CN101847448B - 自动调平装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动调平装置及方法。该自动调平装置包括：水平检测模块，设置在载物平台上，实时检测载物平台的水平偏移度，并产生电信号；处理模块，与水平检测模块连接，对电信号进行处理，并产生驱动控制信号；调节模块，与处理模块连接，根据驱动控制信号，进行水平调节。本发明自动调平装置及方法通过实时检测载物平台的水平偏移情况，并根据载物平台的倾斜度，产生相应的驱动控制信号，动态地调整载物平台，从而保证了载物平台一直处于水平状态。

Description

自动调平装置及方法

技术领域

本发明涉及控制调节技术领域，特别涉及一种自动调平装置及方法。

背景技术

随着科学技术的迅速发展，人们对仪器设备工作的高精度要求已越来越高，尤其在对水平度方面的要求。特别是在物理科学实验、土木测量方面以及临床医学方面往往要求一个相当精准的水平状况。例如，临床医学领域的放射性治疗技术中，CT治疗床的摆位要求很高的精度。CT治疗床的摆位精度，直接影响着放射性治疗的效果。

但是，现有的水平调节技术通过设置在仪器设备支座上的水平调节装置(例如，螺旋升降调节机构)对仪器设备支座进行手动调节。但是，这种调节方法不但使得操作不方便，而且控制精度也很难保证。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种自动调平装置及方法，旨在提高精密仪器测量时的水平调整效率。

本发明自动调平装置包括：

水平检测模块，设置在载物平台上，实时检测载物平台的水平偏移度，并产生电信号；

处理模块，与水平检测模块连接，对电信号进行处理，并产生驱动控制信号；

调节模块，与处理模块连接，根据驱动控制信号，进行水平调节。

优选地，上述水平检测模块包括：

角规，固定安装在载物平台的侧边；

重心稳定仪，活动安装在载物平台的侧边，且重心稳定仪的中心点与角规的中心点重合。

优选地，上述角规上均匀分布有光栅传感器，根据重心稳定仪在角规上移动的位移产生电信号。

优选地，上述处理模块包括：

角度计算单元，根据电信号，获得载物平台的倾斜度；

位移计算单元，根据载物平台的倾斜度，获得载物平台的偏移调节量；

驱动控制单元，根据载物平台的偏移调节量，产生驱动控制信号。

优选地，上述调节模块包括：

液压调节泵，位于载物平台的中心位置；

至少两液压调节装置，均匀设置于载物平台下方，用于支撑载物平台；所述液压调节装置分别通过液压管与液压调节泵连通；

调节阀，与液压调节装置适配，分别设置于液压调节泵与液压调节装置之间，根据驱动控制单元的驱动控制信号的驱动而开启或者关闭。

优选地，上述驱动控制单元还用于判断载物平台的倾斜度是否大于或等于预设倾斜度，当载物平台的倾斜度大于或等于预设倾斜度时，则产生紧急控制信号。

优选地，上述调节模块还包括：

紧急制动器，均匀设置于载物平台上，包括：

制动开关，接收驱动控制单元产生的紧急控制信号，并根据紧急控制信号的驱动由关闭状态转为开启状态；

制动内棒，收容在制动腔内，根据制动开关的开启，由制动腔内弹出，紧急支撑载物平台。

本发明还提供一种自动调平方法，包括以下步骤：

实时检测载物平台的水平偏移度，并产生电信号；

对电信号进行处理，并产生驱动控制信号；

根据驱动控制信号，进行水平调节。

优选地，上述对电信号进行处理，并产生驱动控制信号的步骤具体为：

根据电信号，获得载物平台的倾斜度；

根据载物平台的倾斜度，获得载物平台的偏移调节量；

根据载物平台的偏移调节量，产生驱动控制信号。

优选地，上述根据电信号，获取载物平台的倾斜度的步骤与上述根据载物平台的倾斜度，获得载物平台的偏移调节量的步骤之间还包括：

判断载物平台的倾斜度是否大于或等于预设倾斜度；

当载物平台的倾斜度大于或等于预设倾斜度时，产生紧急控制信号，以启动紧急制动器，紧急支撑载物平台。

本发明自动调平装置及方法通过实时检测载物平台的水平偏移情况，并根据载物平台的倾斜度，产生相应的驱动控制信号，动态地调整载物平台，从而保证了载物平台一直处于水平状态。

