CN104977025B - 一种角度仪校准仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种角度仪校准仪，包括：夹具组件，用于固定角度仪并带动角度仪转动；还包括：传动机构，与夹具组件连接，用于带动夹具组件转动；高精度编码器，与夹具组件连接并随夹具组件同步转动，用于显示夹具组件的旋转角度以便对角度仪进行校准。与现有技术相比，本发明采用高精度编码器与夹具组件同步转动的方式，可以更方便地用高精度编码器对角度仪进行校准。

Description

一种角度仪校准仪

技术领域

本发明涉及检测计量技术领域，尤其是涉及一种角度仪校准仪。

背景技术

倾角仪作为测量倾斜角度的设备，是用于测量一平面(或圆柱面)相对于水平面的倾斜角及平面(或圆柱面)之间夹角的仪器，包括采用采用电子倾角传感器的电子数显倾角仪和机械倾角测量机构的光学倾斜仪。电子数显倾角仪的型式分为Ⅰ型条式电子数显倾角仪、Ⅱ型矩形电子数显倾角仪和Ⅲ型方盒电子数显倾角仪。I型条式电子数显倾角仪，又称电子水平尺，是最常用的一种，用于检验、测量、划线、设备安装、工业工程的施工，主要用来检测或测量水平和垂直度，可分为铝合金方管型、工字型、压铸型、塑料型、异形等多种规格，长度从10CM到250CM多个规格，精度由水平尺的材料的平直度和水准泡质量决定，常用水平尺的精度有±0.1°、±0.05°、±0.01°。Ⅱ型矩形电子数显倾角仪又称数字角度尺，操作方便，在一定测量范围内有较高的精度，常见类型的精度为±0.1°。Ⅲ型方盒电子数显倾角仪体积较小，使用比较灵活，在一定的测量范围内有较高的精度。机械倾角测量常见类型分度值为10″和1′。倾角仪在机械领域建筑领域有广泛的应用。典型的有基于倾角仪的自平衡装置的设计，应用倾角仪对姿态进行控制。

目前倾角仪种类较多，校准规范不统一，且受其自身的材料，使用环境等的限制，倾角仪的使用寿命和精度受多方面的影响，且在生产倾角仪时，受限于其材料本身的精度，以及生产设备的精度、工人的技术水平等倾角仪需要进行周期性的校准。国内倾角仪的校准装置较少，校准精度较低，而且倾角仪的种类及精度不断提高，现代的校准装置已经无法满足工业生产和实验室需求，这也迫切需要一种高精度，方便快捷的高效率倾角仪。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种角度仪校准仪。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种角度仪校准仪，包括：

夹具组件，用于固定角度仪并带动角度仪转动；

还包括：

传动机构，与夹具组件连接，用于带动夹具组件转动；

高精度编码器，与夹具组件连接并随夹具组件同步转动，用于显示夹具组件的旋转角度以便对角度仪进行校准。

所述夹具组件包括用于装夹角度仪的夹具偏心轮和用于带动角度仪转动的联轴器，所述联轴器与夹具偏心轮连接，并与传动机构连接。

所述夹具组件还包括用于驱动夹具偏心轮装夹角度仪的夹具步进电机，所述步进电机与夹具偏心轮连接。

所述夹具组件上还设有用于确保角度仪安装水平的夹具水准仪。

所述传动机构包括：

第一减速齿轮系，与夹具组件连接，用于带动夹具组件转动；

粗调伺服电机，与第一减速齿轮系连接，用于为第一减速齿轮系提供粗调动力；

微调模块，与第一减速齿轮系连接，用于通过第一减速齿轮系对夹具组件的旋转角度进行精调。

所述微调模块包括相互连接的微调伺服电机和第二减速齿轮系，所述第二减速齿轮系与第一减速齿轮系连接。

所述传动机构中还设有用于变换夹具组件转动方向的转向单元，该转向单元与第一减速齿轮系连接。

所述角度仪校准仪还包括用于支撑夹具组件和传动机构的底座，该底座上设有用于确保底座水平的底座水准仪。

所述角度仪校准仪还包括与传动机构连接的V型架组件，

用于固定低精度编码器，并在传动机构的驱动下，带动低精度编码器与高精度编码器同步转动，进而实现对低精度编码器的校准。

所述V型架组件包括齿轮齿条模块、用于放置低精度编码器的V型块和与传动机构连接的V型架连接件，所述V型块、齿轮齿条模块和V型架连接件依次连接。

现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)采用高精度编码器与夹具组件同步转动的方式，可以更方便地用高精度编码器对角度仪进行校准。

