[發明專利]基于六軸組合傳感器的四點自動調平系統及其工作方法

有效

• 申請號: 201710542355.7
• 申請日: 2017-07-05
• 公開（公告）號: CN107168186B
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 李東民;陳志強;張硯強;李佳;馬國芳
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;G05D3/12
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 段毅凡

本發明公開了一種基于六軸組合傳感器的四點自動調平系統及其工作方法，所述的四點自動調平系統由六軸組合傳感器、執行機構、著地檢測開關、激光測距傳感器以及控制器所組成；通過六軸組合傳感器以歐拉角形式獲得當前姿態數據，用坐標變換方法計算執行機構的電缸伸出桿伸縮量，從而簡化了調平系統姿態的表示方法與伸縮量計算公式，降低了系統的設計難度，提高了系統工作效率。

技術領域

本發明屬于工作臺姿態自動調平技術領域。

技術背景

目前，為了提高施工的安全性與操作的可靠性，需要對特定工況下的施工裝置進行調平控制，如重型車輛調平、機床加工、防空火炮控制、海洋鉆井平臺、并聯機構等。

現有調平方法主要有三點調平、四點調平、六點調平法等，其中，三點調平法簡單易行，但受到外力時極易傾覆。而六點調平法算法復雜、調平工況多變，使得調平系統難以有效控制，因此，現有調平方法普遍采用四點調平法，與本申請有關的技術是四點調平法。

目前四點調平法主要技術特點是：

(1)采用傾角傳感器檢測平臺傾角。

(2)采用二維姿態檢測方法，控制四個支腿液壓缸的伸縮量以實現平臺二維姿態的調平。

(3)采用“追逐式”調平法對重型液壓平板車進行調平。

(4)采用液壓缸式調平執行機構進行調平。

(5)采用“基于PLC控制的4臺電缸”進行平臺調平。

上述四點調平法的不足是，由于檢測方法和控制方法所限，調平精度和系統工作效率低。尤其是液壓缸式調平系統，除了調平精度和系統工作效率低，所需的液壓泵站與液壓缸等設備均占地面積大，系統復雜。

去年，隨著搭載傳感器的智能手機和游戲機等設備的開發，傳感器的需求持續增加。Kionix,Inc.(總部位于美國紐約州伊薩卡)作為ROHM集團旗下的mems傳感器的領軍企業，開發出六軸加速度陀螺儀組合傳感器(3軸加速度傳感器+3軸陀螺儀傳感器)，以下簡稱“六軸組合傳感器”，它采用Kionix獨家開發的相位檢測的檢測方式。目前該傳感器還沒有用于自動調平系統的先例。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提出一種基于六軸組合傳感器的四點自動調平系統。

本發明同時提出該系統的工作方法。

為達到上述目的，本發明采取的技術方案是:

一種基于六軸組合傳感器的四點自動調平系統，其特征在于，它由六軸組合傳感器、執行機構、著地檢測開關、激光測距傳感器以及控制器所組成；

所述的執行機構為四個由伺服電動機驅動的電缸，四個電缸按矩形布置方式分別布置在被調平臺下面的四角上；

所述的六軸組合傳感器布置在被調平臺上，并且處于四個電缸對角線的交點上，用于檢測被調平臺的當前姿態和發出姿態信息；

所述的著地檢測開關安裝在電缸伸出桿端頭上，每個電缸都安裝有著地檢測開關，用于檢測電缸伸出桿與地面的接觸狀態；

所述的激光測距傳感器安裝在電缸缸體的側面，電缸伸出桿端頭上設有向外探出的測距反光擋板，并使激光束與測距反光擋板對準，用于檢測電缸伸出桿的伸縮量；

所述控制器包括調平系統的控制中樞CPU、外圍模塊和控制四個伺服電動機運轉的驅動模塊；

所述CPU是具有信息獲取、數據處理并發出控制指令作用的單片機最小系統；