CN105436982A - 一种平台自动调平装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种平台自动调平装置及方法,装置包括平台、调平控制器Contrl、纵向倾斜传感器QXC、横向倾斜传感器QXL、调节平台倾斜状态的执行机构;执行机构包括第一横向执行机构、第二横向执行机构和纵向执行机构;本发明通过参数校准、消除齿隙差、计算执行机构的调节高度、确定执行机构的电机的调节角度和旋转方向和平台调平五步骤进行平台自动调平,由于消除了执行机构齿隙差、倾斜传感器的轴线与相对应的调节机构的轴线不平行误差,以及电机相对于参考点O进行调节,避免了执行机构齿隙差和倾斜传感器的轴线与相对应的调节机构的轴线不平行误差造成的影响,无需多次反复调节,一次调平即可实现平台的调平,从而大大地提高了平台调平的效率。
Description
技术领域
本发明属于测量及控制技术领域,涉及一种平台自动调平装置及方法,特别是涉及一种可以消除齿隙差的影响和解决倾斜传感器的轴线与相对应的调节机构的轴线不平行问题的平台自动调平装置及方法。
背景技术
平台是指任何具有一定面积的机械装置,平台调平是根据安装在平台上的倾斜传感器的指示,利用可以改变平台倾角的调节装置改变平台的倾角,从而使平台的参考面处于水平状态。
常用的可调平的平台结构为平台上正交安装两个倾斜传感器和三个相间120度的调节装置。与两个调节装置—横向调节器1和横向调节器2的轴心连线平行安装的倾斜传感器称为横向倾斜传感器,与横向倾斜传感器垂直安装的倾斜传感器称为纵向倾斜传感器,第三个调节器为纵向调节器。平台调平方法为根据两个倾斜传感器的读数,估计平台的倾斜状态,调节三个调节装置,从而改变平台的倾斜状态,实现调平—平台的参考面处于水平面。
可调平平台的调平方法有人工调平和自动调平,传统的可调平的平台调平方法为人工调平,人工调平方法需要操作员根据两个倾斜传感器的读数,估计平台的倾斜状态,人工调节三个调节装置。由于倾斜传感器的轴线与调节机构的轴线不平行(相交),根据两个倾斜传感器的读数估计的平台倾斜状态与实际需要的调节量不一致,造成调节误差,需要反复多次调节才能完成调平,效率低,速度慢。自动调平为根据倾斜传感器的读数自动实现调平,自动调平模式有机械式(重力锤)和机电式(传感器+控制器+调节机构)。
中国发明专利“一种手自动一体可调支腿”(申请号:201510197262;公告号:104806849A)和中国实用新型专利“一种调平台”(申请号:201220234072;公告号:202576247U)为单轴调节。
中国实用新型专利“划线平台调平装置”(申请号:200720098663;公告号:201077075Y)通过旋转调整螺栓带动调整楔块沿楔面上下运动,从而调整平台的水平精度,另外在调整楔块与平台之间放置有数个塞尺,塞尺起到了微调平台的作用。
中国实用新型专利“多角度微调平台”(申请号:201220306459;公告号:202769187U)微调平台采用球面结构,通过微调连接件耦合连接并调节。
中国发明专利“一种用于光电装备测试仪器的多功能三脚架”(申请号:201510313821;公告号:104864239A)摇动升降手柄,即可快速实现测试设备的高低移动,转动调平台的微调手轮,即可实现俯仰微调。
中国发明专利“一种用于机械加工的三轴倾角可调平台”(申请号:201110026245;公告号:102133710A)采用底座、工作台、XY轴倾角调节板、回转球面体、回转球面座、X轴与Y轴倾角调节杆和绕Z轴转角调节杆的结构。通过回转球面体和回转球面座实现倾斜角的调节。
中国发明专利“一种自动调平的经纬仪装置”(申请号:201510305674;公告号:104848834A)采用与悬挂臂末端相连的水平微调部件和重力摆锤,通过重力的作用实现自动调平。