附图说明

图1是本发明自动调平装置一实施例的结构示意图；

图2是上述实施例中水平检测模块的结构示意图；

图3是上述实施例中处理模块的结构示意图；

图4是上述实施例中调节模块的结构示意图；

图5是本发明自动调平装置另一实施例的结构示意图；

图6是上述实施例中紧急制动器的结构示意图；

图7是本发明自动调平方法一实施例的流程示意图；

图8是上述实施例中对电信号进行处理，并产生驱动控制信号的步骤的流程示意图；

图9是本发明自动调平方法另一实施例的流程示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为本发明自动调平装置一实施例的结构示意图。

本实施例自动调平装置包括：

水平检测模块10，设置在载物平台2上，实时检测载物平台2的水平偏移度，并产生电信号；

处理模块20，与水平检测模块10连接，对电信号进行处理，并产生驱动控制信号；

调节模块30，与处理模块20连接，根据驱动控制信号，进行水平调节。

上述水平检测模块10为若干个，可以对称或不对称地安装在载物平台2侧边上，用于实时检测载物平台2的水平偏移情况，并产生电信号。如图2所示，本实施例水平检测模块10优选为水平检测仪，包括角规11和重心稳定仪12。角规11固定安装在载物平台2的侧边，呈半圆弧形，且角规11上均匀设置有光栅传感器。重心稳定仪12包括重心偏移指针121、重心稳定锤122。重心稳定仪12活动安装在载物平台2的侧边，且重心稳定仪12的中心点与角规11的中心点重合。当载物平台2发生倾斜时，角规11随载物平台2的倾斜而绕角规11的中心点转动，而重心稳定锤122在重力作用下一直保持不动。因此，角规11与重心偏移指针121，形成一定的夹角θ，此时光栅传感器则根据重心偏移指针121在角规11上滑过的位移，得出角规11的偏移量，并将偏移量转化为电信号。

上述水平检测仪中利用光栅传感器来测量角规11的偏移量，当然也可以为其他的检测装置。例如，通过角度传感器感应载物平台2的倾斜度，并产生电信号。

结合图3，上述处理模块20包括：

角度计算单元21，根据电信号，计算载物平台2的倾斜度；

位移计算单元22，根据载物平台2的倾斜度，计算载物平台2的偏移调节量；

驱动控制单元23，根据载物平台2的偏移调节量，产生驱动控制信号。

根据电信号，已知角规11的偏移量为L，角规11的半径固定为R。由圆周定理可得：

...................................公式1

则上述角度计算单元21根据公式1，可以得出角规11偏移的角度θ，即载物平台2的倾斜度。

已知载物平台2的倾斜度为θ，角规11的中心点至载物平台2垂直侧边的长度为B2，由正切定理可得：

C2＝B2*tgθ.........................................公式2

则上述位移计算单元22根据公式2，可以得出载物平台2的偏移调节量C2。

上述驱动控制单元23则根据位移计算单元22得出的偏移调节量C2，产生驱动控制信号，使得调节模块30根据该驱动控制信号进行水平调节。

参照图4，上述调节模块30包括：

液压调节泵31，位于载物平台2的中心位置；

液压调节装置32，均匀设置在载物平台2下方，用于支撑载物平台2；分别通过液压管33与液压调节泵31连通；

调节阀34，与液压调节装置32适配，分别设置于液压调节泵31与液压调节装置32之间，根据驱动控制单元23的驱动而开启或者关闭。

上述液压调节泵31为变量泵，其输出流量可以根据需要控制调节阀34的开启或关闭来调节。通过驱动控制单元23驱动调节阀34的开启/关闭，控制液压调节泵31分别对四个液压调节装置32的输出量，以达到液压调整的目的，使得载物平台2处于水平状态，从而使得安装在载物平台2上的被调平物体的重心达到稳定。该被调平物体可以与载物平台2固定连接，也可以与载物平台2卡持连接，在此不做限定。

