器5安装在经纬仪平台4上，且角度检测器5安装在精调电机一12、精调电机二22、精调电机三32所形成正三角形的一条边的中点上。
本发明的角度检测器5可以采用3轴陀螺仪或双轴水平传感器，如采用3轴陀螺仪，则通过计算分别算出X轴、Y轴的角度。如MPU-6000（6050）整合了3轴陀螺仪、3轴加速器，并含可藉由第二个I2C端口连接其他厂牌之加速器、磁力传感器、或其他传感器的数位运动处理(DMP: Digital Motion Processor)硬件加速引擎，由主要I2C端口以单一数据流的形式，向应用端输出完整的9轴融合演算技术InvenSense的运动处理资料库，可处理运动感测的复杂数据，降低了运动处理运算对操作系统的负荷，并为应用开发提供架构化的API。
本发明的角度检测器5最好选用双轴水平传感器，其一个轴与精调电机一12、精调电机二22、精调电机三32所形成正三角形的一条边重合，另一个轴垂直于该边。如图5所示，双轴水平传感器的X轴与精调电机一12、精调电机二22所形成的的直线重合，精调电机三32在Y轴的延长线上，这样便于调平算法的实施，可以实现Ｘ轴Y轴控制过程中互不干扰，减小控制程序的难度，即使采用手动调节，由于其中一个轴的调节不会影响另一个轴的精度，其也可以减小调节的次数。
本发明还包括控制系统，控制系统用于检测角度检测器5的信号，并通过步进电机控制模块分别控制步进电机运动，控制系统可以为单片机或其他的工业控制芯片。其工作过程是：当角度检测器5实时检测经纬仪平台4的水平度，会将偏差信号发送给控制系统，控制系统通过对数据的计算和处理，将电机的运行速度和步数等信息发送给步进电机控制终端，由控制终端控制电机实现调平。本设备腿部的三个步进电机作用是起到粗调平，当平衡达到一定程度，利用平台上的三个小步进电机实现精调平。
本发明的步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。本发明的步进电机最好采用直线步进电机，其将电能直接转换成直线运动机械能，而不需要任何中间转换机构的传动装置。它可以看成是一台旋转电机按径向剖开，并展成平面而成。
本发明还公开了一种三个支点调平经纬仪的调平方法，其采用双轴水平传感器，其X轴与Y轴垂直，三个支点形成一个正三角形，其中两个支点形成的直线与其一个轴重合，且另一个支点在另一个轴的延长线上，如X轴与第一、第二支点的连线重合，且第二支撑点为正方向，第三支点在Y轴的延长线上且位于正方向为例对调平过程作进一步的说明。
调平过程中，如X轴倾斜，且X轴大于1度，Y轴大于1度，线调平X轴，则伸第一支点对应的初调电机一11，这样X轴的角度逐渐变小，当精度达到一定范围是，在调整精调电机一12；当Ｘ轴的精度满足精度时再调节Y轴，此时同时同速伸初调电机一11、初调电机二21，使Ｙ轴逐渐变小，当满足精度时，再同时同速伸精调电机一12、精调电机二22，当Ｙ轴达到精度要求时，停止调平。
以上方法可以归纳为，调节过程中，两个支点连线与其中一个轴平行时，当该轴倾斜时，只需要调节两个支点中的一个支点，直到满足精度，当另一个轴倾斜时，可分别调节第三支点和前两个支点，且前两个支点调节过程中，速度一致（即前两个支点认为是一个点）。这样，使三点调平过程中，无需采用特殊的算法，只需要根据角度的偏差，分别通过伸腿或收腿即可完成系统的调平，且调平精度高，调平方法简单直接，即当其中一个轴调平过程中，不会影响另一个轴的精度，相当于两个轴独立调平。
Claims (5)
1.一种三个支点调平经纬仪的装置，包括撑腿一、撑腿二、撑腿三、经纬仪平台、角度检测器，撑腿一、撑腿二、撑腿三上分别设置初调电机一、初调电机二、初调电机三，经纬仪平台下侧分别通过精调电机一、精调电机二、精调电机三分别与撑腿一、撑腿二、撑腿三连接，其特征在于：所述的撑腿一、撑腿二、撑腿三为正三角形设置，三个支撑点均匀的分布在经纬仪圆周的三个点上，所述的角度检测器安装在经纬仪平台上，且角度检测器安装在精调电机一、精调电机二、精调电机三所形成正三角形的一条边的中点上。
2.根据权利要求1所述的三个支点调平经纬仪的装置，其特征在于：所述的角度检测器为双轴水平传感器，其一个轴与精调电机一、精调电机二、精调电机三所形成正三角形的一条边重合，另一个轴垂直于该边。
3.根据权利要求1所述的三个支点调平经纬仪的装置，其特征在于：所述的角度检测器为3轴陀螺仪。
4.根据权利要求1、2或3任一项所述的三个支点调平经纬仪的装置，其特征在于：还包括控制系统，控制系统用于检测角度检测器的信号，并通过步进电机控制模块分别控制步进电机运动。
5.一种三个支点调平经纬仪的调平方法，采用双轴水平传感器，双轴水平传感器的X轴与Y轴垂直，三个支点形成一个正三角形，其中两个支点形成的直线与其一个轴重合，且另一个支点在另一个轴的延长线上，其特征在于：调节过程中，个支点连线与其中一个轴平行时，当该轴倾斜时，只需要调节两个支点中的一个支点，直到满足精度；当另一个轴倾斜时，可分别调节第三支点和前两个支点，且前两个支点调节过程中，两个支点的速度相同。
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