CN105351280A - 一种调平用多点独立驱动液压水平控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种调平用多点独立驱动液压水平控制系统，包括油箱、计算机和多个液压装置，每个液压装置均包括液压缸、三位四通阀、油泵、活塞位置检测仪、放大器、压力传感器和控制单元；所述计算机用于发送指令给各控制单元控制所述油泵和所述三位四通阀的工作，进而使所有液压缸的活塞杆停留在设定的位置。本发明所需要的液压空间不大，重量轻、运动惯性小、反应速度快、自动实现过载保护，并且该控制系统操作方便，可实现大范围的无级调速，快速实现仪器的精准调平，从而大大提高测量工作的效率。

Description

一种调平用多点独立驱动液压水平控制系统

技术领域

本发明属于工程测量领域，更具体地，涉及一种调平用多点独立驱动液压水平控制系统。

背景技术

在各类工程建设中，从规划设计开始，到施工、经营管理阶段，都会用到各种测角、测距、测高、测图以及定向等方面的仪器。比较常见的测量仪器就有水准仪，经纬仪，全站仪。现有使用这些测量仪器前，调平过程均为手动的方式对仪器进行调整水平。调节过程一般为：先通过三脚架粗略调节水平，再使用仪器底座上的三个控制旋钮，观察底座上的圆水准器气泡再精确调整水平。由于测量工具可能处在不同的地理位置，由不同熟练程度的工人进行调平，因此通过人工手动对测量工具调整水平十分不便，费时费力。由于是人为进行操作，测量仪器的调平很大程度取决于技术员的经验与常识，因操作经验和水平限制，调节的测量仪器难免存在误差，不能保证测量仪器的精准调平，影响到最终的测量结果。且现场工地情况复杂，对测量数据精确度影响很大，所以采用精准控制比较好的液压系统配合调平过程很有必要。而现有的专利技术中，只有一种用于测量仪器的机械全自动调水平底座，其技术核心是三根螺旋柱，所述螺旋柱下部盲孔处嵌套有控制旋钮，控制芯片连接每个步进电机，通过控制芯片从而控制每个电机的运动。这种技术的确可以有效调平，但精确度得不到保证。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了调平用多点独立驱动液压水平控制系统，重量轻、运动惯性小、反应速度快、自动实现过载保护，并且该控制系统操作方便，可实现大范围的无级调速，快速实现仪器的精准调平，从而大大提高测量调平工作的效率。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种调平用多点独立驱动液压水平控制系统，其特征在于，包括油箱、计算机和多个液压装置，每个液压装置均包括液压缸、三位四通阀、油泵、活塞位置检测仪、放大器、压力传感器和控制单元，其中，

所述液压缸的无杆腔通过第一油管与所述三位四通阀的A口连接，其有腔杆通过第二油管与所述三位四通阀的B口连接；

所述三位四通阀的P口和O口分别通过第三油管和第四油管与所述油箱连接，并且所述第三油管上连接所述油泵；

所述活塞位置检测仪用于检测所述液压缸的活塞的位置并通过所述放大器将检测的位置信号传送给所述控制单元，进而获得所述液压缸的活塞杆的顶端的位置；

所述压力传感器的数量为两个并且这两个压力传感器分别连接在所述第一油管和第二油管上，以用于获得所述第一油管和第二油管内的油压并将获得的油压数据传送给所述控制单元；

所述控制单元基于获得的活塞的位置、第一油管的油压和第二油管内的油压来控制所述油泵和所述三位四通阀的工作，进而控制所述液压缸的活塞杆的上下移动；

所述计算机发送指令给各控制单元，从而控制所述油泵和所述三位四通阀的工作，进而使所有液压缸的活塞杆停留在设定的位置。

优选地，所述活塞位置检测仪包括电阻片、导电片和位移计，所述电阻片竖直安装在所述液压缸的缸体内壁上，所述导电片设置在所述液压缸的活塞上并与所述电阻片接触，所述电阻片靠近导电片的一侧设置为与所述液压缸的活塞相配合的弧面，以使所述液压缸的活塞能贴着所述电阻片移动，所述电阻片的另一侧通过导线与所述位移计连接，所述导电片通过导线与所述位移计连接，所述位移计通过获得所述电阻片接入电路的部分的电阻值，从而获得此部分的长度，进而获得所述液压缸的活塞的位置。