本实施例自动调平装置通过实时检测载物平台2的水平偏移情况，并根据载物平台2的倾斜度，产生相应的驱动控制信号，动态地调整载物平台2，从而保证了载物平台2一直处于水平状态。

上述调节模块30也可以为其他的水平调节装置。例如，利用可升降螺钉支撑载物平台2、步进电动机根据驱动控制信号而驱动升降螺钉进行调整，从而达到水平调节载物平台2的目的。

图5为本发明自动调平装置另一实施例的结构示意图。

与上述实施例的区别在于，本实施例自动调平装置还包括：

紧急制动器40，分别设置于载物平台2上，用于紧急支撑载物平台2。

当自动调平装置包括紧急制动器40时，相应的上述驱动控制单元23还用于判断载物平台2的倾斜度是否大于或等于预设倾斜度，当载物平台2的倾斜度大于或等于预设倾斜度时，则产生紧急控制信号。

预设倾斜度为载物平台2及安装在载物平台2上的被调平物体发生侧翻的最小倾斜度。例如，当载物平台2的倾斜度超过30°时，被调平物体将发生侧翻，则可以设定预设倾斜度为30°或略低于30°。该预设倾斜度可以根据被调平物体的重量及高度等参数来设定，在此不做限定。

当载物平台2的倾斜度大于或等于预设倾斜度时，上述驱动控制单元23则产生紧急控制信号，启动紧急制动器40，防止载物平台2及安装在载物平台2上的被调平物体侧翻。

参照图6，紧急制动器40包括：

制动开关41，接收驱动控制单元23产生的紧急控制信号，并根据紧急控制信号的驱动由关闭状态转为开启状态；

制动内棒42，收容在制动腔43内，根据制动开关41的开启，由制动腔43内瞬间弹出，紧急支撑载物平台2。

上述制动开关41为常闭型开关，只有当驱动控制单元23产生紧急控制信号时，根据紧急控制信号的驱动由关闭状态转为开启状态。此时，制动内棒42则由制动腔43内瞬间弹出，从而达到延长载物平台2的外径的目的，防止了载物平台2及被调平物体发生侧翻。

上述紧急制动器40的个数可以根据具体的需求设置在载物平台2的合适位置，只要能达到防止载物平台2及被调平物体侧翻的目的即可，在此不做限定。

本实施例自动调平装置，通过实时检测载物平台2的倾斜度，当载物平台2的倾斜度大于或等于预设倾斜度时启动紧急制动器40，可以及时地防止载物平台2及安装在载物平台2上的被调平物体发生侧翻，进一步保证了被调平物体的安全。

图7为本发明自动调平方法一实施例的流程示意图。

本实施例自动调平方法包括以下步骤：

步骤S10、实时检测载物平台2的水平偏移度，并产生电信号；

通过将水平检测模块10设置在载物平台2上，检测载物平台2的水平偏移情况，并产生电信号。该水平检测模块10可以为图2所示的水平检测仪，在此再赘述，也可以为其他的水平检测装置。例如，通过角度传感器感应载物平台2的倾斜度，并产生电信号。

步骤S11、对电信号进行处理，并产生驱动控制信号；

参照图8，步骤S11具体为：

步骤S111、根据电信号，获取载物平台2的倾斜度；

根据电信号，已知角规11的偏移量为L，而且角规11的半径固定为R。由圆周定理可得：

..................................公式1

则上述角度计算单元21根据公式1，可以得出角规11偏移的角度θ，即载物平台2的倾斜度。

步骤S112、根据载物平台2的倾斜度，获取载物平台2的偏移调节量；

已知载物平台2的倾斜度为θ，角规11的中心点至载物平台2垂直侧边的长度为B2，由正切定理可得：

C2＝B2*tgθ.......................................公式2

则上述位移计算单元22根据公式2，可以得出载物平台2的偏移调节量C2。

步骤S113、根据载物平台2的偏移调节量，产生驱动控制信号。

根据载物平台2的偏移调节量，产生相应的驱动控制信号，以控制载物平台2的水平调整。

步骤S12、根据驱动控制信号，进行水平调节。

步骤S12中，可以利用支撑载物平台2的水平调节装置，根据驱动控制信号进行水平调整，从而达到水平调节载物平台2的目的。该水平调节装置可以为图4所示的调节模块30。当然，也可以利用其他的水平调节装置。例如，利用可升降螺钉支撑载物平台2、步进电动机根据驱动控制信号而驱动升降螺钉进行移动，从而达到水平调节载物平台2的目的。

