CN106679614A - 具有自动调平装置的电子经纬仪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有自动调平装置的电子经纬仪，包括带有二维倾角传感器的电子经纬仪(1)，经纬仪安装座(2)，X向角度调整装置(3)，Y向角度调整装置(4)和控制器(5)，控制器(5)分别与二维倾角传感器、两个角度调整装置的伺服电机进行电连接，根据二维倾角传感器实时测量到的二维倾角数值分别驱动两个相应的伺服电机转动，通过调节X向和/或Y向的角度使电子经纬仪调平。该装置可以实现电子经纬仪快速、高精度调平，从而提高电子经纬仪的测量效率和测量精度。

Description

具有自动调平装置的电子经纬仪
技术领域
本发明属于工业测量技术领域，具体涉及使用电子经纬仪测量时的精确调平装置，该装置适用于电子经纬仪测量前的调平过程中。
背景技术
在航天器、飞机、船舶等制造行业中，经常需要使用电子经纬仪进行精确测量。在使用电子经纬仪测量时，首先需要对电子经纬仪进行调平，否则经纬仪的竖轴倾斜误差会给测量结果带来较大的误差，具体参见《测绘工程》第20卷第4期中“经纬仪横轴误差对竖直观测的影响”的相关说明。因此，在使用电子经纬仪进行测量时，需要先将其精确调平，从而确保经纬仪竖轴与测量点的铅垂线一致，这样才能保证测量精度。
当前经纬仪调平时，通常采用手动调节三脚架支腿和经纬仪底座上的三脚螺旋来实现，调平效率慢且精度低。随着航天器等装配自动化程度的提高，对测量的要求也越来越高，手动调节的精度难以实现测量的技术要求，基于此，有必要对电子经纬仪进行自动调平，从而满足测量精度的需要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有自动调平装置的电子经纬仪。该电子经纬仪可以实时自动读取二维水平倾角，并通过一套二维电动调平机构使经纬仪二维水平倾角为零，从而实现经纬仪自动精确调平。
本发明是通过如下技术方案实现的：
本发明具有自动调平装置的电子经纬仪，包括带有二维倾角传感器的电子经纬仪，经纬仪安装座，X向角度调整装置，Y向角度调整装置和控制器，电子经纬仪固定设置在经纬仪安装座上，经纬仪安装座底面上叠放设置X向角度调整装置和Y向角度调整装置，两个角度调整装置具有相同的内部结构且呈十字相交式，两个角度调整装置分别包括伺服电机、联轴器、螺纹杆、推块、固定导轨、具有水平上表面的顶板、具有水平下表明的底板、滑块、斜面导轨，顶板与底板的一端通过短销轴连接以使顶板围绕短销轴转动，顶板与底板之间形成一相对空间，底板的另一端设置伺服电机，伺服电机通过联轴器带动螺纹杆转动，螺纹杆与其顶端的推块通过螺纹孔连接并推动推块沿着其底部的固定导轨滑动，固定导轨设置在底板的上表面上，推块上方相对位置的顶板下表面上设置斜面导轨，斜面导轨上滑动设置滑块，推块的前端与滑块通过长销轴连接，斜面导轨与顶板之间的接触面为斜面，使得推块带动滑块滑动，滑块沿着斜面导轨的滑动从而带动顶板绕着短销轴转动，完成绕X向或Y向的转动调节；控制器分别与二维倾角传感器、两个角度调整装置的伺服电机进行电连接，根据二维倾角传感器实时测量到的二维倾角数值分别驱动两个相应的伺服电机转动，通过调节X向和/或Y向的角度使电子经纬仪调平。
其中，螺纹杆为梯形螺纹杆，推块中对应的螺纹孔为梯形螺纹孔。
其中，短销轴的中心和长销轴的中心高度不同。
其中，梯形螺纹杆通过螺旋传动形式，将旋转运动转化为推块的直线运动。
其中，梯形螺纹杆的螺距为1.5mm，螺杆每转动一周，顶板与底板之间夹角变化约为20″。
其中，推块通过长销轴带动滑块产生直线运动和微小转动，长销轴是中心到顶板及底板的距离是不变的，使得滑块移动实现顶板与底板之间的夹角变化，以实现水平调整。
其中，长销轴前后移动距离为22mm，顶板与底板之间夹角变化范围为[-5′，+5′]。
其中，伺服电机角度控制精度达到1/200转。
