[發(fā)明專利]一種測(cè)斜儀自動(dòng)率定裝置及率定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010441567.8
• 申請(qǐng)日: 2020-05-22
• 公開（公告）號(hào): CN111609785B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方衛(wèi)華;吳鋼;何淇;劉磊;李皓;楊浩東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 水利部南京水利水文自動(dòng)化研究所
• 主分類號(hào): G01B5/24
• 分類號(hào): G01B5/24;G01B5/245;G01B21/22
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

1.一種測(cè)斜儀自動(dòng)率定裝置，其特征在于，包括水平面率定單元和豎直面率定單元；

所述水平面率定單元包括水平轉(zhuǎn)盤以及驅(qū)動(dòng)水平轉(zhuǎn)盤在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的豎直軸驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)；

所述豎直面率定單元設(shè)于水平轉(zhuǎn)盤上且隨水平轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，所述豎直面率定單元包括測(cè)斜儀固定轉(zhuǎn)輪以及驅(qū)動(dòng)測(cè)斜儀固定轉(zhuǎn)輪在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的水平軸驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)，所述測(cè)斜儀固定轉(zhuǎn)輪上設(shè)有用于安裝測(cè)斜儀桿的測(cè)斜儀桿固定孔；

所述水平轉(zhuǎn)盤的軸線、測(cè)斜儀固定轉(zhuǎn)輪的軸線以及測(cè)斜儀桿的軸線始終相交于一點(diǎn)；

采用所述測(cè)斜儀自動(dòng)率定裝置進(jìn)行測(cè)斜儀自動(dòng)率定的方法，包括以下步驟：

將待率定的測(cè)斜儀桿安裝于測(cè)斜儀桿固定孔中，確保水平轉(zhuǎn)盤的軸線、測(cè)斜儀固定轉(zhuǎn)輪的軸線以及測(cè)斜儀桿的軸線相交于一點(diǎn)；

將測(cè)斜儀的讀數(shù)裝置、水平軸驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)和豎直軸驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)分別與計(jì)算機(jī)相連，由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)同步控制和讀數(shù)；

啟動(dòng)水平軸驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)和豎直軸驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)，根據(jù)測(cè)斜儀精度要求確定步進(jìn)角，記錄兩臺(tái)電機(jī)累計(jì)旋轉(zhuǎn)角度和測(cè)斜儀自身對(duì)應(yīng)的讀數(shù)，通過兩臺(tái)伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算測(cè)斜儀的理論測(cè)量角度，當(dāng)測(cè)斜儀的理論測(cè)量角度達(dá)到測(cè)斜儀兩倍量程時(shí)伺服電機(jī)停止前進(jìn)；

控制水平軸驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)和豎直軸驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)以步進(jìn)角反向旋轉(zhuǎn)，直至復(fù)位到初始位置；

計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算測(cè)斜儀的最大誤差或測(cè)斜儀的線性度、穩(wěn)定性及滯后參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)斜儀的自動(dòng)率定；

其中，通過兩臺(tái)伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算測(cè)斜儀的理論測(cè)量角度的公式為：

式中，α和β分別為豎直軸驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)和水平軸驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度，θ和分別為測(cè)斜儀在水平面和豎直面內(nèi)的理論測(cè)量角度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)斜儀自動(dòng)率定裝置，其特征在于，所述水平面率定單元還包括與水平轉(zhuǎn)盤固定相連的第一傳動(dòng)軸，所述第一傳動(dòng)軸與豎直軸驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)相連，所述豎直軸驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)能夠帶動(dòng)第一傳動(dòng)軸在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)斜儀自動(dòng)率定裝置，其特征在于，所述豎直面率定單元還包括與測(cè)斜儀固定轉(zhuǎn)輪固定相連的第二傳動(dòng)軸，所述第二傳動(dòng)軸與水平軸驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)相連，所述水平軸驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)能夠帶動(dòng)第二傳動(dòng)軸在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測(cè)斜儀自動(dòng)率定裝置，其特征在于，所述第二傳動(dòng)軸通過支撐架與水平轉(zhuǎn)盤連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)斜儀自動(dòng)率定裝置，其特征在于，所述水平轉(zhuǎn)盤上設(shè)有水平氣泡。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)斜儀自動(dòng)率定裝置，其特征在于，還包括控制器，所述控制器分別與水平軸驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)、豎直軸驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)以及測(cè)斜儀的讀數(shù)裝置相連。

7.一種采用權(quán)利要求1～6中任一項(xiàng)所述的測(cè)斜儀自動(dòng)率定裝置進(jìn)行測(cè)斜儀自動(dòng)率定的方法，其特征在于，包括以下步驟：

將待率定的測(cè)斜儀桿安裝于測(cè)斜儀桿固定孔中，確保水平轉(zhuǎn)盤的軸線、測(cè)斜儀固定轉(zhuǎn)輪的軸線以及測(cè)斜儀桿的軸線相交于一點(diǎn)；

將測(cè)斜儀的讀數(shù)裝置、水平軸驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)和豎直軸驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)分別與計(jì)算機(jī)相連，由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)同步控制和讀數(shù)；

啟動(dòng)水平軸驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)和豎直軸驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)，根據(jù)測(cè)斜儀精度要求確定步進(jìn)角，記錄兩臺(tái)電機(jī)累計(jì)旋轉(zhuǎn)角度和測(cè)斜儀自身對(duì)應(yīng)的讀數(shù)，通過兩臺(tái)伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算測(cè)斜儀的理論測(cè)量角度，當(dāng)測(cè)斜儀的理論測(cè)量角度達(dá)到測(cè)斜儀兩倍量程時(shí)伺服電機(jī)停止前進(jìn)；

控制水平軸驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)和豎直軸驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)以步進(jìn)角反向旋轉(zhuǎn)，直至復(fù)位到初始位置；

計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算測(cè)斜儀的最大誤差或測(cè)斜儀的線性度、穩(wěn)定性及滯后參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)斜儀的自動(dòng)率定；

其中，通過兩臺(tái)伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算測(cè)斜儀的理論測(cè)量角度的公式為：

式中，α和β分別為豎直軸驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)和水平軸驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度，θ和分別為測(cè)斜儀在水平面和豎直面內(nèi)的理論測(cè)量角度。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的測(cè)斜儀自動(dòng)率定方法，其特征在于，水平軸驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)和豎直軸驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)前進(jìn)或后退時(shí)的步進(jìn)角為測(cè)斜儀精度的1/10角度。