CN111257586A - 一种用于大跨度悬索桥大缆上测风仪器的调平装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于大跨度悬索桥大缆上测风仪器的调平装置，支承钢板固定于检修道横梁上，其上方设有用于固定测风仪器支承杆件的平台面板，支承钢板和平台面板之间设有控制器和三个结构相同的调平部件；控制器接收传感器发送的倾角数据，根据当前的倾斜情况计算各伺服电机需调整的幅度，并将调整指令发送给对应的可编程逻辑控制器；可编程逻辑控制器开启伺服电机，伺服电机减速机的输出端竖直的设置有滚珠丝杠；与之配套的丝母固定连接于平台面板，带动平台面板升降调平。本发明可实时检测测风仪器的歪斜情况，并根据仪器倾斜程度及时自动调整仪器的角度，保持仪器完全水平，大大减少了人工调平的工作量，提高了测量风数据的准确性。

Description

一种用于大跨度悬索桥大缆上测风仪器的调平装置

技术领域

本发明涉及智能调平技术领域，具体为一种用于大跨度悬索桥大缆上测风仪器的调平装置。

背景技术

大跨度桥梁风荷载作用敏感。面向大跨度桥梁抗风需求，确定桥位处风参数是基础性工作之一。现场实测是准确描述桥位处风特性的最有效手段。为满足大跨度悬索桥展向风特性实测的需求，测风仪器被有序布置于大缆之上。风测数据对测风仪器倾角敏感，这迫使必须严格调平测风仪器。受大风与结构振动等影响，测风仪器难免会产生滑移或转动而导致倾角，进而造成风测数据出现误差。以往测风仪器的调平工作均通过人工方法实现。特别对于安装在悬索桥主缆上的测风仪器，需搭设架梯于主缆上对多个仪器时逐一调平，不仅危险系数高，操作繁琐，同时校平难度大，人为操作误差也无法消除。因此这种人工调平桥上测风仪器的方法有待改进。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种用于大跨度悬索桥大缆上测风仪器的调平装置，能够根据测风仪器的实时倾斜状况实现仪器的全程智能化调平，可保持测风仪器完全水平及风测数据准确，大大减少人工调平的工作量，避免人为操作因素产生的安全隐患和调平误差，避免人工调平过程中对仪器周围风场的扰动作用，提高测量风数据的准确性。技术方案如下：

一种用于大跨度悬索桥大缆上测风仪器的调平装置，包括固定于检修道横梁上的支承钢板，支承钢板上方设有用于固定测风仪器支承杆件的平台面板，所述支承杆件上设有双轴倾角传感器；支承钢板和平台面板之间设有控制器和三个结构相同的调平部件，所述调平部件包括可编程逻辑控制器、伺服电机和伺服电机减速机；控制器接收双轴倾角传感器发送的倾角数据，并根据当前测风仪器的倾斜情况计算出各个伺服电机需要调整的幅度，并将调整指令发送给对应的可编程逻辑控制器；可编程逻辑控制器根据指令开启伺服电机，伺服电机减速机的输出端竖直的设置有滚珠丝杠；与滚珠丝杠配套的丝母通过下部套筒固定连接于平台面板底部，丝母随滚珠丝杠的转动而上下移动，同时带动平台面板升降调平。

进一步的，所述调平部件还包括人工调节系统，人工调节系统包括上部套筒、调节螺栓、弹簧和水准泡；上部套筒通过球形铰结构连接于下部套筒顶部，调节螺栓由上而下依次穿过平台面板和弹簧后，插入上部套筒内；水准泡设置于平台面板上表面。

更进一步的，所述伺服电机和伺服电机减速机通过卡槽固定于支承钢板上。

更进一步的，所述支承钢板通过U型卡箍固定于检修道横梁上。

更进一步的，所述平台面板为开口向下的中空矩形槽。

本发明的有益效果是：本发明可以根据测风仪器的实时倾斜状况实现仪器的全程智能化调平，保持测风仪器完全水平及风测数据准确，大大减少了人工调平的工作量，避免了人为操作因素产生的安全隐患和调平误差，避免了人工调平过程中对仪器周围风场的扰动作用，提高了测量风数据的准确性。装置在安装完毕后自动运行，操作简便；测风仪器通过螺栓固定于平台面板上，解决了仪器固定困难的问题。