2)应用偏心轮设计夹具，并使用步进电机驱动，装夹操作方便。

3)应用夹具水准仪确定夹具组件的水平，实现对零值的校准，提高校准的精确度。

4)通过采用双伺服电机控制，使得角度仪校准装置具有粗调功能与微调功能，使得校准精度极大提高，实现校准成本明显降低，且可实现角度精准控制。

5)应用底座水准仪确定底座的水平，实现对零值的校准，提高校准的精确度。

6)V型架组件可以兼具对低精度编码器进行校准，装置具有显著性进步和应用价值。

附图说明

图1是本发明的整体结构第一角度示意图；

图2是本发明的整体结构第二角度示意图；

图3是夹具组件的结构示意图；

图4是V型块组件的结构示意图；

其中：1、V型架夹手柄，2-1和2-2、V型架齿轮，3-1和3-2、V型架齿条，4、V型块，5、V型架连接件，6、低精度编码器，7、V型架平台，8、V型架轴，9-1和9-2、夹具步进电机，10-1和10-2、夹具偏心轮，11、上压板，12-1和12-2、夹具偏心轮轴，13、夹具水准仪，14、夹具底座，15、夹具联轴器，16-1、16-2和16-3、调平千斤顶，17-1和17-2、底座水准仪，18、底座，19、高精度编码器，20、主轴，21、粗调大齿轮，22、粗调小齿轮，23、粗调二级轴，24、大锥齿轮，25、粗调轴，26、小锥齿轮，27、粗调伺服电机，28、微调伺服电机，29、微调联轴器，30、微调轴，31、微调小齿轮，32、微调大齿轮，33、微调二级轴，34、微调二级小齿轮，35、微调二级大齿轮。36、微调调整伺服电机，37、微调偏心轮轴，38、微调偏心轮，39、微调压板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例一：

一种角度仪校准仪，如图1和图2所示，包括：

夹具组件，用于固定角度仪并带动角度仪转动；

还包括：

传动机构，与夹具组件连接，用于带动夹具组件转动；

高精度编码器19，与夹具组件连接并随夹具组件同步转动，用于显示夹具组件的旋转角度以便对角度仪进行校准。

如图3所示，夹具组件包括用于装夹角度仪的夹具偏心轮10-1、10-2和用于带动角度仪转动的联轴器15，联轴器15与夹具偏心轮10-1、10-2连接，并与传动机构连接。

夹具组件还包括用于驱动夹具偏心轮10-1、10-2装夹角度仪的夹具步进电机9-1、9-2以及挤压固定角度仪的上压板11，

夹具步进电机9-1、9-2通过联轴器与夹具偏心轮轴12-1和12-2连接，夹具偏心轮10-1、10-2分别安装在偏心轮轴12-1和12-2上，夹具偏心轮10-1、10-2与夹具偏心轮轴12-1和12-2通过键连接，不发生相对转动，夹具偏心轮10-1、10-2转动后对上压板11产生向下的压力，使得上压板11下降，从而压紧角度仪。

夹具组件上还设有用于确保角度仪安装水平的夹具水准仪13。

传动机构包括：

第一减速齿轮系，与夹具组件连接，用于带动夹具组件转动，本实施例第一减速齿轮系的传动比为1:10；

粗调伺服电机27，与第一减速齿轮系连接，用于为第一减速齿轮系提供粗调动力；

微调模块，与第一减速齿轮系连接，用于通过第一减速齿轮系对夹具组件的旋转角度进行精调。

微调模块包括相互连接的微调伺服电机28和第二减速齿轮系，第二减速齿轮系与第一减速齿轮系连接，本实施例中第二减速齿轮系的传动比为1:12。

第一减速齿轮系具体包括依次连接的小锥齿轮26、大锥齿轮24、粗调二级轴23、粗调小齿轮22、粗调大齿轮21和主轴20，其中具体的，小锥齿轮26与粗调伺服电机27连接，并与大锥齿轮24啮合，大锥齿轮24与粗调小齿轮22安装在粗调二级轴23上，粗调小齿轮22与粗调大齿轮21啮合，粗调大齿轮21安装在主轴20上，主轴20与联轴器15连接，高精度编码器19套在主轴20上并随主轴20一起转动。

此外，本实施例中微调模块还包括用于启动微调模块的切换单元，该切换单元包括依次连接的微调调整伺服电机36、微调偏心轮轴37、微调偏心轮38和微调压板39，另外第二减速齿轮系包括依次连接的微调联轴器29、微调轴30、微调小齿轮31、微调大齿轮32、微调二级轴33、微调二级小齿轮34、微调二级大齿轮35和粗调轴25，其中微调联轴器29与微调伺服电机28连接，粗调轴25与小锥齿轮26连接，微调压板39与微调轴30连接。此外，小锥齿轮26安装在粗调轴25上，粗调轴25与粗调伺服电机27连接。

传动机构中还设有用于变换夹具组件转动方向的转向单元，该转向单元与第一减速齿轮系连接。

角度仪校准仪还包括用于支撑夹具组件和传动机构的底座18，该底座18上设有用于确保底座18水平的底座水准仪17-1、17-2，底座18上还设有三个调平千斤顶16-1、16-2和16-3。

使用时，粗调过程为控制粗调伺服电机27运动通过小锥齿轮26与大锥齿轮24啮合将运动传至粗调二级轴23，粗调二级轴23带动粗调小齿轮22，进而将运动传至粗调大齿轮21和主轴20，由联轴器15实现带动夹具组件转动，同时高精度编码器19也发生转动。