优选地，所述第一油管和第二油管上分别通过溢流阀与所述油箱连接。

优选地，所述油箱为封闭体并且其内进行抽真空处理，其内部通过隔板分别成四个的油池，并且每个隔板上均安装有双向阀，以用于连通相邻两油池内的液压油，每个双向阀均通过计算机控制。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1)本发明所需要的液压空间不大，重量轻、运动惯性小、反应速度快、自动实现过载保护，并且该控制系统操作方便，可实现大范围的无级调速，快速实现仪器的精准调平，从而大大提高测量工作的效率。

2)本发明通过调节液压缸的活塞杆的高度，可以使活塞杆支撑测量仪器的支座处于水平状态，解决了由于测量底座每次初始水平状态都不相同，所引起的每次测量前调平，造成大量的人力浪费，也因为测量员的测量水平参差不齐，由仪器调平所产生的大量误差的难题，这样大大提高了测量的效率，优化了测量过程，避免人为操作产生的误差，可满足一些精品工程较高精度要求的测量需求。

附图说明

图1是本发明中单个液压装置连接油箱的结构示意图；

图2是本发明中多个液压装置连接在油箱上的的分布示意图；

图3是本发明中油箱的隔板上安装双向阀的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

参照图1～图3，一种调平用多点独立驱动液压水平控制系统，包括油箱11、计算机和多个液压装置，每个液压装置均包括液压缸1、三位四通阀7、油泵8、活塞位置检测仪2、放大器、压力传感器5和控制单元3，其中，

所述液压缸1的无杆腔通过第一油管与所述三位四通阀7的A口连接，其有腔杆通过第二油管与所述三位四通阀7的B口连接；

所述三位四通阀7的P口和O口分别通过第三油管和第四油管与所述油箱11连接，并且所述第三油管上连接所述油泵8；

所述活塞位置检测仪2用于检测所述液压缸1的活塞的位置并通过所述放大器将检测的位置信号传送给所述控制单元3，进而获得所述液压缸1的活塞杆的顶端的位置；

所述压力传感器5的数量为两个并且这两个压力传感器5分别连接在所述第一油管和第二油管上，以用于获得所述第一油管和第二油管内的油压并将获得的油压数据传送给所述控制单元3；

所述控制单元3基于获得的活塞的位置、第一油管的油压和第二油管内的油压来控制所述油泵8和所述三位四通阀7的工作，进而控制所述液压缸1的活塞杆的上下移动；

所述计算机发送指令给各控制单元3，从而控制所述油泵8和所述三位四通阀7的工作，进而使所有液压缸1的活塞杆停留在设定的位置。其中，油泵8的工作包括其开启和关闭，而三位四通阀7的工作包括其中的电磁铁的通断电。

在进行调平工作时，可以用活塞杆承接需要调水平的支座，然后通过调节各液压缸1的活塞杆的移动，当各个活塞均处于同一水平位置时，则可以使支座保持水平。

作为一种优选，本位移传感器可以采用现有技术中的电感式线性差动位移传感器(LVDT)、电容式位移传感器或者利用光学反射的原理来测量液压缸1的活塞的位移，或者采用通过光栅尺来获得活塞的位置。

作为另一种优选，所述活塞位置检测仪2包括电阻片、导电片和位移计，所述电阻片竖直安装在所述液压缸1的缸体内壁上，所述导电片设置在所述液压缸1的活塞上并与所述电阻片接触，所述电阻片靠近导电片的一侧设置为与所述液压缸1的活塞相配合的弧面，以使所述液压缸1的活塞能贴着所述电阻片移动，所述电阻片的另一侧通过导线与所述位移计连接，所述导电片通过导线与所述位移计连接，所述位移计通过获得所述电阻片接入电路的部分的电阻值，从而获得此部分的长度，进而获得所述液压缸1的活塞的位置。

