[發明專利]一種無線傾角儀標定系統

在審

• 申請號: 202210980447.4
• 申請日: 2022-08-16
• 公開（公告）號: CN115060294A
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 王峰;雷彬;羅治;童志峰;崔勇
• 申請（專利權）人: 中大智能科技股份有限公司;湖南中云科技有限公司
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G01C9/00
• 代理公司: 湖南正則奇美專利代理事務所(普通合伙) 43105
• 代理人: 張繼綱

1.一種無線傾角儀標定系統，其特征在于，包括上位機、PLC控制器、參數采集模塊、參數分析模塊、機架、步進電機、中控旋轉平臺、轉接板、標定板以及無線傾角儀；

所述上位機用于發送脈沖指令至PLC控制器；所述PLC控制器用于將脈沖指令發送給步進電機驅動器，以驅動步進電機旋轉；并將旋轉運動傳遞給中控旋轉平臺，帶動中控旋轉平臺以預設標準速度作旋轉運動，實現無線傾角儀角度的傾斜；

當中控旋轉平臺以預設標準速度作旋轉運動時，所述參數分析模塊用于對步進電機的運行參數數據進行預警分析，以及時提醒工作人員對步進電機進行檢修，避免影響無線傾角儀的標記工作；

其中，無線傾角儀的具體標記過程為：

先將無線傾角儀的Y軸朝中控旋轉平臺的方向，標定無線傾角儀繞Y軸順、逆時針各旋轉90度，再繞Y軸旋轉180度，采集此時三個位置的加速度計三軸加速度測量值；再將無線傾角儀轉90度，使無線傾角儀的X軸朝中控旋轉平臺的方向，標定無線傾角儀繞X軸順、逆時針各旋轉90度，再繞X旋轉180度，采集此時三個位置的加速度計三軸加速度測量值；實現單軸轉臺自動標定無線傾角儀的X軸和Y軸共六個傾斜角度的快速標定，建立誤差標定模型，得到三軸加速度標定公式并對加速度計進行標定；

將無線傾角儀標定系統固定在高低溫試驗箱內，建立傾角誤差與溫度之間的函數關系，得到溫度補償公式，實現無線傾角儀溫度補償的標定。

2.根據權利要求1所述的一種無線傾角儀標定系統，其特征在于，其中，中控旋轉平臺的旋轉角度的獲取方法為：

將中控旋轉平臺的減速比標記為i，步距角標記為α；將PLC控制器發送的脈沖數標記為M，將步進電機驅動器細分等份為N，記中控旋轉平臺的旋轉角度為θ，則θ=(α×M)/(i×N)。

3.根據權利要求1所述的一種無線傾角儀標定系統，其特征在于，所述中控旋轉平臺以預設標準速度作旋轉運動，具體為：

通過轉速傳感器采集中控旋轉平臺的實際旋轉速度；

所述PLC控制器用于將實際旋轉速度與預設標準速度相比較；若速度誤差大于預設差值范圍，則反饋脈沖調整信號至上位機，對上位機輸出的脈沖指令進行調整；具體調整內容包括脈沖發送的頻率和個數；使得中控旋轉平臺以預設標準速度作旋轉運動。

4.根據權利要求1所述的一種無線傾角儀標定系統，其特征在于，所述參數采集模塊為與步進電機相連接的傳感器組，用于采集步進電機的運行參數數據，并將采集的運行參數數據傳輸至參數分析模塊進行綜合分析；所述傳感器組包括電壓傳感器、電流傳感器、轉速傳感器、振動傳感器和溫度傳感器；所述運行參數數據包括流經步進電機的實時電流、實時電壓以及步進電機的旋轉速度、振動頻率和實時溫度。

5.根據權利要求4所述的一種無線傾角儀標定系統，其特征在于，所述參數分析模塊的具體分析步驟為：

S1：獲取運行參數數據中對應的實時電流、實時電壓、旋轉速度、振動頻率和實時溫度，并依次標記為DL、DY、ZS、ZD以及WT；

利用公式YX=DL×b1+DY×b2+ZS×b3+ZD×b4計算得到步進電機的運行系數YX，其中b1、b2、b3、b4均為系數因子；

S2：建立第一分析數組；第一分析數組包括同一時刻獲取的步進電機的運行系數YX和實時溫度WT；以運行系數YX為自變量，實時溫度WT為因變量建立步進電機的運行曲線，對運行曲線進行求導獲取運行導數曲線；

S3：獲取運行導數曲線中導數為0的點并標記為駐點；將相鄰兩個駐點對應的運行系數的采集時刻進行時間差計算得到駐變時長ZT；

駐變時長ZT與預設時長閾值相比較；若駐變時長ZT≥時長閾值，且此時的實時溫度WT1滿足(RT-μ)≤WT1≤(RT+μ)；則判定此時步進電機運行正常；否則步進電機運行異常；生成異常信號；其中RT為步進電機對應的預設溫度閾值；μ為補償因子；所述參數分析模塊用于將異常信號傳輸至PLC控制器，所述PLC控制器用于接收異常信號后控制步進電機停機，并驅動控制報警模塊發出警報，以提醒工作人員對步進電機進行檢修。