CN114252056A - 采用倾角传感器与水泡协同检测水平状态的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采用倾角传感器与水泡协同检测水平状态的方法，属于调平控制领域。为了解决倾角传感器长时间使用后，可能导致零漂误差，或者机械结构形变导致的水平基准偏差的问题。在自动调平系统基础上，增加了水泡水准仪，与倾角传感器协同使用，自动调平完成以后，协同使用水泡水准仪和倾角传感器的输出来判断最终调平状态。该方法调平靠两种彼此独立的设备，即水泡水准仪和倾角传感器协同使用来衡量，结果更准确可靠，提高了调平精度。

Description

采用倾角传感器与水泡协同检测水平状态的方法

技术领域

本发明属于调平控制领域，涉及一种车载平台高精度自动调平控制系统，具体涉及采用倾角传感器与水泡协同检测水平状态的方法。

背景技术

调平控制技术在工农业生产活动当中大量应用，如火炮、导弹、雷达、激光武器、光电测量仪器等军用领域，汽车车身姿态控制、重型起重机、静力压桩机等工业自动化方面。

关于调平技术的专利发表已经很多，比如CN205721391U，《一种车载平台高精度自动调平控制系统》公开了一种车载平台高精度自动调平控制系统，包括倾角传感器、复杂的控制模块以及执行机构，根据倾角传感器获取到的车载平台倾角，发送控制信号给执行机构执行调平动作，最后完成车体自动调平。

关于使用水泡水准仪使用的专利，例如CN201520864934X，《一种具有水平校正功能的通信塔》，公开了一种用水泡水准仪作为基准的调平方法，属于静态平台使用范畴，非自动调平的设备。

根据以上所述，能实现自动调平，结果大部分都是以倾角传感器输出为准，也就是倾角传感器要求绝对准确，其它有关调平的专利类似，在此不用一一举例。

这种以倾角传感器输出为准的自动调平存在的问题是，精度完全依赖于倾角传感器，因为这些倾角传感器，无论基于MEMS技术的加速度计的产品，还是采用电解液水泡的产品，具有高精度、高灵敏度优点、但易受干扰的，如果在研制过程当中处理不慎，就会产生漂移误差、精度超标。因此调平系统如果单纯依靠倾角传感器调平判断水平状态，就会出现调平完成而实际不平的问题，在工程实践当中发生过很多这样的案例，导致最终结果出现偏差，最后发现是倾角传感器输出有问题。

发明内容

要解决的技术问题

为克服车载调平控制系统精度，完全依赖单一倾角传感器的缺陷，有效提高自动调平控制系统结果的真实性，可靠性，同时还能检测出车载平台结构形变，以及天线阵面相对车载天线座平台的相对位移，更方便整个车载系统的及时维护，增加水泡水准仪，采用倾角传感器与水泡协同检测水平状态的方法提高系统可靠性。

技术方案

一种采用倾角传感器与水泡协同检测水平状态的方法，其特征在于所述的水泡安装在天线后面支架基准面上，所述的倾角传感器安装在车载天线座内底舱基准面上；步骤如下：

步骤1：首先将车载天线升到垂直角度俯仰0.00°方位0.00°；

步骤2：将电子水平仪放置在天线座平台的基准面，定义车体横向X和纵向Y；分别人工电动控制四个支撑腿，直到电子水平仪在横向X、纵向Y轴读数都在3′以内，即可标定倾角传感器的零位置；

步骤3：检查天线支架框架的基准面，安装标定水泡水准仪，箭头方向指向方位旋转中心，然后分别将方位转动到0度，90度，180度，270度，依次观察横向X(90度，270度)、纵向Y(0度，180度)调整安装螺钉，使两者的水泡都位3′刻度以内，均值在刻度中心，即可固定安装螺钉，并在螺钉上打红标，完成水平水准仪的标定；

步骤4：撤收四个支撑腿后，再次按照倾角传感器与水泡协同检测水平状态的方法流程，执行自动调平控制；

步骤5：检查水泡水准仪的水泡是否都在3′刻度以内或均值在刻度中心；

步骤6：水泡读数合格，则流程完成；不合格，则返回步骤2。

所述的水泡水准仪采用P20〞/11×55GB1146－74，最小格分辨率精度30〞。

所述的双轴倾角传感器采用SP-06，该设备采用24V直流供电，分辨率30〞，测量范围±8°，精度1.8′。

有益效果

本发明提出的一种采用倾角传感器与水泡协同检测水平状态的方法，具有如下优点：

倾角传感器与水泡协同检测水平状态的方法还是采用闭环自动控制，克服了精度结果完全依赖单一的倾角传感器的缺点，由于倾角传感器大多属于电子产品，长时间使用后，可能导致零漂误差，或者机械结构形变导致的水平基准偏差，而水泡作为最基础，最可靠的判断依据，作为定期校验手段，精度互相检查比对，很大程度上提高了可靠性和真实性。

水泡水准仪成本低廉，安装和标定简单，通过方位动态旋转，能实时动态直观检查车载平台的水平状态，协同使用后结果更可靠。克服了单一使用电子倾角传感器零漂或电磁干扰导致的调平误差。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1双轴倾角传感器与水泡水准仪位置图；

图1A两水泡水准仪正交安装示意图；

图1B双轴角倾角传感器安装示意图；

图2倾角传感器与水泡协同检测水平状态的方法流程图。

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，以下结合附图和实施例，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用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面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。