与现有的电子经纬仪相比，本发明的具有自动调平装置的带二维倾角传感器的电子经纬仪，可以实现经纬仪自动调平，调平精度优于1″。该装置使用方便，可以实现电子经纬仪快速、高精度调平，从而提高了电子经纬仪的测量效率和测量精度，在航天器、飞机、船舶等装配测量中有广泛的应用前景，可以促进未来航天航空等大型复杂系统集成制造业的发展。
附图说明
图1为本发明的具有自动调平装置的电子经纬仪结构示意图，其中，1－带二维倾角传感器的电子经纬仪、2—经纬仪安装座、3－X向角度调整装置、4－Y向角度调整装置、5－控制器。
图2为本发明一实施方式的具有自动调平装置的电子经纬仪中使用的角度调整装置结构示意图，其中：21－伺服电机、22—联轴器、23－梯形螺纹杆、24－推块、25－斜面导轨、26－滑块、27－顶板、28－短销轴、29－底板、30－长销轴、31－固定导轨。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具有自动调平装置的电子经纬仪进行进一步说明，该说明仅仅是示例性的，并不旨在限制本发明的保护范围。
如附图1所示，本发明具有自动调平装置的电子经纬仪，包括带有二维倾角传感器的电子经纬仪1，经纬仪安装座2，X向角度调整装置3，Y向角度调整装置4和控制器5，电子经纬仪固定设置在经纬仪安装座2上，经纬仪安装座2底面上叠放设置X向角度调整装置3和Y向角度调整装置4。两个角度调整装置具有相同的内部结构且呈十字相交式，其中，图2显示了其中使用的角度调整装置的结构，该角度调整装置分别包括伺服电机21、联轴器22、梯形螺纹杆23、推块24、固定导轨31、具有水平上表面的顶板27、具有水平下表明的底板29、滑块26、斜面导轨25，顶板27与底板29的一端通过短销轴28连接以使顶板27围绕短销轴28转动，顶板27与底板29之间形成一相对空间，底板29的另一端设置伺服电机21，伺服电机21通过联轴器22带动梯形螺纹杆23转动，梯形螺纹杆23与其顶端的推块24通过梯形螺纹孔连接并推动推块24沿着其底部的固定导轨31滑动，固定导轨31设置在底板29的上表面上，推块24上方相对位置的顶板27下表面上设置斜面导轨25，斜面导轨25上滑动设置滑块26，推块24的前端与滑块26通过长销轴30连接，短销轴28的中心和长销轴30的中心高度不同，斜面导轨25与顶板27之间的接触面为斜面，使得推块24带动滑块26滑动，滑块26沿着斜面导轨25的滑动从而带动顶板27绕着短销轴28转动，完成绕X向或Y向的转动调节；控制器5分别与二维倾角传感器、两个角度调整装置的伺服电机进行电连接，根据二维倾角传感器实时测量到的二维倾角数值分别驱动两个相应的伺服电机转动，通过调节X向和/或Y向的角度使电子经纬仪调平。
在本发明的一实施方式中，X向角度调整装置的底板通过螺钉固定安装在Y向角度调整装置的顶板上表面，X向角度调整装置与Y向角度调整装置安装方向互相垂直。经纬仪安装座通过螺钉固定安装于X向角度调整装置的顶板上表面。也可以将X向角度调整装置与Y向角度调整装置的设置顺序调换。
在具体的传动过程中，X向或Y向角度调整装置中的伺服电机21转动时，带动梯形螺纹杆23旋转，梯形螺纹杆23通过螺旋传动形式，将旋转运动转化为推块24的直线运动。推块24通过长销轴30带动滑块26产生直线运动和微小转动。由于长销轴30中心到顶板27及底板29的距离是不变的，因此滑块26移动会实现顶板27与底板29之间的夹角变化，从而实现水平调整。
在一具体实施方式中，长销轴30可以前后移动22mm，顶板27与底板29之间的夹角变化范围为[-5′，+5′]。梯形螺纹杆3的螺距为1.5mm，螺杆每转动一周，顶板27与底板29之间夹角变化约为20″。伺服电机21的角度控制精度可以达到1/200转，因此该角度调整装置理论调整精度可以达到0.1″。
