CN1731086A - 一种水准仪、经纬仪自动调平基座 - Google Patents

Abstract

一种水准仪、经纬仪自动调平基座，其特点是在被调基体上，设置水平传感器，包括在基体的平面上设置的Y形三通管，三通管管体为绝缘体，管内盛导电液，各管端设置有倾斜检测开关，开关的一只触点是导电液，另一只触点是位于三通管的管端、并固定设置在导电液上方的导电针；基体的相应位置上设置高度调节机构，所述高度调节机构是由电机驱动、可升降三通管的管端高度的螺纹机构，电机以对应管端倾斜检测开关输出的开关信号为启停控制信号。本发明使得水准仪、经纬仪等仪器的测绘调平过程变得方便快捷，同时也提高了测绘精度。

Description

一种水准仪、经纬仪自动调平基座

技术领域：

本发明涉及水准仪或经纬仪附件，更具体地说是一种应用在水准仪或经纬仪中，实现水准仪或经纬仪自动调平的装置。

背景技术：

在高程测量、工程勘测和施工测量中会广泛地用到水准仪和经纬仪等测绘仪器，它们在使用过程中有一个共同的特点——需要测绘人员对其进行手动调平。而调平的过程和测绘人员的主观因素会直接影响到测绘的进度和精度。尽管现在已普及使用自动安平水准仪，但是对其进行调平还是不可避免的，而对于经纬仪，调平过程会显得更为复杂。

发明内容：

本发明是为避免上述现有技术所存在的问题，提供一种水准仪、经纬仪自动调平基座，使得测绘过程变得方便快捷，同时也提高精度。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

本发明的结构特点是在被调基体上，设置水平传感器，所述水平传感器包括在基体的平面上设置的Y形三通管，所述三通管的管体为绝缘体，管内盛导电液，各管端设置有倾斜检测开关，基体的相应位置上设置高度调节机构，所述倾斜检测开关的一只开关触点是导电液，导电液随水平传感器不同的倾斜角度在三通管的管端呈现不同的液面高度，倾斜检测开关的另一只开关触点是位于三通管的管端、并固定设置在导电液上方的导电针；所述高度调节机构是由电机驱动、可升降三通管的管端高度的螺纹机构，电机以对应管端倾斜检测开关输出的开关信号为启停控制信号。

本发明是以水平传感器检测基体的倾角，再以电机控制的螺纹机构对这一倾角进行调整，从而实现自动调平。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

1、本发明使得水准仪、经纬仪等仪器的测绘调平过程变得方便快捷，同时也提高了测绘精度。

2、本发明结构简单、易于实施。

附图说明：

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明三通管结构示意图。

图3(a)、图3(b)为本发明另一实施方式结构示意图。

图4为本发明控制电路原理图。

图5为本发明以电机驱动的螺纹传动机构结构示意图。

图中标号：1基体、2水平传感器、3三通管、4导电液、5高度调节机构、6导电针、7上层管、8下层管、9导电接线柱、10制动盘、11电磁铁、12制动片、13电机、14螺纹机构。

具体实施方式：

参见图1、图2，本实施例中，在基体1上，设置水平传感器2，水平传感器2包括在在基体1的平面上设置的Y形三通管3，三通管3的管体为绝缘体，管内盛导电液4，各管端设置有倾斜检测开关，基体1的相应位置上设置高度调节机构5。

图1所示，倾斜检测开关的一只开关触点是导电液4，导电液4随水平传感器2不同的倾斜角度在三通管3的管端呈现不同的液面高度，倾斜检测开关的另一只开关触点是位于三通管3的管端、并固定设置在导电液4上方的导电针6。当水平传感器2的三通管3某一管端低于水平位置，则该管端上由导电针6和导电液4构成的倾斜检测开关呈接通状态；反之，若三通管3的某一管端高于水平位置，则由导电针6和导电液4构成的倾斜检测开关呈断开状态。