附图说明

图1为智能调平装置立面布置图。

图2为智能调平装置立面剖面图。

图3为调平部件细节。

图4为智能调平装置伺服电机平面布置图。

图5为图4中装置#2电机工作示意图。

图6为图4中装置#3电机工作示意图。

图7为系统运行流程图。

图中：1、双轴倾角传感器； 2、测风仪器；3、支承杆件；5、控制器；6、可编程逻辑控制器； 7、伺服电机；8、伺服电机减速机；9、平台面板；10、支承钢板；11、滚珠丝杠；12、下部套筒；13、上部套筒；14、调节螺栓；15、弹簧；16、水准泡；17、卡槽；18、U型卡箍； 19、丝母；20、检修道横梁；21、主缆；22、检修道栏杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

本发明提供了一种用于大跨度悬索桥大缆上测风仪器的智能化调平装置。当桥位处的测风仪器因不利因素产生位移时，本发明可实时检测测风仪器的歪斜情况，并根据仪器倾斜程度及时自动调整仪器的角度，保持仪器完全水平。该发明装置能实时检测测风仪器的角度，反应迅速；装置在初次安装后，使用过程中能实现调平过程的全自动化；可适应于多种情况下测风仪器的调平工作。

如图1和图2示出，本发明的用于大跨度悬索桥大缆上测风仪器的智能化调平装置组成为：由安装在主缆检修道横梁20上测风仪器上的传感器、动力系统、人工调节系统及数据处理系统组成。

具体包括固定于检修道横梁20上的支承钢板10，支承钢板10上方设有用于固定测风仪器2支承杆件3的平台面板9，所述支承杆件3上设有双轴倾角传感器1； 支承钢板10和平台面板9之间设有控制器5和三个结构相同的调平部件，所述调平部件包括PLC可编程逻辑控制器6、伺服电机7和伺服电机减速机8；控制器5接收双轴倾角传感器1发送的倾角数据，并根据当前的倾斜情况计算出各个伺服电机7需要调整的幅度，并将调整指令发送给对应的可编程逻辑控制器6；可编程逻辑控制器6根据指令开启伺服电机7，伺服电机减速机8的输出端竖直的设置有滚珠丝杠11；与滚珠丝杠11配套的丝母19通过下部套筒12固定连接于平台面板9底部，随滚珠丝杠11的转动而上下移动，同时带动平台面板9升降调平。

所述的测风仪器2安装在相应支承杆件3上。测风仪器2采集桥上特定位置处的风参数，一般为三维超声风速仪和螺旋桨式风速风向仪。

所述的传感器采用双轴倾角传感器1，安装于相应支承杆件3，用于实时检测并反馈测风仪器2的倾斜情况。

所述的动力系统由可编程逻辑控制器6、伺服电机7、伺服电机减速机8、平台面板9、支承钢板10、滚珠丝杠11、下部套筒12、U型卡箍18组成。由可编程逻辑控制器6接收控制系统传达的指令，根据指令开启伺服电机7，命令相应的伺服电机7运转，经由伺服电机减速机8输出带动滚珠丝杠11转动。滚珠丝杠11转动带动丝母19上下移动，从而对平台面板9进行升降调平，最终达到智能调平测风仪器2的目的。

平台面板9为中空的矩形槽，上部平整用于固定测风仪器2，四周封闭用于保护仪器不受风雨等外部因素影响。

伺服电机7和伺服电机减速机8通过支承钢板10上的卡槽17固定。支承钢板10通过U型卡箍18固定在检修道横梁20上。

本装置中共有三个伺服电机7，使该装置具有三个调整脚，在完成具体调平的任务时，预先选定其中一个伺服电机7高低位置固定，先后调平另外两台伺服电机7运行，从而完成整个自调平工作。

