CN102053624B

CN102053624B - 基于四点支撑的调平方法及机电式自动调平系统

Info

Publication number: CN102053624B
Application number: CN2010105883915A
Authority: CN
Inventors: 王峰; 席广辉; 文晓明; 陶烨
Original assignee: Anhui Bowei Changan Electronics Co Ltd
Current assignee: Anhui Bowei Changan Electronics Co Ltd
Priority date: 2010-12-15
Filing date: 2010-12-15
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2030-12-15
Also published as: CN102053624A

Abstract

本发明公开了一种基于四点支撑的调平方法及机电式自动调平系统，调平方法采用了对称式的对角线升降调平的策略，主要通过对处于对角线上的支撑点的连线的水平度进行调整，来实现调平的目的；调平系统包括中央处理器、水平传感器、控制键盘、显示器、四个交流伺服驱动器和四个支撑腿；支撑腿包括电机、减速器、滚珠丝杠和底座。本发明尤其适用于用于大中型雷达车车载平台、通讯车以及工程机械的各种工程车辆，方法具有调平效率和调平可靠性高等优点，调平系统具有调平精度高、智能化程度高、速度快、承载能力强、稳定性好、传动效率高、适用于恶劣环境等优点。

Description

基于四点支撑的调平方法及机电式自动调平系统

技术领域

本发明涉及一种基于四点支撑的调平方法及机电式自动调平系统，尤其是一种用于大中型雷达车车载平台、通讯车和各种工程车辆的调平方法及机电式自动调平系统。

背景技术

车载平台、通讯车和各种工程车辆往往需要在完全水平的状态下工作。一般通过在车载平台、通讯车和各种工程车辆上安装四个支撑腿，四个支撑腿的支撑点连接形成矩形，将平台或车辆固定在某一个位置后，通过调整各个支撑腿，实现平台或车辆的水平调整。传统的调平方法分为三种：追高、追基、定高调平。就三点支撑一个面而言，任何一种策略都是可以实现调平的目的。但在实际的工程使用过程中，由于设备的体积、重量、抗倾覆等方面的要求，三点调平一般不能满足使用要求。在调平过程中，往往是将所需要调整的平面调整到一个完全水平的基准平面上，将需调整平面与基准平面之间的差异调整到一个误差范围之内，就认为实现了调平的目的。在传统方法的调平过程中，往往分为X轴的调整和Y轴的调整，将X轴的调整和Y轴的调整分别进行，直至将X轴和Y轴的水平度均调整到需要调整的精度范围之内。这种传统的方法，要分别对X轴、Y轴进行调平，很难保证X轴和Y轴上的一致性，存在有计算效率低、调平可靠性差等问题。申请号为200720064669的中国专利提供了一种铁水包车的液压自动调平系统，包括主控制单元、流量调节阀、倾角传感器、悬挂油缸和位置传感器，车体和每个轮胎之间均设有悬挂油缸，通过调整四个轮胎上的悬挂油缸，实现铁水包车的调平。上述铁水包车的液压自动调平系统，采用液压装置来调平，利用了液压传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小、可无级调整等优点，但存在以下几个问题：(1)易出现漏油现象，一旦漏油将影响运动的平稳性和正确性，使得液压传动不能保证严格的传动比，调平精度不高；(2)易受温度变化影响，温度变化时，液压油粘性变化，引起运动特性的变化，使得工作的稳定性受到影响，所以它不宜在温度变化很大的环境条件下工作，适应性差；(3)液压传动要求有单独的能源；(4)系统维护和维修麻烦。

发明内容

本发明是为避免上述已有技术中存在的不足之处，提供一种基于四点支撑的调平方法及机电式自动调平系统，以提高调平方法的调平效率和调平可靠性，并解决采用液压装置时易漏油、易受环境温度影响、稳定性不高、调平精度低、维护维修麻烦等问题。