高度调节机构是由电机13驱动、可升降三通管3的管端高度的螺纹机构14，电机13以对应管端倾斜检测开关输出的开关信号为启停控制信号。当某一位置上的倾斜检测开关接通时，电机13工作，通过螺纹机构14调整高度。

参见图3(a)、图3(b)，具体实施中，为了提高调整速度，以及减少机构调零的频度，可以将三通管3独立设置为上层管7和下层管8，上层管7与下层管8处在同心位置上，上层管7与下层管8中的六只管端在圆周上呈正六角形分布；高度调节机构分别设置在上层管7的各管端位置上。

控制方式为：以上层管7任意一管端上的倾斜检测开关的接通信号，来启动上层管7中该管端高度调节机构的高度提升；以下层管8任意一管端上的倾斜检测开关的接通信号，来启动与下层管8的这一管端处在同一直线上的上层管7上的对应管端高度调节机构的高度下降。

这样的控制方式使得：

1、任一方向上的倾斜都以对于低端的提升和对于高端的下降同时进行调整，因而调整速度加快。

2、每个位置上的高度调整螺纹机构有提升也有下降，可以降少人为的机构调零的频度。

对于这一控制方式，控制电机应设置为正反转电机，控制电路如图4所示，由不同位置上的倾斜检测开关分别为各控制电机提供正反转控制开关信号。

图3(a)、图3(b)所示结构中，由上层管7和下层管8分别构成相互独立的两只水平传感器。两只传感器具有同一基座，但上层管7与下层管8之间的导电液相互绝缘，图3中，以a、b、c分别表示由上层管7构成的水平传感器各管端的倾斜检测开关，以d、e、f分别表示由下层管8构成的水平传感器各管端的倾斜检测开关。图4示出各倾斜检测开关a、b、c、d、e、f的控制电路原理，图4中的电磁线圈L1、L2和L3分别为电机M1、M2、M3的制动控制线圈，分别并联设置在各电机的电源回路中。

当仪器有任意角度倾斜时，各倾斜检测开关a、b、c、d、e和f存在以下关系：

设定由上层管7构成的水平传感器为传感器I、其各管端位置处的倾斜检测开关分别为a、b、c，对于倾斜检测开关a所在的管端，其控制电机为电机A、对应于倾斜检测开关b所在的管端，其控制电机为电机B，对应于倾斜检测开关c所在的管端，其控制电机为电机C，由下层管8构成的水平传感器为传感器II，其各管端位置处的倾斜检测开关分别为d、e、f，则有：

  传感器I         传感器II      电机A   电机B   电机C

当a闭合bc断开    de闭合f断开    正转    反转    反转

当b闭合ac断开    ef闭合d断开    反转    正转    反转

当c闭合ab断开    df闭合e断开    反转    反转    正转

当ab闭合c断开    e闭合df断开    正转    正转    反转

当bc闭合a断开    f闭合de断开    反转    正转    正转

当ca闭合b断开    d闭合ef断开    正转    反转    正转

以上电机正转则通过螺纹机构抬升对应管端，反转则通过螺纹机构降低对应的管端。

具体实施中，Y型三通管3是由中空的三根管子以一端相连接形成“Y”的中心，在中心接合处嵌设一导电接线柱9，在该导电接线柱9上连接导电液4的引出导线。导电针6固定在管端的高度可以通过其上端的螺纹进行调节，调整适当之后，导电针6在使用过程中的高度不改变。

在管体有倾斜时，导电液倾向较低一侧的管端，导致该管端的导电针6与导电液4相接触，倾斜检测开关即接通，高度调节机构投入工作，通过电机驱动以及螺纹传动，该管端的高度得以提升，一旦达到水平，导电液4液面在三通管3中呈水平，三通管3的每一管端倾斜检测开关均为断开，完成自动调平。