进一步，所述第一油管和第二油管上分别通过溢流阀6与所述油箱11连接。

进一步，所述油箱11为封闭体并且其内进行抽真空处理，其内部优选通过隔板12分别成四个的油池，并且每个隔板12上均安装有双向阀13，以用于连通相邻两油池内的液压油，每个双向阀13均通过计算机控制，当液路系统处于初始工作状态时，控制四个双向阀，让其均保持开启状态，此时的四个油池形成一个整体，液路系统中的液压油连通成一个整体，由连通器原理知道：油池内分隔开的四个油池与油箱整体都是一个密闭的空间，整个油路系统都处于真空状态，当所有的双向阀13打开时，此时也将三位四通阀7调至右端开关，由于油泵处于关闭状态，四个双向阀开启，整个油路属于一个通路，根据同一根油管内油压相等的原理，此时油管内的油压会处处相等，初始状态较高油压的油池中的液压油会向较低油压的油池中移动，油路中液压油的流动会使四个油池内的压力平衡，使四个油池的液面处于相同的水平面上。这一过程的实施，还需要依据液压原理，其中，有的油池液压油会增加，此时液压油通过三位四通阀7调至右端开关时的通道流上去使液压缸无杆腔的液压油增加，从而使液压缸的活塞上升；而有的油池液压油会减少，此时液压油通过三位四通阀7调至右端开关的相反方向流上去使液压缸有杆腔的液压油增加，从而使液压缸的活塞下降。最终会实现所有液压缸的活塞杆顶端的初步调平。

进一步，当所有液压缸的活塞杆顶端实现初步调平后，控制四个双向阀，让其均转换至关闭状态，此时四个油池被双向阀隔离开，均成为独立的液压系统，由独立的油泵控制，根据相应计算机控制，完成第二步的精确调平过程。

本发明的发明目的是提供一种测量仪器支座四点独立驱动液压水平控制系统，它可以在同一套液压控制系统中，共由一个油池，用一个油泵8驱动一个液压缸1运动，主液路严格地按给定顺序运动，采用顺序运动回路；而各液压缸之间运动关系按要求进行控制，严格完成预定功能的回路，多数情况下各液压缸1运动时的负载压力是不等的，这样，在负载压力小的液压缸1运动期间，负载压力大的液压缸1就不能运动，而本发明中各液压缸1之间的运动必须避免这种各缸之间运动的相互干扰，因此各液压缸1之间采用互不干扰回路。

本发明的的一个液压装置中，液压缸1及其上的配件组成液压系统，活塞位置检测仪2、控制单元3、信号放大器4等组成监测传感系统，

液压系统：

液压系统由计算机控制，可以全自动完成各个独立液压缸1的位移，实现力和位移的控制、位移误差的控制、行程的控制；过程显示、故障报警功能；各个独立液压缸1采用互不干扰回路，由计算机先行设定一个液压缸1的水平面是基准平面，然后由插装阀、增压阀、三位四通换向阀阀、压力传感器5组成的力闭环回路与单个液压缸1一起，组成了一个组件，这个组件与外部的位移传感器构成位置闭环系统，依靠位置闭环系统可实现位移误差的控制和行程的位置控制，使其他三个液压缸1依次处于同一水平面。

在调整液压缸1的无杆腔和有杆腔内液压油的压力差时，液压缸1上电磁阀内的电磁铁A101始终通电。当电磁阀处于中位时，调整液压缸1上下腔油压差为零，关闭电磁阀后，可以拆装油管。当电磁铁B102通电时，液压缸1处于空载快速回缩状态。为避免举升或回缩时速度过快，在电磁阀的进油口接有调速阀，它可控制液压缸1的最大运动速度。除电磁阀外，其他的元件(压力传感器5、压力表、测压接头包括控制电器)组装在一个液压站内，液压站与液压缸1之间用3根软管相连接，分别是进油管、回油管、控制油管，这样就组成了一个完整的液压系统。

监测传感系统：

监测传感系统在整个调整水平系统中非常重要，是我们获得数据信息的主要来源，它的灵敏度将直接影响到调整水平的同步精度。监测传感系统主要是由活塞位置检测仪2、信号放大器4、传感线路等组成。

活塞位置检测仪2将测得的位移数据通过信号放大器4的处理，把经过放大后的信号通过传感线路传送到控制单元3，由控制单元3进一步处理所收集到的数据信息。

电阻片的布设直接影响到监测的准确性，合理的布设电阻片能客观地反映出整体的位移姿态。所以在划分控制区域时，要考虑到电阻片的架设的位置是否能客观地反映该活塞杆的竖直位移。当然，电阻片架设时应保证它的垂直度，尽量减少人为造成误差，保证电阻片的精度。

计算机：

计算机是整个测量仪器支座四点独立驱动液压水平控制系统的核心，它把由监测传感系统所收集到的数据进行分析处理，并把处理后的数据反馈给液压系统，由液压系统调节各液压缸1的油压，从而调整活塞杆的移动，进而保证整个调整水平系统同步性。