中国发明专利“一种自动调平与陀螺定向观瞄装置”(申请号:201310241158;公告号:103335640A和CN103335640B)和中国实用新型专利“陀螺定向观瞄装置上的自动调平机构”(申请号:201320348627;公告号:203274726U)在三脚架上端具有一调平底座,在调平底座上设有三个直线电机,直线电机的输出轴上端连接一万向调节柱,调平台安装在万向调节柱上,在调平台上嵌入安装有电子水平仪,电子水平仪的输出通过控制电路接直线电机。根据电子水平仪的输出控制3个直线电机移动,改变三脚架的高度,实现调平。
中国发明专利“高精度快速调平装置”(申请号:200710048119;公告号:101150042A和100536065C)和中国实用新型专利“高精度快速调平机构”(申请号:200720076044;公告号:201142318Y)采用平行簧片结构满足了调平台侧向较大刚度及垂向较低刚度分配要求,同时通过设计预紧弹簧体的刚度可以优化得出马达驱动扭矩,直接安装于调平台上的测量传感器组件可以有效消除传动机构之间的间隙,提高了调平装置的精度。
CN201510197262和CN201220234072专利为单轴调节,不能完全满足平台自动调平的要求。CN200720098663、CN201220306459、CN201510313821和CN201110026245专利的调平方法为人工调平,效率低,速度慢。CN201510305674专利通过重力的作用实现自动调平,误差较大。CN201310241158、CN201320348627、CN200710048119和CN200720076044专利采用传感器+控制器+执行机构,发明内容为调平结构,能够高精度调平,但是没有解决执行机构的齿隙差和倾斜传感器的轴线与调节机构的轴线不平行带来的问题。
平台调平的目标是快速,精准和高效地将平台调平,对于平台自动调平,由于倾斜传感器的轴线与相对应的调节机构的轴线不平行,会带来如下两个影响:
影响1:倾斜传感器的轴线与相对应的调节机构的轴线不平行时,在调节机构的轴线上的倾斜量不等于相对应的倾斜传感器给出的倾斜量,故控制器根据倾斜传感器给出的倾斜量计算的调节机构的调节量,并不能将平台在该轴向上的倾斜消除,只是减小了该轴向上的倾斜,而产生不平行误差。
影响2:倾斜传感器的轴线与相对应的调节机构的轴线平行时,调节横向调节器时不影响纵向倾斜传感器的读数,调节纵向调节器时也不影响横向倾斜传感器的读数。倾斜传感器的轴线与相对应的调节机构的轴线不平行时,实际进行平台的调平时,调节横向调节器时,会影响纵向倾斜传感器的倾斜状态;调节纵向调节器时,会影响横向倾斜传感器的倾斜状态。
倾斜传感器的轴线与相对应的调节机构的轴线的不平行是造成需要反复进行平台调节的主要原因。
机电式自动调平的调节机构主要使用电机、涡轮和涡杆组成的调节装置实现平台的倾斜调节。在第一次转动涡轮和涡杆进行调节时,或需要反方向转动涡轮和涡杆时,由于涡轮和涡杆的轮齿间存在齿隙差,根据调节指令要求电机转动的角度,经过涡轮和涡杆装置后,涡轮和涡杆装置输入的转动角度中的一部分被用于克服齿隙差,涡轮和涡杆装置实际输出的转动角度就不等指令要求的转动角度,从而造成调节误差。
对于要求快速,精准和高效的自动调平的平台,消除齿隙差造成的影响和解决倾斜传感器的轴线与相对应的调节机构的轴线不平行的问题才能实现快速和高效地调平。市场上出售的商品中采用的自动调平方法和背景技术中的自动调平方法,实现了自动调平的功能,但是均未给出消除齿隙差造成的影响和解决倾斜传感器的轴线与相对应的调节机构的轴线不平行的问题的调平方案。
发明内容
为了满足快速,精准和高效地自动调平的需求,针对上述不足,本发明的目的在于提供一种可以消除齿隙差造成的影响和解决倾斜传感器的轴线与相对应的调节机构的轴线不平行问题的平台自动调平装置及方法。
本发明的装置所采用的技术方案是:一种平台自动调平装置,其特征在于:包括平台、调平控制器Contrl、纵向倾斜传感器QXC、横向倾斜传感器QXL、调节平台倾斜状态的执行机构;所述的执行机构包括横向执行机构和纵向执行机构,所述的横向执行机构机构包括第一横向执行机构、第二横向执行机构;