本发明为解决技术问题采用以下技术方案。

基于四点支撑的调平方法，其特征是，包括如下步骤：

a.四个支撑点在水平面上的投影点相互连接构成一个水平投影矩形M，以其中一个支撑点O为基准点：

b.检测基准点和支撑点A之间连线的水平度DL1，其中支撑点A的投影点A′和基准点的投影点O′位于水平投影矩形M的一条对角线上；判断水平度DL1是否小于预定值，若是则继续下一步；若否，则调整支撑点A，直至水平度DL1小于预定值，然后继续下一步；

c.检测基准点和支撑点B之间连线的水平度DL2，其中支撑点B的投影点B′和基准点的投影点O′位于水平投影矩形M的一条边上；判断水平度DL2是否小于预定值，若是则继续下一步；若否，则调整支撑点B，直至水平度DL2小于预定值，然后继续下一步；

d.检测支撑点B和支撑点C之间连线的水平度DL3，其中支撑点B的投影点B′和支撑点C的投影点C′位于水平投影矩形M的一条对角线上；判断水平度DL3是否小于预定值，若是则继续下一步；若否，则调整支撑点C，直至水平度DL3小于预定值，然后继续下一步；

e.发出调平结束的信号。

基于四点支撑的调平方法还可包括以下步骤：

在步骤d结束之后且步骤e开始之前，包括有调平校验步骤：检测基准点和支撑点C之间连线的水平度DL4，判断水平度DL4是否小于预定值，若是则继续下一步；若否，则返回至步骤b。

本发明还提供了一种机电式自动调平系统。

机电式自动调平系统的结构特点是，包括中央处理器、水平传感器、控制键盘、显示器、四个交流伺服驱动器和四个支撑腿；支撑腿包括电机、减速器、滚珠丝杠和底座；每个支撑腿的电机和一个交流伺服驱动器相连接；交流伺服驱动器用于控制支撑腿的电机，每个交流伺服驱动器的输入端均和中央处理器相连接；水平传感器、显示器和控制键盘均通过数据线和中央处理器相连接；水平传感器用于检测水平度并输入至中央处理器；显示器用于显示水平度、支撑腿电机的电流、扭矩、转速、温度、故障代码等信息；控制键盘用于将指令输入至中央处理器；中央处理器用于根据控制键盘输入的指令和水平传感器检测的数据，通过交流伺服驱动器控制各个支撑腿。

本发明的机电式自动调平系统的结构特点也在于：

所述支撑腿的滚珠丝杠包括螺母、螺杆和滚珠，螺杆的上端与减速器的输出轴相连接，螺母的下端部设有球形端头，底座上设有球形槽，所述球形端头置于球形槽内，电机的输出轴与减速器的输入轴相连接；滚珠丝杠的螺母的外周上套设有套筒，套筒与螺杆的上端部通过双向推力轴承相连接。

所述螺杆的上端通过连轴节与减速器的输出轴相连接。

所述滚珠丝杠设于套筒之中，螺母下端部的球形端头伸出套筒的下端口之外，；双向推力轴承套设于螺杆上端的外周面上，双向推力轴承的外周面与下端套和套筒的内周面相配合。

在所述套筒下端，套筒通过导向键与螺母相连接。

所述中央处理器为可编程计算机控制器。

所述电机为交流伺服电机；所述减速器为摆线减速器。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1.基于四点支撑的调平方法，采用了对称式的对角线升降调平的策略，以处于对角线上的支撑点的连线的水平度为主要调整目标进行调整，实现系统的调平目的，在调整过程中车身的结构受力变化比较合理，不会引起车身(平台)位置在调平过程中缓慢移动和设备损坏，调平速度快、效率高，调平可靠性高；本方法中还设置调平校验步骤，进一步提高了调平方法的可靠性。

2.机电式自动调平系统的优点在于：

1)以可编程计算机控制器PCC作为中央处理器，通过交流伺服驱动器、电机、减速器、滚珠丝杠控制支撑腿的高度调整，由水平传感器检测水平度，智能化程度高，调平速度快且精度高，可避免液压系统的诸多缺点；

2)滚珠丝杠采用高精度丝杠，调平精度可达到2′；高精度滚珠丝杠分螺杆及整体螺母两部分，螺杆头部与套筒之间采用双向推力球轴承进行轴向定位，可确保支撑腿承受的大负载力由螺杆通过轴承传递到刚性好的套筒上，提高了支撑腿的承载能力；支撑腿承载能力强，单腿承载能力可高达12吨；