本发明在使用时，是在测量仪的支座的四个角处各设置一组液压装置，所述四个角的液压装置的结构完全相同，所述的液压装置包括有与测量底座的一个角相对应的液压缸1，与液压缸1连通并控制液压缸1油量的溢流阀6，所述的溢流阀6与三位四通阀7连通，并与控制系统相连，所述的液压缸1的活塞内部放置有导电片。

本发明中，所述的溢流阀6与压力传感器5在液压缸1的第一油管和第二油管上分别设置一个，分别控制进油和出油的阀门控制与压力控制，所述的三位四通阀7连接控制系统，通过管路连接油箱11。所述的三位四通阀7的进油端连接独立的油箱11内过滤器9，油泵8设置在三位四通阀7与油箱11内过滤器9中间，所述的三位四通阀7还通过第三油管连接有油压接头10，以使液压油回流至油箱11。

本发明的测量仪器支座的四点独立驱动液压水平控制系统，即时通过控制系统对测量底座上四个角处分别设置的各液压缸，控制对应的伺服阀进行动态闭环调节，通过高精度压力传感器5、导电片，可以准确对四个角各液压缸的压力及位置进行捕捉，然后反馈于控制系统，运算后，动态进行闭环调节伺服阀。

由于在图1所示的图中，采用的是一个油箱11连接多个液压缸1，每个液压缸1均有独立的油泵8控制其升降，又有整体计算机系统根据活塞位置检测仪2控制各个液压缸1顶杆的位置，因此实现的是单独控制整体调平。即通过整体系统实现多个液压缸1的顶升，最后达到各液压缸1顶杆处于同一水平面。

本发明的四个独立驱动液压缸1共用一个油池，在四个分区的隔板12上分别设置有双向阀13门接头，可根据需要开关四个被隔开的油池，使其开启时成为一个大油池，关闭时又能独立作用。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种调平用多点独立驱动液压水平控制系统，其特征在于，包括油箱、计算机和多个液压装置，每个液压装置均包括液压缸、三位四通阀、油泵、活塞位置检测仪、放大器、压力传感器和控制单元，其中，

所述液压缸的无杆腔通过第一油管与所述三位四通阀的A口连接，其有腔杆通过第二油管与所述三位四通阀的B口连接；

所述三位四通阀的P口和O口分别通过第三油管和第四油管与所述油箱连接，并且所述第三油管上连接所述油泵；

所述活塞位置检测仪用于检测所述液压缸的活塞的位置并通过所述放大器将检测的位置信号传送给所述控制单元，进而获得所述液压缸的活塞杆的顶端的位置；

所述压力传感器的数量为两个并且这两个压力传感器分别连接在所述第一油管和第二油管上，以用于获得所述第一油管和第二油管内的油压并将获得的油压数据传送给所述控制单元；

所述控制单元基于获得的活塞的位置、第一油管的油压和第二油管内的油压来控制所述油泵和所述三位四通阀的工作，进而控制所述液压缸的活塞杆的上下移动；

所述计算机发送指令给各控制单元，从而控制所述油泵和所述三位四通阀的工作，进而使所有液压缸的活塞杆停留在设定的位置。

2.根据权利要求1所述的一种调平用多点独立驱动液压水平控制系统，其特征在于，所述活塞位置检测仪包括电阻片、导电片和位移计，所述电阻片竖直安装在所述液压缸的缸体内壁上，所述导电片设置在所述液压缸的活塞上并与所述电阻片接触，所述电阻片靠近导电片的一侧设置为与所述液压缸的活塞相配合的弧面，以使所述液压缸的活塞能贴着所述电阻片移动，所述电阻片的另一侧通过导线与所述位移计连接，所述导电片通过导线与所述位移计连接，所述位移计通过获得所述电阻片接入电路的部分的电阻值，从而获得此部分的长度，进而获得所述液压缸的活塞的位置。

3.根据权利要求1所述的一种调平用多点独立驱动液压水平控制系统，其特征在于，所述第一油管和第二油管上分别通过溢流阀与所述油箱连接。

4.根据权利要求1所述的一种调平用多点独立驱动液压水平控制系统，其特征在于，所述油箱为封闭体并且其内进行抽真空处理，其内部通过隔板分别成四个的油池，并且每个隔板上均安装有双向阀，以用于连通相邻两油池内的液压油，每个双向阀均通过计算机控制。