所述的执行机构由电机、螺杆、螺母、螺母导轨和止转螺丝组成;所述的电机安装在所述的平台上,电机轴即为所述的螺杆,螺杆带有螺纹,其上套设有螺母;所述的螺母导轨套在螺母的外面,螺母导轨套的一端固定在平台上;所述的螺母侧面设置有止转螺丝孔,该孔攻丝,螺纹与止转螺丝的螺纹一致;所述的螺母导轨的一侧开有槽,槽的长度取决于所述的调节平台倾斜状态的执行机构的动态范围,所述的止转螺丝通过该槽旋入所述的止转螺丝孔,阻止螺母转动;
所述的电机、纵向倾斜传感器QXC、横向倾斜传感器QXL通过电缆连接到所述的调平控制器Contrl。
作为优选,所述的第一横向执行机构、第二横向执行机构和纵向执行机构均一一安装在所述的平台上,三者之间的圆心角均为120度。
本发明的方法所采用的技术方案是:一种平台自动调平方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1:参数校准;
标定平台自动调平参数,包括纵向倾斜传感器QXC的轴线与它相对应的执行机构的轴线不平行产生的夹角α、横向倾斜传感器QXL的轴线与它相对应的执行机构的轴线不平行产生的夹角β、第一横向执行机构与调平参考点O的距离OM1、第二横向执行机构与调平参考点O的距离OM2、纵向执行机构与调平参考点O的距离OM3、第一横向执行机构的电机旋转角度与平台自动调平装置升降的高度变化的系数KM1、第二横向执行机构的电机旋转角度与平台自动调平装置升降的高度变化的系数KM2、纵向执行机构的电机旋转角度与平台自动调平装置升降的高度变化的系数KM3;
步骤2:消除齿隙差;
步骤2.1:调平控制器Contrl采集纵向倾斜传感器QXC、横向倾斜传感器QXL的读数QXL1和QXC1;
步骤2.2:调平控制器Contrl根据纵向倾斜传感器QXC、横向倾斜传感器QXL的读数QXL1和QXC1,计算横向执行机构的横向调整方向bDL和纵向执行机构的纵向调整方向bDC;
步骤2.3:令横向调节标志bL=1,纵向调节标志bC=1;
步骤2.4:如果横向调节标志bL=1,根据横向调整方向bDL,横向执行机构进行最小调节单位的调节;
如果纵向调节标志bC=1,根据纵向调整方向bDC,纵向执行机构进行最小调节单位的调节;
步骤2.5:调平控制器Contrl采集纵向倾斜传感器QXC、横向倾斜传感器QXL的读数QXL2和QXC2;
步骤2.6:调平控制器Contrl计算纵向倾斜传感器QXC、横向倾斜传感器QXL的读数的变化,dQXL=QXL2-QXL1,dQXC=QXC2-QXC1;
步骤2.7:如果dQXL的绝对值大于或等于阈值,则令横向调节标志bL=0;如果dQXC的绝对值大于或等于阈值,则令纵向调节标志bC=0;且将QXL2的值赋给QXL1,将QXC2的值赋给QXC1,QXL1=QXL2,QXC1=QXC2;
步骤2.8:如果bL=1或bC=1,则回转执行所述的步骤2.4;如果bL=0和bC=0,齿隙差已经消除,则顺序执行下述步骤3;
步骤3:计算第一横向执行机构、第二横向执行机构和纵向执行机的调节高度;
步骤3.1:调平控制器Contrl采集纵向倾斜传感器QXC、横向倾斜传感器QXL的读数QXL3和QXC3;
步骤3.2:调平控制器Contrl计算横向执行机构调节高度;
步骤3.2.1:横向执行机构上的倾斜量β1=cos(β)*QXL3;
步骤3.2.2:第一横向执行机构的调节高度hM1=cos(β1)*OM1,第二横向执行机构的调节高度hM2=cos(β1)*OM2;
步骤3.3:调平控制器Contrl计算纵向执行机构调节高度;
步骤3.3.1:纵向执行机构上的倾斜量α1=cos(α)*QXC3;
步骤3.3.2:纵向执行机构的调节高度hM3=cos(α1)*OM3;
步骤4:计算第一横向执行机构、第二横向执行机构和纵向执行机的电机的调节角度和旋转方向;
步骤4.1:调平控制器Contrl确定横向执行机构的电机的调节角度和旋转方向;
第一横向执行机构的电机的调节角度AM1=abs(KM1*hM1);第一横向执行机构的电机的调节角度AM2=abs(KM2*hM2);
如果β1大于0,第一横向执行机构的电机的旋转方向为正,第二横向执行机构的电机的旋转方向为反;否则,第一横向执行机构的电机的旋转方向为反,第二横向执行机构的电机的旋转方向为正;