所述的人工调节系统由上部套筒13、调节螺栓14、弹簧15和水准泡16组成。上部套筒12和下部套筒13之间通过球形铰结构连接，并留有一定空隙，以满足平台面板9倾斜时的变形要求。在需要进行人工调平时，可以采用扳手转动调节螺栓14，利用水准泡16以达到升降调平平台面板9的目的。其中弹簧15起辅助支承作用。调节螺栓14上段有螺纹，以满足转动螺栓时上下调节平台面板9高度。

所述的数据处理系统包括数据传输线和控制器5。控制器5包括微型计算机和存储硬盘。将双轴倾角传感器1测得的数据通过数据传输线存入存储硬盘中，通过微型计算机对双轴倾角传感器1的数据进行计算处理，得出各个伺服电机7需要调整的幅度。当仪器存在倾斜情况时，由微型计算机通过数据传输线向可编程逻辑控制器6发出指示，调整平台面板9的角度，从而保持仪器的水平状态。

工作过程和工作原理：在完成全套装置的安装后，人工手动调平仪器，并以此作为仪器的初始状态，再让调平装置进入自调平工作状态。当测风仪器受到外部因素干扰而产生转动倾斜时，安装于测风仪器上的传感器观测到仪器发生转动，并将信号传给数据处理系统。由处理系统根据当前的倾斜情况计算出平台面板需要调整的幅度，然后对动力系统发出调整平台面板的指令。动力系统收到指令后，由可编程逻辑控制器解析指令并开启伺服电机工作，调整平台面板的角度，从而达到调平面板上固定的测风仪器的目的。在完成初次调平工作后，无需人为操作，装置可反复全自动检测与调平测风仪器，保证测量风测数据的正确性。平台调整的角度可以存储于数据处理系统中的存储硬盘中，以供后期风参数的分析与检验。

Claims (5)

1.一种用于大跨度悬索桥大缆上测风仪器的调平装置，其特征在于，包括固定于检修道横梁（20）上的支承钢板（10），支承钢板（10）上方设有用于固定测风仪器（2）支承杆件（3）的平台面板（9），所述支承杆件（3）上设有双轴倾角传感器（1）；支承钢板（10）和平台面板（9）之间设有控制器（5）和三个结构相同的调平部件，所述调平部件包括可编程逻辑控制器（6）、伺服电机（7）和伺服电机减速机（8）；控制器（5）接收双轴倾角传感器（1）发送的倾角数据，并根据当前测风仪器（2）的倾斜情况计算出各个伺服电机（7）需要调整的幅度，并将调整指令发送给对应的可编程逻辑控制器（6）；可编程逻辑控制器（6）根据指令开启伺服电机（7）；伺服电机减速机（8）的输出端竖直的设置有滚珠丝杠（11），与滚珠丝杠（11）配套的丝母（19）通过下部套筒（12）固定连接于平台面板（9）底部，丝母（19）随滚珠丝杠（11）的转动而上下移动，同时带动平台面板（9）升降调平。

2.根据权利要求1所述的用于大跨度悬索桥大缆上测风仪器的调平装置，其特征在于，所述调平部件还包括人工调节系统，人工调节系统包括上部套筒（13）、调节螺栓（14）、弹簧（15）和水准泡（16）；上部套筒（13）通过球形铰结构连接于下部套筒（12）顶部，调节螺栓（14）由上而下依次穿过平台面板（9）和弹簧（15）后，插入上部套筒（13）内；水准泡（16）设置于平台面板（9）上表面。

3.根据权利要求1所述的用于大跨度悬索桥大缆上测风仪器的调平装置，其特征在于，所述伺服电机（7）和伺服电机减速机（8）通过卡槽（17）固定于支承钢板（10）上。

4.根据权利要求1所述的用于大跨度悬索桥大缆上测风仪器的调平装置，其特征在于，所述支承钢板（10）通过U型卡箍（18）固定于检修道横梁（20）上。

5.根据权利要求1所述的用于大跨度悬索桥大缆上测风仪器的调平装置，其特征在于，所述平台面板（9）为开口向下的中空矩形槽。

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