微调过程则是，先转动微调调整伺服电机36，带动微调偏心轮轴37旋转，实现微调偏心轮38动作，微调压板39下降，实现微调轴30下降，使得微调小齿轮31与微调大齿轮32回归齿轮啮合位置。再通过控制微调伺服电机28转动，通过微调联轴器29带动微调轴30旋转，传动给微调小齿轮31，通过微调小齿轮31与微调大齿轮32啮合运动，实现微调二级轴33运动，再动过微调二级小齿轮34与微调二级大齿轮35啮合运动，实现粗调轴25旋转，带动小锥齿轮26运动，通过小锥齿轮26与大锥齿轮24啮合将运动传至粗调二级轴23，粗调二级轴23带动粗调小齿轮22，进而将运动传至粗调大齿轮21，带动主轴20转动，由联轴器15实现带动夹具组件转动，同时高精度编码器19也发生转动。

角度仪安装过程：首先将角度仪放置在夹具底座14上；然后夹具步进电机9-1、9-2，带动夹具偏心轮10-1和10-2，压着上压板11向下运动，夹紧角度仪，完成装夹过程，再通过观察夹具水准仪13调平夹具组件，之后通过观察底座水准仪17-1和17-2，调节千斤顶16，使得底座水准仪17-1和17-2处于水平状态。

通过底座调平，微调与粗调过程，分别记录高精度编码器19输出的数据与角度仪显示的数据，通过比较两者之间的数据进行校准。

实施例二：

本实施例与实施例一相比的显著不同在于，本实施例中角度仪校准仪还包括与传动机构连接的V型架组件，用于固定低精度编码器，并在传动机构的驱动下，带动低精度编码器与高精度编码器19同步转动，进而实现对低精度编码器的校准。

如图4所示，V型架组件包括齿轮齿条模块、用于放置低精度编码器的V型块4和与传动机构连接的V型架连接件5，V型块4、齿轮齿条模块和V型架连接件5依次连接。

齿轮齿条模块包括V型架齿轮2-1和2-2，V型架齿条3-1和3-2，此外V型架组件还包括V型架夹手柄1、V型架平台7和V型架轴8，其中V型架夹手柄1和V型架轴8连接，V型架齿轮2-1、2-2通过键安装在V型架轴8上，V型架齿条3-1、3-2与V型架齿轮2-1、2-2啮合，V型架齿条3-1、3-2与V型架平台7通过螺母连接，V型块4放置到V型架平台7上，从而实现转动V型架夹手柄1带动V型块4上下运动。

本实施例中低精度编码器安装过程：将低精度编码器放置到V型块上，通过V型架连接件5连接主轴20。

校准时，分别记录高精度编码器19输出的数据与低精度编码器6显示的数据，通过比较两者间的数据进行校准。

Claims (1)

1.一种角度仪校准仪，包括：

夹具组件，用于固定角度仪并带动角度仪转动，

其特征在于，还包括：

传动机构，与夹具组件连接，用于带动夹具组件转动，

高精度编码器(19)，与夹具组件连接并随夹具组件同步转动，用于显示夹具组件的旋转角度以便对角度仪进行校准；

所述夹具组件包括用于装夹角度仪的夹具偏心轮(10-1、10-2)和用于带动角度仪转动的联轴器(15)，所述联轴器(15)与夹具偏心轮(10-1、10-2)连接，并与传动机构连接；

所述夹具组件上还设有用于确保角度仪安装水平的夹具水准仪(13)；

所述传动机构包括：

第一减速齿轮系，与夹具组件连接，用于带动夹具组件转动，

粗调伺服电机(27)，与第一减速齿轮系连接，用于为第一减速齿轮系提供粗调动力，

微调模块，与第一减速齿轮系连接，用于通过第一减速齿轮系对夹具组件的旋转角度进行精调；

所述微调模块包括相互连接的微调伺服电机(28)和第二减速齿轮系，所述第二减速齿轮系与第一减速齿轮系连接；

所述角度仪校准仪还包括与传动机构连接的V型架组件，

用于固定低精度编码器，并在传动机构的驱动下，带动低精度编码器与高精度编码器(19)同步转动，进而实现对低精度编码器的校准；

所述V型架组件包括齿轮齿条模块、用于放置低精度编码器的V型块(4)和与传动机构连接的V型架连接件(5)，所述V型块(4)、齿轮齿条模块和V型架连接件(5)依次连接；

所述夹具组件还包括用于驱动夹具偏心轮(10-1、10-2)装夹角度仪的夹具步进电机(9-1、9-2)，所述步进电机(9-1、9-2)与夹具偏心轮(10-1、10-2)连接；

所述传动机构中还设有用于变换夹具组件转动方向的转向单元，该转向单元与第一减速齿轮系连接；

所述角度仪校准仪还包括用于支撑夹具组件和传动机构的底座(18)，该底座(18)上设有用于确保底座(18)水平的底座水准仪(17-1、17-2)。