步骤4.2:调平控制器Contrl确定纵向执行机构的电机的调节角度和旋转方向;纵向执行机构的电机调节角度AM3=abs(KM3*hM3);
如果α1大于0,纵向执行机构的电机的旋转方向为正;否则,纵向执行机构的电机的旋转方向为反;
步骤5:平台调平;
步骤5.1:调平控制器Contrl设置电机旋转方向
如果第一横向执行机构的电机的旋转方向为正,电机M1旋转方向控制信号bFX1=1;否则,第一横向执行机构的电机的旋转方向为负,第一横向执行机构的电机旋转方向控制信号bFX1=0;
如果第二横向执行机构的电机的旋转方向为正,第二横向执行机构的电机旋转方向控制信号bFX2=1;否则,第二横向执行机构的电机的旋转方向为负,第二横向执行机构的电机旋转方向控制信号bFX2=0;
如果纵向执行机构的电机的旋转方向为正,纵向执行机构的电机旋转方向控制信号bFX3=1;否则,纵向执行机构的电机的旋转方向为负,纵向执行机构的电机旋转方向控制信号bFX3=0;
步骤5.2:调平控制器Contrl驱动电机旋转
第一横向执行机构的电机根据设定的旋转方向bFX1旋转调节角度AM1;第二横向执行机构的电机根据设定的旋转方向bFX2旋转调节角度AM2;纵向执行机构的电机根据设定的旋转方向bFX3旋转调节角度AM3。
本发明测量平台的倾斜状态,计算倾斜调节方向,在该方向进行最小步距调节,直至倾斜状态发生变化,即消除了齿隙差;再次测量平台的倾斜状态,作为无齿隙差状态下的平台倾斜状态,克服了执行机构齿隙差的影响。根据倾斜传感器的读数和经过标定的平台参数,计算相对应的调节机构的轴线上的有效倾斜值。相对应的调节机构的轴线上的有效倾斜值作为倾斜观测值,计算调平需要的调节量,消除倾斜传感器的轴线与相对应的调节机构的轴线不平行的影响。由于消除了执行机构齿隙差、倾斜传感器的轴线与相对应的调节机构的轴线不平行误差,以及电机相对于参考点O进行调节,避免了执行机构齿隙差和倾斜传感器的轴线与相对应的调节机构的轴线不平行误差造成的影响,无需多次反复调节,一次调平即可实现平台的调平,从而大大地提高了平台调平的效率。
附图说明
图1:为本发明实施例的系统结构俯视图;
图2:为本发明实施例的执行机构结构示意图;
图3:为本发明实施例的倾斜传感器的轴线与相对应的调节平台倾斜状态的执行机构的轴线关系示意图。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明,下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述,应当理解,此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
请见图1和图2,本发明提供的一种平台自动调平装置,包括平台、调平控制器Contrl、纵向倾斜传感器QXC、横向倾斜传感器QXL、调节平台倾斜状态的执行机构;执行机构包括横向执行机构和纵向执行机构,横向执行机构机构包括第一横向执行机构、第二横向执行机构;第一横向执行机构、第二横向执行机构和纵向执行机构均一一安装在平台上,三者之间的圆心角均为120度;执行机构由电机、螺杆、螺母、螺母导轨和止转螺丝组成;电机安装在平台上,电机轴即为螺杆,螺杆带有螺纹,其上套设有螺母;螺母导轨套在螺母的外面,螺母导轨套的一端固定在平台上;螺母侧面设置有止转螺丝孔,该孔攻丝,螺纹与止转螺丝的螺纹一致;螺母导轨的一侧开有槽,槽的长度取决于调节平台倾斜状态的执行机构的动态范围,止转螺丝通过该槽旋入止转螺丝孔,阻止螺母转动;电机、纵向倾斜传感器QXC、横向倾斜传感器QXL通过电缆连接到调平控制器Contrl。
请见图3,是本发明的倾斜传感器的轴线与相对应的调节平台倾斜状态的执行机构的轴线关系示意图,M1、M2和M3为3个电机,M1M2直线为电机M1和M2的轴心连线,代表横向调节机构的轴线。O为电机M3在M1M2直线上的垂足,M3O直线代表纵向调节机构的轴线。QXLLQXLR为横向倾斜传感器轴线,QXCUQXCD为纵向倾斜传感器轴线。β为横向倾斜传感器轴线QXLLQXLR与电机M1和M2的轴心连线M1M2的夹角;α为纵向倾斜传感器轴线QXCUQXCD与电机M3和垂足O的连线M3O的夹角。
