CN103090852A - 一种角度测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及测量系统，具体地说是一种利用编码器测量偏转角度的角度测量装置，包括吊绳、夹轮座、内层转动块、外层转动块、角度座、内层转动角度测量编码器及外层转动角度测量编码器，内层转动块通过第一转动轴可相对转动地安装在外层转动块上，外层转动块通过第二转动轴可相对转动地与角度座相连；内层转动块上设有与其连动的夹轮座，夹轮座上安装有夹轮；角度座的顶部固定有试验物体，吊绳的一端连接于试验物体上，另一端由夹轮座上的夹轮中间穿过、连接有跟随运动装置，吊绳通过夹轮夹紧；第一转动轴及第二转动轴上分别连接有内层转动角度测量编码器及外层转动角度测量编码器。本发明具有测量精度高，结构简单，安装方便，便于维护的优点。

Description

一种角度测量装置

技术领域

本发明涉及测量系统，具体地说是一种利用编码器测量偏转角度的角度测量装置。

背景技术

为了模拟空间低重力环境，需要利用绳索吊挂试验物体来平衡其多余的重力，并且绳索实时跟随试验物体运动。在试验过程中，要求绳索的张力恒定且绳索始终保持垂直，这就需要跟随运动装置带动绳索运动以保证吊绳铅垂及绳索张力恒定。但是，目前还没有专门用来测量绳索倾角和张力的测量装置。而一般的角度测量设备很难保证二维垂直，且回转轴线交于一点，经过测量得到的角度精度不高。

发明内容

为了解决上述在角度测量中存在的问题，本发明的目的在于提供一种角度测量装置。该角度测量装置在两个方向测量角度，测量精度高。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括吊绳、夹轮座、内层转动块、外层转动块、角度座、内层转动角度测量编码器及外层转动角度测量编码器，其中内层转动块通过第一转动轴可相对转动地安装在外层转动块上，该外层转动块通过第二转动轴可相对转动地与角度座相连；所述内层转动块上设有与其连动的夹轮座，在夹轮座上安装有至少一组可转动的夹轮；所述角度座的顶部固定有试验物体，所述吊绳的一端连接于试验物体上，另一端由夹轮座上的一组夹轮中间穿过、连接有跟随运动装置，该吊绳通过夹轮夹紧；所述第一转动轴及第二转动轴上分别连接有内层转动角度测量编码器及外层转动角度测量编码器。

其中：所述内层转动块的两侧分别设有第一转动轴，两侧的第一转动轴分别通过轴承与外层转动块连接，其中一侧的第一转动轴由外层转动块穿出、与内层转动角度测量编码器相连，另一侧的第一转动轴由外层转动块穿出、连接有配重块；所述内层转动块为方框体，夹轮座位于内层转动块的内部、与内层转动块固接；所述夹轮座包括两块相互平行的板，每块板分别与内层转动块固接，一组两个夹轮的夹轮轴安装在两块板之间、相互平行且夹轮轴的中心轴线位于同一水平面，每个夹轮轴上均安装有可转动的夹轮；所述吊绳由两个夹轮之间穿过，两个夹轮夹紧吊绳；夹轮为两组、共四个，在夹轮座的两块板之间设有支撑板，两组夹轮上下设置、分别位于所述支撑板的上方及下方；所述支撑板的中间开有供吊绳穿过的通孔，两组夹轮分别夹紧吊绳；在夹轮的两端与夹轮座两块板的内壁之间分别设有套在夹轮轴上的隔套；所述外层转动块为方框体，内层转动块位于外层转动块内部的中间；所述第一转动轴的中心轴线与第二转动轴的中心轴线相互垂直，并交于一点；所述角度座具有一顶板，该顶板为一方框，在顶板下方相对的两侧设有垂直于顶板的竖板，第二转动轴通过轴承安装在竖板上。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明通过吊绳的偏斜引起相互垂直的两个转动轴发生相应角度的旋转，由编码器测量得到转动角度，通过合成即可得到柔索的倾斜角度，测量精度高。