本发明在自动调平系统基础上，增加了水泡水准仪，与倾角传感器协同使用来避免前述问题的发生，自动调平完成以后，协同使用水泡水准仪和倾角传感器的输出来判断最终调平状态，为了能够准确判断，水泡水准仪精度至少是调平精度的两倍以上。该方法调平的结果是靠两种彼此独立的设备，即水泡水准仪和倾角传感器协同使用来衡量，结果更准确可靠。

双轴倾角传感器安装在天线座平台的基准面上，可实时传送正交两轴的倾角数据，通过软件算法实现自动调平。

水泡水准仪安装在天线支架框架的基准面上，沿俯仰方向即纵向安装，并且延伸线指向方位圆心，通过方位旋转动态地观察判断车载平台，在横向和纵向正交两轴的水平状态，具体步骤如下：

1、使用电子水平仪microbevel 1作为标定设备，人工操作，半自动电动方式调平车体，准备标定工作；

2、方位依次转动到0度，90度，180度，270度，以电子水平仪microbevel 1读数为基准，使方位平台一圈内都在精度范围内，即可标定水泡水准仪和双轴倾角传感器，标定完成后，就可实现全自动调平功能；

3、使用全自动调平方式，到位后，协同水泡水准仪核准，方位转动到0度，90度，180度，270度，观察水泡水准仪的水泡是否都停在水平精度范围以内？如果是，认为系统调平工作正常；否则是倾角传感器零漂或相关机构发生形变，返回1重新标定或更换倾角传感器。

为了使本领域技术人员更好地理解本发明，下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。

该方法的实施，是机械式和电子式两种倾角传感器结合使用，依靠电子倾角传感器可以高精度快速完成自动调平过程。依靠机械式水泡水准仪作为复检手段。图1展示了水泡水准仪和双轴倾角传感器分别在车载平台的安装位置。

如图1A水泡水准仪采用P20〞/11×55GB1146－74，最小格分辨率精度30〞，安装在天线后面支架，精加工过的基准面上，即图1的1位置，必须沿俯仰方向即纵向安装，并且延伸线指向方位圆心，方位旋转后，水泡水准仪分别能准确对应车载平台的横向和纵向，该位置方便人工观察检测结果。

如图1B电子式双轴倾角传感器采用SP-06，该设备采用24V直流供电，分辨率30〞，测量范围±8°，精度1.8′，安装在车载天线座内底舱基准面上，图1的2位置内，天线座倾角数据来自该设备的数字接口以太网通信，通过网络将倾角数据传送给控制板，实现闭环检测，完成自动调平控制。

按照图2的工作流程，标定过程需要用到的工具为电子水平仪microbevel 1，精度为0.01mm/m，即3〞以内，用于标定水泡水准仪P20〞/11×55GB1146－74和双轴倾角传感器SP-06。

调平开始工作时，依据图2流程：

1首先将车载天线升到垂直角度俯仰0.00°方位0.00°；

2将电子水平仪microbevel 1放置在图1的2位置处，即天线座平台的基准面，定义车体横向X和纵向Y。分别人工电动控制四个支撑腿，直到电子水平仪microbevel 1在横向X、纵向Y轴读数都在3′以内，即可标定双轴倾角传感器采用SP-06的零位置。

3检查图1A，即天线支架框架的基准面，安装标定水泡水准仪，箭头方向指向方位旋转中心，然后分别将方位转动到0度，90度，180度，270度，依次观察横向X(90度，270度)、纵向Y(0度，180度)调整安装螺钉，使两者的水泡都位3′刻度以内，均值在刻度中心，即可固定安装螺钉，并在螺钉上打红标，完成水平水准仪的标定。

4撤收四个支撑腿后，再次按照图2流程，即倾角传感器与水泡协同检测水平状态的方法流程，执行自动调平控制。

5检查水泡水准仪的水泡是否都在3′刻度以内或均值在刻度中心。

6水泡读数合格，则流程完成；不合格，则返回第2步。

本发明使用的方法通过多年的使用表明，调平分系统的调平精度在要求指标的两倍以上，极大地提高系统可靠性，真实性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种采用倾角传感器与水泡协同检测水平状态的方法，其特征在于所述的水泡安装在天线后面支架基准面上，所述的倾角传感器安装在车载天线座内底舱基准面上；步骤如下：

步骤1：首先将车载天线升到垂直角度俯仰0.00°方位0.00°；

步骤2：将电子水平仪放置在天线座平台的基准面，定义车体横向X和纵向Y；分别人工电动控制四个支撑腿，直到电子水平仪在横向X、纵向Y轴读数都在3′以内，即可标定倾角传感器的零位置；

步骤3：检查天线支架框架的基准面，安装标定水泡水准仪，箭头方向指向方位旋转中心，然后分别将方位转动到0度，90度，180度，270度，依次观察横向X(90度，270度)、纵向Y(0度，180度)调整安装螺钉，使两者的水泡都位3′刻度以内，均值在刻度中心，即可固定安装螺钉，并在螺钉上打红标，完成水平水准仪的标定；

步骤4：撤收四个支撑腿后，再次按照倾角传感器与水泡协同检测水平状态的方法流程，执行自动调平控制；

步骤5：检查水泡水准仪的水泡是否都在3′刻度以内或均值在刻度中心；

步骤6：水泡读数合格，则流程完成；不合格，则返回步骤2。

2.根据权利要求1所述的一种采用倾角传感器与水泡协同检测水平状态的方法，其特征在于所述的水泡水准仪采用P20〞/11×55GB1146－74，最小格分辨率精度30〞。

3.根据权利要求1所述的一种采用倾角传感器与水泡协同检测水平状态的方法，其特征在于所述的双轴倾角传感器采用SP-06，该设备采用24V直流供电，分辨率30〞，测量范围±8°，精度1.8′。

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