使用时，带有二维倾角传感器的电子经纬仪1通过安装座固定安装在X向角度调整装置或Y向角度调整装置的顶板上表面上，控制器5可以实时读取经纬仪1沿X向和Y向的倾斜角度θX和θY。同时控制器5连接X向角度调整装置和Y向调整装置中的伺服电机，并控制电机转动。控制器5实时读取经纬仪1沿X向和Y向的倾斜角度θX和θY，控制X向和Y向调整装置中伺服电机转动相应的角度，最终使电子经纬仪1的倾斜角θX和θY分别小于1″。
使用时操作步骤如下：
1)将带有二维电子水平传感器的电子经纬仪固定安装在经纬仪安装座上。
2)将经纬仪的数据线连接到控制器上。
3)连接控制器与X向角度调整装置和Y向角度调整装置的线缆。
4)打开控制器，控制器自动读取电子经纬仪沿X向和Y向的倾斜角。
5)控制器通过X向和Y向角度调整装置，自动调整电子经纬仪安装座的倾斜角，使电子经纬仪倾角为零。
尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，我们可以依据本发明的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具有自动调平装置的电子经纬仪，包括带有二维倾角传感器的电子经纬仪(1)，经纬仪安装座(2)，X向角度调整装置(3)，Y向角度调整装置(4)和控制器(5)，电子经纬仪(1)固定设置在经纬仪安装座(2)上，经纬仪安装座(2)底面下叠放设置X向角度调整装置(3)和Y向角度调整装置(4)，两个角度调整装置具有相同的内部结构且呈十字相交式，两个角度调整装置分别包括伺服电机(21)、联轴器(22)、螺纹杆(23)、推块(24)、固定导轨(25)、具有水平上表面的顶板(27)、具有水平下表面的底板(29)、滑块(26)、斜面导轨(25)，顶板(27)与底板(29)的一端通过短销轴(28)连接以使顶板围绕短销轴(28)转动，顶板(27)与底板(29)之间形成一相对空间，底板(29)的另一端设置伺服电机(21)，伺服电机(21)通过联轴器(22)带动螺纹杆(23)转动，螺纹杆(23)与其顶端的推块(24)通过螺纹孔连接并推动推块(24)沿着其底部的固定导轨(31)滑动，固定导轨(31)设置在底板(29)的上表面上，推块(24)上方相对位置的顶板(27)下表面上设置斜面导轨(25)，斜面导轨(25)上滑动设置滑块(26)，推块(24)的前端与滑块(26)通过长销轴(30)连接，斜面导轨(25)与顶板(27)之间的接触面为斜面，使得推块(24)带动滑块(26)滑动，滑块(26)沿着斜面导轨(25)的滑动从而带动顶板(27)绕着短销轴(30)转动，完成绕X向或Y向的转动调节；控制器(5)分别与二维倾角传感器、两个角度调整装置的伺服电机进行电连接，根据二维倾角传感器实时测量到的二维倾角数值分别驱动两个相应的伺服电机转动，通过调节X向和/或Y向的角度使电子经纬仪调平。
2.如权利要求1所述的电子经纬仪，其中，螺纹杆为梯形螺纹杆，推块中对应的螺纹孔为梯形螺纹孔。
3.如权利要求2所述的电子经纬仪，其中，梯形螺纹杆通过螺旋传动形式，将旋转运动转化为推块的直线运动。
4.如权利要求3所述的电子经纬仪，其中，梯形螺纹杆的螺距为1.5mm，螺杆每转动一周，顶板与底板之间夹角变化约为20″。
5.如权利要求1所述的电子经纬仪，其中，短销轴的中心和长销轴的中心高度不同。
6.如权利要求1所述的电子经纬仪，其中，推块通过长销轴带动滑块产生直线运动和微小转动，长销轴中心到顶板及底板的距离是不变的，使得滑块移动实现顶板与底板之间的夹角变化，以实现水平调整。
7.如权利要求6所述的电子经纬仪，其中，长销轴前后移动距离为22mm，顶板与底板之间夹角变化范围为[-5′，+5′]。
8.如权利要求1-7任一项所述的电子经纬仪，其中，伺服电机角度控制精度达到1/200转。
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