3)交流伺服电机自带电子抱闸功能，具有断电时能立即锁定的功能，防止支撑腿在承载状态下收回，可保证支撑腿保持正常水平工作状态，调平稳定度高；

4)采用高精度小型化的摆线减速器，刚性好、传动效率高，减速器输出端通过“蘑菇”状的连轴节与高精度滚珠丝杠螺杆头部连接，连接可靠性高；

5)自调整底板采用球铰方式，可随地面状况自行调整角度，确保支撑腿良好受力；

6)整套传动链通过电机护罩、上端套、下端套及套筒等结构件，对交流伺服电机、摆线减速器进行了有效密封，地面适应能力强，在保证大承载的同时，可满足在恶劣环境下能正常工作的要求。

本发明的调平方法及其调平系统，调平方法的调平速度快、效率高、可靠性高，调平系统具有调平精度高、智能化程度高、速度快、承载能力强、稳定性好、传动效率高、适用于恶劣环境等优点。

本发明尤其适用于车载平台、通讯车和各种工程车辆。

附图说明

图1为本发明的调平方法的流程图。

图2为本发明的调平方法在进行对角线调整时的倾角变化关系。

图3为本发明的机电式自动调平系统的结构框图。

图4为本发明的机电式自动调平系统的支撑腿的剖视图。

附图3和附图4中标号：1中央处理器，2水平传感器，3控制键盘，4显示器，5交流伺服驱动器，6支撑腿，61电机，62压板，63底座，64螺母，65螺杆，66滚珠，67减速器，68球形端头，69底板，610套筒，611双向推力轴承，612连轴节，613导向键，614下端套，615上端套，616电机护罩。

以下通过具体实施方式，并结合附图对本发明作进一步说明。

具体实施方式

参见图1、图2，基于四点支撑的调平方法，包括如下步骤：

a.四个支撑点在水平面上的投影点相互连接构成一个水平投影矩形M，以其中一个支撑点O为基准点；支撑点O位于水平投影矩形M上，即支撑点O和其在水平投影矩形M上的投影点O′相互重合，见图2；b.检测基准点和支撑点A之间连线的水平度DL1，其中支撑点A的投影点A′和基准点的投影点O′位于水平投影矩形M的一条对角线上；判断水平度DL1是否小于预定值，若是则继续下一步；若否，则调整支撑点A，直至水平度DL1小于预定值，然后继续下一步；c.检测基准点和支撑点B之间连线的水平度DL2，其中支撑点B的投影点B′和基准点的投影点O′位于水平投影矩形M的一条边上；判断水平度DL2是否小于预定值，若是则继续下一步；若否，则调整支撑点B，直至水平度DL2小于预定值，然后继续下一步；d.检测支撑点B和支撑点C之间连线的水平度DL3，其中支撑点B的投影点B′和支撑点C的投影点C′位于水平投影矩形M的一条对角线上；判断水平度DL3是否小于预定值，若是则继续下一步；若否，则调整支撑点C，直至水平度DL3小于预定值，然后继续下一步；e.发出调平结束的信号。在步骤d结束之后且步骤e开始之前，还可以包括有调平校验步骤：检测基准点和支撑点C之间连线的水平度DL4，判断水平度DL4是否小于预定值，若是则继续下一步；若否，则返回至步骤b。