本发明提供一种平台自动调平方法,包括以下步骤:
步骤1:参数校准;
标定平台自动调平参数,包括纵向倾斜传感器QXC的轴线与它相对应的执行机构的轴线不平行产生的夹角α、横向倾斜传感器QXL的轴线与它相对应的执行机构的轴线不平行产生的夹角β、第一横向执行机构与调平参考点O的距离OM1、第二横向执行机构与调平参考点O的距离OM2、纵向执行机构与调平参考点O的距离OM3、第一横向执行机构的电机旋转角度与平台自动调平装置升降的高度变化的系数KM1、第二横向执行机构的电机旋转角度与平台自动调平装置升降的高度变化的系数KM2、纵向执行机构的电机旋转角度与平台自动调平装置升降的高度变化的系数KM3;
控制器Contrl采集横向倾斜传感器QXL和纵向倾斜传感器QXC的读数,计算平台的倾斜状态,根据平台的倾斜状态和执行机构的参数,计算执行机构的调节方向和调节量,驱动执行机构进行调平。执行机构的电机根据控制器输出的旋转方向和旋转角度转动,螺杆旋转,套在螺杆外的螺母由于止转螺丝的限制转动,只能沿电机的轴线上下移动。由于执行机构的螺母的上下移动,改变了平台的倾斜状态。对于已经测定了参数(α、β、OM1、OM2、OM3、KM1、KM2和KM3)的平台,进行如下调平;
步骤2:消除齿隙差;
步骤2.1:调平控制器Contrl采集纵向倾斜传感器QXC、横向倾斜传感器QXL的读数QXL1和QXC1;
步骤2.2:调平控制器Contrl根据纵向倾斜传感器QXC、横向倾斜传感器QXL的读数QXL1和QXC1,计算横向执行机构的横向调整方向bDL和纵向执行机构的纵向调整方向bDC;
倾斜是指的两点间的,轴向的,两个横向执行机构的轴的连线构成横向调节轴向;
步骤2.3:令横向调节标志bL=1,纵向调节标志bC=1;
步骤2.4:如果横向调节标志bL=1,根据横向调整方向bDL,横向执行机构进行最小调节单位的调节;
如果纵向调节标志bC=1,根据纵向调整方向bDC,纵向执行机构进行最小调节单位的调节;
步骤2.5:调平控制器Contrl采集纵向倾斜传感器QXC、横向倾斜传感器QXL的读数QXL2和QXC2;
步骤2.6:调平控制器Contrl计算纵向倾斜传感器QXC、横向倾斜传感器QXL的读数的变化,dQXL=QXL2-QXL1,dQXC=QXC2-QXC1;
步骤2.7:如果dQXL的绝对值大于或等于阈值,则令横向调节标志bL=0;如果dQXC的绝对值大于或等于阈值,则令纵向调节标志bC=0;且将QXL2的值赋给QXL1,将QXC2的值赋给QXC1,QXL1=QXL2,QXC1=QXC2;
步骤2.8:如果bL=1或bC=1,则回转执行步骤2.4;如果bL=0和bC=0,齿隙差已经消除,则顺序执行下述步骤3;
步骤3:计算第一横向执行机构、第二横向执行机构和纵向执行机的调节高度;
步骤3.1:调平控制器Contrl采集纵向倾斜传感器QXC、横向倾斜传感器QXL的读数QXL3和QXC3;
步骤3.2:调平控制器Contrl计算横向执行机构调节高度;
步骤3.2.1:横向执行机构上的倾斜量β1=cos(β)*QXL3;
倾斜是指的两点间的,轴向的,两个横向执行机构的轴的连线构成横向调节轴向;
步骤3.2.2:第一横向执行机构的调节高度hM1=cos(β1)*OM1,第二横向执行机构的调节高度hM2=cos(β1)*OM2;
步骤3.3:调平控制器Contrl计算纵向执行机构调节高度;
步骤3.3.1:纵向执行机构上的倾斜量α1=cos(α)*QXC3;
步骤3.3.2:纵向执行机构的调节高度hM3=cos(α1)*OM3;
步骤4:计算第一横向执行机构、第二横向执行机构和纵向执行机的电机的调节角度和旋转方向;
步骤4.1:调平控制器Contrl确定横向执行机构的电机的调节角度和旋转方向;
第一横向执行机构的电机的调节角度AM1=abs(KM1*hM1);第一横向执行机构的电机的调节角度AM2=abs(KM2*hM2);