2.本发明的内层转动块上的转动轴上连接有配重块，可以将内层转动块和外层转动块的质心调整到两个转动轴的中心，保证测量装置不发生转动时也能保持平衡。

3.本发明可以准确测出吊绳的角度偏转，测量精度高。

4.本发明的两个转动轴相互垂直，中心轴线交于一点，编码器测量方便。

5.本发明在夹轮的两端与夹轮座内壁之间设置了套在夹轮轴上的隔套，用来隔开夹轮与夹轮座，避免刚性接触，在夹轮转动时，对夹轮座产生破坏。

6.本发明结构简单，安装方便，便于维护。

附图说明

图1为本发明的结构主视图；

图2为图1中的A向剖视图；

图3为图1的左视图；

其中：1为吊绳，2为夹轮座，3为内层转动块，4为外层转动块，5为角度座，6为内层转动角度测量编码器，7为外层转动角度测量编码器，8为配重块，9为第一转动轴，10为第二转动轴，11为左夹轮，12为左夹轮轴，13为右夹轮，14为右夹轮轴，15为隔套，16为轴承座，17为轴承端盖，18为支撑板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1～3所示，本发明包括吊绳1、夹轮座2、内层转动块3、外层转动块4、角度座5、内层转动角度测量编码器6及外层转动角度测量编码器7，其中内层转动块3为方框体、由四块相互垂直的板组成，在内层转动块3相对的两侧壁的外表面(即内层转动块长度方向两侧壁的外表面)上各连接有第一转动轴9；外层转动块4也为方框体、由四块相互垂直的板组成，内层转动块3位于外层转动块4内部的中间，外层转动块4相对的两侧壁(即外层转动块长度方向的两侧壁)上开有通孔，通孔内安装有轴承座16，内层转动块3上的两个第一转动轴9分别通过轴承安装在外层转动块4上的轴承座16内，并由轴承端盖17固定，轴承通过第一转动轴9上的轴肩及轴承端盖17轴向定位。内层转动块3其中一侧的第一转动轴9由外层转动块4上的通孔穿出、连接有内层转动角度测量编码器6。

外层转动块4宽度方向的两侧壁的外表面上各连接有第二转动轴10；角度座5具有一顶板，该顶板为一方框，在顶板下方相对的两侧设有垂直于顶板的竖板，角度座5的顶板通过螺栓与试验物体固接；角度座5的两个竖板上分别开有通孔，通孔内安装有轴承座16，外层转动块4上的两个第二转动轴10分别通过轴承安装在角度座5竖板上的轴承座16内，并由轴承端盖17固定，轴承通过第二转动轴10上的轴肩及轴承端盖17轴向定位。外层转动块4任一侧的第二转动轴10由支座5的竖板穿出、连接有外层转动角度测量编码器7。

两个第一转动轴9的中心轴线共线，两个第二转动轴10的中心轴线共线，并且第一转动轴9的中心轴线与第二转动轴10的中心轴线相互垂直，并交于一点。为了保证测量装置不发生转动时也保持平衡，需要将内层转动块3和外层转动块4的质心调整到第一转动轴9及第二转动轴10的中心；因此，在内层转动块3另一侧的第一转动轴9由外层转动块4上的通孔穿出、通过螺栓与配重块8连接，该配重块用于将左右方向的质心配到第一转动轴9中心轴线及第二转动轴10中心轴线的交点。

在内层转动块3的内部设有与其连动的夹轮座2，夹轮座2包括两块相互平行的板，每块板的顶部外表面向外延伸形成延伸部，内层转动块3长度方向两侧内壁向内延伸形成延伸部，两个延伸部重叠后通过螺栓固接。在夹轮座2的两块板之间安装有至少一组可转动的夹轮，本实施例安装了两组、共四个夹轮，每一组的夹轮均分为左夹轮11及右夹轮13，左夹轮11的左夹轮轴12及右夹轮13的右夹轮轴14分别固定在夹轮座的两块板之间，左夹轮11及右夹轮13分别通过轴承安装在左夹轮轴12及右夹轮轴14上；四个夹轮的夹轮轴的中心轴线分别平行，并且一组的左夹轮轴12与右夹轮轴14的中心轴线位于同一水平面，两组的左夹轮轴12的中心轴线位于同一竖直面，两组的右夹轮轴14的中心轴线分位于同一竖直面。在夹轮座2的两块板的中间位置固接有支撑板18，支撑板18的中间开有供吊绳1穿过的通孔，其中一组的两个夹轮位于支撑板18的上方，另一组的两个夹轮位于支撑板18的下方。在左夹轮11的两端及右夹轮13的两端与夹轮座2两块板的内壁之间分别设有套在夹轮轴上的隔套15，用来隔开夹轮与夹轮座，避免刚性接触，在夹轮转动时，对夹轮座产生破坏。