参见图3和图4，机电式自动调平系统，包括中央处理器1、水平传感器2、控制键盘3、显示器4、四个交流伺服驱动器5和四个支撑腿6；支撑腿6包括电机61、减速器67、滚珠丝杠和底座63；每个支撑腿6的电机61和一个交流伺服驱动器5相连接；交流伺服驱动器5用于控制支撑腿的电机61，每个交流伺服驱动器5的输入端均和中央处理器1相连接；水平传感器2、显示器4和控制键盘3均通过数据线和中央处理器1相连接；水平传感器2用于检测水平度并输入至中央处理器1；显示器4用于显示水平度、支撑腿电机的电流、扭矩、转速、温度、故障代码等信息；控制键盘3用于将指令输入至中央处理器1；中央处理器1用于根据控制键盘输入的指令和水平传感器2检测的数据，通过交流伺服驱动器5控制各个支撑腿。支撑腿的滚珠丝杠包括螺母64、螺杆65和滚珠66，螺杆65的上端与减速器67的输出轴相连接，螺母64的下端部设有球形端头68，底座63上设有球形槽，球形端头68置于球形槽内，电机61的输出轴与减速器67的输入轴相连接；滚珠丝杠的螺母64的外周上套设有套筒610，套筒610与螺杆65的上端部通过双向推力轴承611相连接。螺杆65的上端通过连轴节612与减速器67的输出轴相连接。滚珠丝杠设于套筒610之中，螺母64下端部的球形端头68伸出套筒610的下端口之外；双向推力轴承611套设于螺杆65上端的外周面上，双向推力轴承611的外周面与下端套614和套筒610的内周面相配合。在套筒610下端，套筒610通过导向键613与螺母64相连接。中央处理器1为可编程计算机控制器。所述电机61为交流伺服电机；所述减速器67为摆线减速器。

电机61设于电机护罩616之内。减速器67为摆线减速器，减速器67设于上端套615和下端套614围成的空腔内。滚珠丝杠设于套筒610之中，套筒610、螺母64和螺杆65具有相同的轴线，螺母64下端部的球形端头68伸出套筒610的下端口之外，球形端头68置于底座63上的球形槽内，并由此与底座63相连接。底座63包括底板69和压板62，通过压板62将球形端头68固定在球形槽内；双向推力轴承611套设于螺杆65上端的外周面上，双向推力轴承611的外周面与下端套614和套筒610的内周面相配合，双向推力轴承611将螺杆65受到的负载力传递到刚性的套筒610上，因而提高了支腿的承载性能。在套筒610下端，套筒610通过导向键613与螺母64相连接。底板69上设有圆柱形的凸台，凸台上端面设有球形槽，压板62设于凸台上端面之上，底板69和压板62之间通过螺钉固定连接在一起。

如图2中，以O为原点，分别以OB′、OC′作为X轴和Y轴建立坐标系。在坐标系中，根据三角函数原理，在Δα趋近于0时，sinΔα≈Δα，由此可知：

Δαx≈S/2a，Δαy≈S/2b。

在实际工作中，调平系统以可编程计算机控制器PCC作为中央处理器，通过交流伺服驱动器控制支撑腿的电机，由电机通过减速器、滚珠丝杠调整支撑腿的高度，由水平传感器检测水平度并输入至中央处理器，如果水平度达到设定的要求，则停止调平工作；如果水平度不符合要求，则中央处理器再次发出指令给交流伺服驱动器，继续进行调平工作，直至水平度达到设定的要求。电机驱动螺杆旋转，带动螺母进行上下直线运动，调整支撑腿的整体高度，通过各个支撑腿高度的调整，实现调整车辆或平台的水平度的调整。

本发明的调平方法，采用了对称式的对角线升降调平的策略，以处于对角线上的支撑点的连线的水平度为主要调整目标进行调整，实现系统的调平目的，在调整过程中车身的结构受力变化比较合理，不会引起车身(平台)位置在调平过程中缓慢移动和设备损坏，调平速度快、效率高，调平可靠性高；本方法中还设置调平校验步骤，进一步提高了调平方法的可靠性。