如果β1大于0,第一横向执行机构的电机的旋转方向为正,第二横向执行机构的电机的旋转方向为反;否则,第一横向执行机构的电机的旋转方向为反,第二横向执行机构的电机的旋转方向为正;
步骤4.2:调平控制器Contrl确定纵向执行机构的电机的调节角度和旋转方向;纵向执行机构的电机调节角度AM3=abs(KM3*hM3);
如果α1大于0,纵向执行机构的电机的旋转方向为正;否则,纵向执行机构的电机的旋转方向为反;
步骤5:平台调平;
步骤5.1:调平控制器Contrl设置电机旋转方向
如果第一横向执行机构的电机的旋转方向为正,电机M1旋转方向控制信号bFX1=1;否则,第一横向执行机构的电机的旋转方向为负,第一横向执行机构的电机旋转方向控制信号bFX1=0;
如果第二横向执行机构的电机的旋转方向为正,第二横向执行机构的电机旋转方向控制信号bFX2=1;否则,第二横向执行机构的电机的旋转方向为负,第二横向执行机构的电机旋转方向控制信号bFX2=0;
如果纵向执行机构的电机的旋转方向为正,纵向执行机构的电机旋转方向控制信号bFX3=1;否则,纵向执行机构的电机的旋转方向为负,纵向执行机构的电机旋转方向控制信号bFX3=0;
步骤5.2:调平控制器Contrl驱动电机旋转
第一横向执行机构的电机根据设定的旋转方向bFX1旋转调节角度AM1;第二横向执行机构的电机根据设定的旋转方向bFX2旋转调节角度AM2;纵向执行机构的电机根据设定的旋转方向bFX3旋转调节角度AM3。
应当理解的是,本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。
应当理解的是,上述针对较佳实施例的描述较为详细,并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下,还可以做出替换或变形,均落入本发明的保护范围之内,本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (3)
1.一种平台自动调平装置,其特征在于:包括平台、调平控制器Contrl、纵向倾斜传感器QXC、横向倾斜传感器QXL、调节平台倾斜状态的执行机构;所述的执行机构包括横向执行机构和纵向执行机构,所述的横向执行机构机构包括第一横向执行机构、第二横向执行机构;
所述的执行机构由电机、螺杆、螺母、螺母导轨和止转螺丝组成;所述的电机安装在所述的平台上,电机轴即为所述的螺杆,螺杆带有螺纹,其上套设有螺母;所述的螺母导轨套在螺母的外面,螺母导轨套的一端固定在平台上;所述的螺母侧面设置有止转螺丝孔,该孔攻丝,螺纹与止转螺丝的螺纹一致;所述的螺母导轨的一侧开有槽,槽的长度取决于所述的调节平台倾斜状态的执行机构的动态范围,所述的止转螺丝通过该槽旋入所述的止转螺丝孔,阻止螺母转动;
所述的电机、纵向倾斜传感器QXC、横向倾斜传感器QXL通过电缆连接到所述的调平控制器Contrl。
2.根据权利要求1所述的平台自动调平装置,其特征在于:所述的第一横向执行机构、第二横向执行机构和纵向执行机构均一一安装在所述的平台上,三者之间的圆心角均为120度。
3.一种利用权利要求1所述的平台自动调平装置进行平台自动调平的方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1:参数校准;
标定平台自动调平参数,包括纵向倾斜传感器QXC的轴线与它相对应的执行机构的轴线不平行产生的夹角α、横向倾斜传感器QXL的轴线与它相对应的执行机构的轴线不平行产生的夹角β、第一横向执行机构与调平参考点O的距离OM1、第二横向执行机构与调平参考点O的距离OM2、纵向执行机构与调平参考点O的距离OM3、第一横向执行机构的电机旋转角度与平台自动调平装置升降的高度变化的系数KM1、第二横向执行机构的电机旋转角度与平台自动调平装置升降的高度变化的系数KM2、纵向执行机构的电机旋转角度与平台自动调平装置升降的高度变化的系数KM3;
步骤2:消除齿隙差;