吊绳1的一端连接于试验物体上，另一端由两组夹轮之间及支撑板18上的通孔穿过、连接有跟随运动装置，两组夹轮分别夹紧吊绳1。

本发明的工作原理为：

通过角度座5将测量装置连接在试验物体上，吊绳1一端(顶端)与试验物体相连，另一端(尾端)与跟随运动装置相连，试验物体运动时，带动吊绳1运动，使吊绳1发生偏斜；当吊绳1发生偏斜，会引起相互垂直的第一转动轴9及第二转动轴10发生相应角度的旋转，转动的角度通过内层转动角度测量编码器6及外层转动角度测量编码器7及时测量得到，然后将测量得到的角度值进行合成即可得到吊绳的倾斜角度，并将测量数据传输给控制系统(现有技术)，通过控制系统驱动跟随运动装置来做相应的运动。

本发明的内层转动角度测量编码器6及外层转动角度测量编码器7均为市购产品，购置于Franck公司，型号为frm36。

Claims (9)

1.一种角度测量装置，其特征在于：包括吊绳(1)、夹轮座(2)、内层转动块(3)、外层转动块(4)、角度座(5)、内层转动角度测量编码器(6)及外层转动角度测量编码器(7)，其中内层转动块(3)通过第一转动轴(9)可相对转动地安装在外层转动块(4)上，该外层转动块(4)通过第二转动轴(10)可相对转动地与角度座(5)相连；所述内层转动块(3)上设有与其连动的夹轮座(2)，在夹轮座(2)上安装有至少一组可转动的夹轮；所述角度座(5)的顶部固定有试验物体，所述吊绳(1)的一端连接于试验物体上，另一端由夹轮座(2)上的一组夹轮中间穿过、连接有跟随运动装置，该吊绳(1)通过夹轮夹紧；所述第一转动轴(9)及第二转动轴(10)上分别连接有内层转动角度测量编码器(6)及外层转动角度测量编码器(7)。

2.按权利要求1所述的角度测量装置，其特征在于：所述内层转动块(3)的两侧分别设有第一转动轴(9)，两侧的第一转动轴(9)分别通过轴承与外层转动块(4)连接，其中一侧的第一转动轴(9)由外层转动块(4)穿出、与内层转动角度测量编码器(6)相连，另一侧的第一转动轴(9)由外层转动块(4)穿出、连接有配重块(8)。

3.按权利要求2所述的角度测量装置，其特征在于：所述内层转动块(3)为方框体，夹轮座(2)位于内层转动块(3)的内部、与内层转动块(3)固接。

4.按权利要求1或3所述的角度测量装置，其特征在于：所述夹轮座(2)包括两块相互平行的板，每块板分别与内层转动块(3)固接，一组两个夹轮的夹轮轴安装在两块板之间、相互平行且夹轮轴的中心轴线位于同一水平面，每个夹轮轴上均安装有可转动的夹轮；所述吊绳(1)由两个夹轮之间穿过，两个夹轮夹紧吊绳(1)。

5.按权利要求4所述的角度测量装置，其特征在于：所述夹轮为两组、共四个，在夹轮座(2)的两块板之间设有支撑板(18)，两组夹轮上下设置、分别位于所述支撑板(18)的上方及下方；所述支撑板(18)的中间开有供吊绳(1)穿过的通孔，两组夹轮分别夹紧吊绳(1)。

6.按权利要求4所述的角度测量装置，其特征在于：在夹轮的两端与夹轮座(2)两块板的内壁之间分别设有套在夹轮轴上的隔套(15)。

7.按权利要求1所述的角度测量装置，其特征在于：所述外层转动块(4)为方框体，内层转动块(3)位于外层转动块(4)内部的中间。

8.按权利要求1、2或6所述的角度测量装置，其特征在于：所述第一转动轴(9)的中心轴线与第二转动轴(10)的中心轴线相互垂直，并交于一点。

9.按权利要求1所述的角度测量装置，其特征在于：所述角度座(5)具有一顶板，该顶板为一方框，在顶板下方相对的两侧设有垂直于顶板的竖板，第二转动轴(10)通过轴承安装在竖板上。

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