水平传感器误差：

当水平传感器处于水平位置时，三通管各管端的导电液与导电针均不接触，使得导电液与导电针之间产生一个间隙H，并且每个管端的间隙H都相等.此间隙决定着传感器的误差，在生产过程中应尽可能使其缩小，但是它又不可能缩小为零，为此可在驱动装置上设置一套惯性控制系统，利用驱动装置的惯性来补偿上述误差。

首先假设驱动系统没有惯性，那么在水平传感器断开相应的驱动电机电源时，驱动系统停止运转，而水平传感器相应断开的那个管端的间隙几乎为零，而与其处于同一铅垂面的管端间隙将接近2H，这就是间隙H造成的误差。在生产过程中要使H尽可能小是困难的，同时还要考虑仪器所处环境温度的变化，会使得传感器内导电液体积发生变化，从而引起间隙H的变化，若H过小，又有可能出现各管端同时接通使得仪器无法正常运转。另一方面，驱动装置不可能没有惯性，在电机电源断开后，必然存在转动惯性，通过驱动装置的传动部分后转化为抬升高度，若H小于此高度，也会使仪器无法正常运转。也就是说H是必要的。具体实施中，可以利用系统惯性来控制电机在其电源被关断之后仍然保持惯性转动，所转过的角度使得螺纹机构抬升或下降的高度为H。以此保证水平传感器各管端间隙均为H，调平工作完成。

参见图5，为了对上述间隙H所造成的误差进行修正，针对电机13设置惯性控制系统。具体实施是在电机13的转轴上固联有制动盘10，电磁铁11的电磁线圈并联设置在电机的电源回路中，制动片12为弹性导磁体，制动片12在电磁铁11的作用下，与制动盘10构成离合机构。电机13得电工作时，电磁铁11亦得电，制动片12与电磁铁11吸合，离合机构分离，制动片12脱离对制动盘10的制动；电机13的工作电源被切断时，电磁铁11失电，制动片12与电磁铁11分离，并以其弹性力抵靠在制动盘10上，通过制动盘10对电机13的转轴实施制动。

调整制动片12与制动盘10之间的预紧力，可以使其间的制动力得到适当的调节，这一调节在出厂前，根据间隙H的大小进行校正。

Claims (3)

1、一种水准仪、经纬仪自动调平基座，其特征是在被调基体(1)上，设置水平传感器(2)，所述水平传感器(2)包括在基体(1)的平面上设置的Y形三通管(3)，所述三通管(3)的管体为绝缘体，管内盛导电液(4)，各管端设置有倾斜检测开关，基体(1)的相应位置上设置高度调节机构(5)，所述倾斜检测开关的一只开关触点是导电液(4)，导电液(4)随水平传感器(2)不同的倾斜角度在三通管(3)的管端呈现不同的液面高度，倾斜检测开关的另一只开关触点是位于三通管(3)的管端、并固定设置在导电液(4)上方的导电针(6)；所述高度调节机构是由电机(13)驱动、可升降三通管(3)的管端高度的螺纹机构(14)，电机(13)以对应管端倾斜检测开关输出的开关信号为启停控制信号。

2、根据权利要求1所述的水准仪、经纬仪自动调平基座，其特征是所述三通管为独立设置的上层管(7)和下层管(8)，上层管(7)与下层管(8)处在同心位置上，上层管(7)与下层管(8)中的六只管端在圆周上呈正六角形分布；高度调节机构分别设置在上层管的各管端位置上，以上层管任一管端上的倾斜检测开关的接通信号启动上层管该管端高度调节机构的高度提升，以下层管任一管端上的倾斜检测开关的接通信号启动与之处在同一直线上的上层管的对应管端上的高度调节机构高度下降。

3、根据权利要求1所述的水准仪、经纬仪自动调平基座，其特征是设置电机惯性控制系统，所述电机惯性控制系统是在电机(13)的转轴上固联制动盘(10)，电磁铁(11)的电磁线圈并联设置在电机的电源回路中，制动片(12)为弹性导磁体，制动片(12)在电磁铁(11)的作用下，与制动盘(10)构成离合机构。

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