本实施例自动调平方法通过实时检测载物平台2的水平偏移情况，并根据载物平台2的倾斜度，产生相应的驱动控制信号，动态地调整载物平台2，从而保证了载物平台2一直处于水平状态。

图9为本发明自动调平方法另一实施例的流程示意图。

与上述实施例的区别在于，上述步骤S111与步骤S112之间还包括：

步骤S114、判断载物平台2的倾斜度是否大于或等于预设倾斜度；当载物平台2的倾斜度大于或等于预设倾斜度时，进入步骤S115；否则进入步骤S112，以及步骤S113。

预设倾斜度为载物平台2及安装在载物平台2上的被调平物体发生侧翻的最小倾斜度。例如，当载物平台2的倾斜度超过30°时，被调平物体将发生侧翻，则可以设定预设倾斜度为30°或略低于30°。该预设倾斜度可以根据被调平物体的重量及高度等参数来设定，在此不做限定。

步骤S115、产生紧急控制信号，以启动紧急制动器40，紧急支撑载物平台2。

当载物平台2的倾斜度大于或等于预设倾斜度时，则产生紧急控制信号，启动紧急制动器40，防止载物平台2及安装在载物平台2上的被调平物体发生侧翻。

步骤S111、S112，以及S113与图8所示的实施例相同，在此不再赘述。

本实施例自动调平方法，通过实时检测载物平台2的倾斜度，当载物平台2的倾斜度大于或等于预设倾斜度时启动紧急制动器40，可以及时地防止载物平台2及安装在载物平台2上的被调平物体发生侧翻，进一步保证了被调平物体的安全。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种自动调平装置，其特征在于，包括：

水平检测模块，设置在载物平台上，实时检测载物平台的水平偏移度，并产生电信号；

处理模块，与水平检测模块连接，对电信号进行处理，并产生驱动控制信号；

调节模块，与处理模块连接，根据驱动控制信号，进行水平调节；

所述处理模块包括：

角度计算单元，根据电信号，获得载物平台的倾斜度；

位移计算单元，根据载物平台的倾斜度，获得载物平台的偏移调节量；

驱动控制单元，根据载物平台的偏移调节量，产生驱动控制信号；判断载物平台的倾斜度是否大于或等于预设倾斜度，当载物平台的倾斜度大于或等于预设倾斜度时，则产生紧急控制信号；

所述调节模块包括：

紧急制动器，均匀设置于载物平台上，包括：

制动开关，接收驱动控制单元产生的紧急控制信号，并根据紧急控制信号的驱动由关闭状态转为开启状态；

制动内棒，收容在制动腔内，根据制动开关的开启，由制动腔内弹出，紧急支撑载物平台。

2.如权利要求1所述的自动调平装置，其特征在于，所述水平检测模块包括：

角规，固定安装在载物平台的侧边；

重心稳定仪，活动安装在载物平台的侧边，且所述重心稳定仪的中心点与角规的中心点重合。

3.如权利要求2所述的自动调平装置，其特征在于，所述角规上均匀分布有光栅传感器，根据重心稳定仪在角规上移动的位移产生电信号。

4.如权利要求1所述的自动调平装置，其特征在于，所述调节模块还包括：

液压调节泵，位于载物平台的中心位置；

至少两液压调节装置，均匀设置于载物平台下方，用于支撑载物平台；所述液压调节装置分别通过液压管与液压调节泵连通；

调节阀，与液压调节装置适配，分别设置于液压调节泵与液压调节装置之间，根据驱动控制单元的驱动控制信号的驱动而开启或者关闭。

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