以可编程计算机控制器PCC作为中央处理器，通过交流伺服驱动器、电机、减速器、滚珠丝杠控制支撑腿的高度调整，由水平传感器检测水平度，智能化程度高，调平速度快且精度高，可避免液压系统的诸多缺点。滚珠丝杠采用高精度丝杠，调平精度可达到2′；高精度滚珠丝杠分螺杆及整体螺母两部分，螺杆头部与套筒之间采用双向推力球轴承进行轴向定位，可确保支撑腿承受的大负载力由螺杆通过轴承传递到刚性好的套筒上，提高了支撑腿的承载能力；支撑腿承载能力强，单腿承载能力可高达12吨。交流伺服电机自带电子抱闸功能，具有断电时能立即锁定的功能，防止支撑腿在承载状态下收回，可保证支撑腿保持正常水平工作状态，调平稳定度高。采用高精度小型化的摆线减速器，刚性好、传动效率高，减速器输出端通过“蘑菇”状的连轴节与高精度滚珠丝杠螺杆头部连接，连接可靠性高。自调整底板采用球铰方式，可随地面状况自行调整角度，确保支撑腿良好受力。整套传动链通过电机护罩、上端套、下端套及套筒等结构件，对交流伺服电机、摆线减速器进行了有效密封，地面适应能力强，在保证大承载的同时，可满足在恶劣环境下能正常工作的要求。

本发明的基于四点支撑的调平方法及机电式自动调平系统，调平方法的调平速度快、效率高、可靠性高，调平系统具有调平精度高、智能化程度高、速度快、承载能力强、稳定性好、传动效率高、适用于恶劣环境等优点。

本发明尤其适用于车载平台、通讯车和各种工程车辆。

Claims

1.基于四点支撑的调平方法，其特征是，包括如下步骤：

a.四个支撑点在水平面上的投影点相互连接构成一个水平投影矩形M，以其中一个支撑点O为基准点；

e.发出调平结束的信号。

2.根据权利要求1所述的调平方法，其特征是，在步骤d结束之后且步骤e开始之前，包括有调平校验步骤：检测基准点和支撑点C之间连线的水平度DL4，判断水平度DL4是否小于预定值，若是则继续下一步；若否，则返回至步骤b。

3.用于实施权利要求1的所述方法的机电式自动调平系统，其特征是包括中央处理器(1)、水平传感器(2)、控制键盘(3)、显示器(4)、四个交流伺服驱动器(5)和四个支撑腿(6)；支撑腿包括电机(61)、减速器(67)、滚珠丝杠和底座(63)；每个支撑腿(6)的电机(61)和一个交流伺服驱动器(5)相连接；交流伺服驱动器(5)用于控制支撑腿(6)的电机(61)，每个交流伺服驱动器(5)的输入端均和中央处理器(1)相连接；水平传感器(2)、显示器(4)和控制键盘(3)均通过数据线和中央处理器(1)相连接；水平传感器(2)用于检测水平度并输入至中央处理器(1)；显示器(4)用于显示水平度、支撑腿电机的电流、扭矩、转速、温度、故障代码；控制键盘(3)用于将指令输入至中央处理器(1)；中央处理器(1)用于根据控制键盘输入的指令和水平传感器(2)检测的数据，通过交流伺服驱动器(5)控制各个支撑腿(6)；所述中央处理器(1)为可编程计算机控制器；所述电机(61)为交流伺服电机；所述减速器(67)为摆线减速器。

4.根据权利要求3所述的机电式自动调平系统，其特征是所述支撑腿(6)的滚珠丝杠包括螺母(64)、螺杆(65)和滚珠(66)，螺杆(65)的上端与减速器(67)的输出轴相连接，螺母(64)的下端部设有球形端头(68)，底座(63)上设有球形槽，所述球形端头(68)置于球形槽内，电机(61)的输出轴与减速器(67)的输入轴相连接；滚珠丝杠的螺母(64)的外周上套设有套筒(610)，套筒(610)与螺杆(65)的上端部通过双向推力轴承(611)相连接。

5.根据权利要求4所述的机电式自动调平系统，其特征是所述螺杆(65)的上端通过连轴节(612)与减速器(67)的输出轴相连接。

6.根据权利要求4所述的机电式自动调平系统，其特征是所述滚珠丝杠设于套筒(610)之中，螺母(64)下端部的球形端头(68)伸出套筒(610)的下端口之外；双向推力轴承(611)套设于螺杆(65)上端的外周面上，双向推力轴承(611)的外周面与下端套(614)和套筒(610)的内周面相配合。

7.根据权利要求4所述的机电式自动调平系统，其特征是在所述套筒(610)下端，套筒(610)通过导向键(613)与螺母(64)相连接。