步骤2.1:调平控制器Contrl采集纵向倾斜传感器QXC、横向倾斜传感器QXL的读数QXL1和QXC1;
步骤2.2:调平控制器Contrl根据纵向倾斜传感器QXC、横向倾斜传感器QXL的读数QXL1和QXC1,计算横向执行机构的横向调整方向bDL和纵向执行机构的纵向调整方向bDC;
步骤2.3:令横向调节标志bL=1,纵向调节标志bC=1;
步骤2.4:如果横向调节标志bL=1,根据横向调整方向bDL,横向执行机构进行最小调节单位的调节;
如果纵向调节标志bC=1,根据纵向调整方向bDC,纵向执行机构进行最小调节单位的调节;
步骤2.5:调平控制器Contrl采集纵向倾斜传感器QXC、横向倾斜传感器QXL的读数QXL2和QXC2;
步骤2.6:调平控制器Contrl计算纵向倾斜传感器QXC、横向倾斜传感器QXL的读数的变化,dQXL=QXL2-QXL1,dQXC=QXC2-QXC1;
步骤2.7:如果dQXL的绝对值大于或等于阈值,则令横向调节标志bL=0;如果dQXC的绝对值大于或等于阈值,则令纵向调节标志bC=0;且将QXL2的值赋给QXL1,将QXC2的值赋给QXC1,QXL1=QXL2,QXC1=QXC2;
步骤2.8:如果bL=1或bC=1,则回转执行所述的步骤2.4;如果bL=0和bC=0,齿隙差已经消除,则顺序执行下述步骤3;
步骤3:计算第一横向执行机构、第二横向执行机构和纵向执行机的调节高度;
步骤3.1:调平控制器Contrl采集纵向倾斜传感器QXC、横向倾斜传感器QXL的读数QXL3和QXC3;
步骤3.2:调平控制器Contrl计算横向执行机构调节高度;
步骤3.2.1:横向执行机构上的倾斜量β1=cos(β)*QXL3;
步骤3.2.2:第一横向执行机构的调节高度hM1=cos(β1)*OM1,第二横向执行机构的调节高度hM2=cos(β1)*OM2;
步骤3.3:调平控制器Contrl计算纵向执行机构调节高度;
步骤3.3.1:纵向执行机构上的倾斜量α1=cos(α)*QXC3;
步骤3.3.2:纵向执行机构的调节高度hM3=cos(α1)*OM3;
步骤4:计算第一横向执行机构、第二横向执行机构和纵向执行机的电机的调节角度和旋转方向;
步骤4.1:调平控制器Contrl确定横向执行机构的电机的调节角度和旋转方向;
第一横向执行机构的电机的调节角度AM1=abs(KM1*hM1);第一横向执行机构的电机的调节角度AM2=abs(KM2*hM2);
如果β1大于0,第一横向执行机构的电机的旋转方向为正,第二横向执行机构的电机的旋转方向为反;否则,第一横向执行机构的电机的旋转方向为反,第二横向执行机构的电机的旋转方向为正;
步骤4.2:调平控制器Contrl确定纵向执行机构的电机的调节角度和旋转方向;纵向执行机构的电机调节角度AM3=abs(KM3*hM3);
如果α1大于0,纵向执行机构的电机的旋转方向为正;否则,纵向执行机构的电机的旋转方向为反;
步骤5:平台调平;
步骤5.1:调平控制器Contrl设置电机旋转方向
如果第一横向执行机构的电机的旋转方向为正,电机M1旋转方向控制信号bFX1=1;否则,第一横向执行机构的电机的旋转方向为负,第一横向执行机构的电机旋转方向控制信号bFX1=0;
如果第二横向执行机构的电机的旋转方向为正,第二横向执行机构的电机旋转方向控制信号bFX2=1;否则,第二横向执行机构的电机的旋转方向为负,第二横向执行机构的电机旋转方向控制信号bFX2=0;
如果纵向执行机构的电机的旋转方向为正,纵向执行机构的电机旋转方向控制信号bFX3=1;否则,纵向执行机构的电机的旋转方向为负,纵向执行机构的电机旋转方向控制信号bFX3=0;
步骤5.2:调平控制器Contrl驱动电机旋转
第一横向执行机构的电机根据设定的旋转方向bFX1旋转调节角度AM1;第二横向执行机构的电机根据设定的旋转方向bFX2旋转调节角度AM2;纵向执行机构的电机根据设定的旋转方向bFX3旋转调节角度AM3。
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