CN204388816U - 一种高精度水平支撑系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及精密测试技术及仪器领域，特别涉及一种高精度水平支撑系统；包括水平台、第一角度传感器、第二角度传感器、第一高度调整系统、第二高度调整系统、固定支撑系统和自动控制系统以及气浮式基座；所述第一、第二高度调整系统以及固定支撑系统的底部均安装有气浮式基座；当水平调节装置发生倾斜时，由水平传感器测量获得当前倾斜量，通过自动调节算法计算支撑电机调节量，自动控制系统驱动支撑电机运动，以调整支撑脚座作伸长或缩短，实现水平度的自动调节；同时通过引入气浮式基座和球形支撑，将调节中的机械变形转化成水平滑动和接触角的变化，保证了系统在调节过程中的稳定性；适合用于作为各种精密设备的水平支撑系统。
Description
技术领域
本实用新型涉及精密测试技术及仪器领域，特别涉及一种高精度水平支撑系统。
背景技术
随着科学技术的快速发展，在工业仪器设备以及各种精密机械仪器的使用中，对于所使用平台的水平度要求越来越高，例如三坐标测量机在使用前都需要将其调整至水平状态，在水平状态下其测量精度方可保证。比如说CT治疗床对摆放水平度要求有很高的精度；但是目前的高精度水平支撑系统价格高昂；而且大部分水平支撑系统的水平调节都需要手动进行；调整精度低，调节效率较低；而且手动调节的反应及时性差，不能随时根据倾斜状态的变化情况，快速的将系统恢复到水平状态下；这样长期使用对于高精度的仪器会造成损坏。
由于上所述原因，急需一种低成本，高效率，高稳定性；以及使用便捷的高精度水平调节系统。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种高精度水平支撑系统；解决手动水平调整结构调整效率低，调整精度差的现状，解决已有自动姿态调整装置结构复杂，姿态调整过程中存在支撑点水平滑动的问题；可以用于各类精密仪器的高精度水平支撑系统。
为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供了以下技术方案：
一种高精度水平支撑系统，包括水平台、第一角度传感器、第二角度传感器、第一高度调整系统、第二高度调整系统、固定支撑系统和自动控制系统以及气浮式基座；所述第一高度调整系统、第二高度调整系统以及固定支撑系统将所述水平台支撑相连；
所述第一高度调整系统、第二高度调整系统以及固定支撑系统的底部均安装有气浮式基座；
所述第一高度调整系统、第二高度调整系统中均包括高度调整电机，通过所述高度调整电机来调节所述第一高度调整系统、第二高度调整系统的高度，进而调整水平台的水平度；
所述第一角度传感器、第二角度传感器、第一高度调整系统、第二高度调整系统以及气浮式基座，均与所述自动控制系统相连；
工作时，根据第一角度传感器、第二角度传感器将所探测到的倾斜角度输入到所述自动控制系统中，所述自动控制系统根据上述倾斜角度；计算需要调节的高度值，并控制高度调整电机来调节对应高度调整系统的高度，进而达到调整水平台的水平度的作用。
作为一种优选，所述第一高度调整系统、第二高度调整系统以及固定支撑系统与所述水平台的相连的支撑点分别为第一支撑点、第二支撑点和第三支撑点构成一个等腰三角形；上述三个支撑点构成等腰三角形的支撑方式也最为稳定，不仅如此所述上述三个支撑点构成等腰三角形，系统的自动调节算法也最为简单。
进一步的，所述气浮式基座与所述自动控制系统相连；所述气浮式基座包括气浮块，底座以及电磁阀门,所述气浮块固定在所述基座上；所述电磁阀门控制所述气浮块的充放气，当需要调节所述水平台的水平度时，所述自动控制系统先开启所述第一高度调整系统、第二高度调整系统以及固定支撑系统底部气浮式基座的电磁阀门，将高度调整系统整体浮起；然后控制高度调整系统电机开始运动，这样在高度调节过程中由于第一高度调整系统、第二高度调整系统的高度变化所引起的机械变形，就转化为第一高度调整系统、第二高度调整系统在浮式基座上的水平移动，保证了系统在调节过程中的稳定性，同时也避免了由于多次调节引起的机械变形所导致的系统老化和使用寿命降低的问题。
进一步的，所述第一高度调整系统、第二高度调整系统的高度调整过程分为粗调和微调阶段，粗调阶段的高度调整电机运动到位后，根据电子水平仪测量结果再进行微调，直到电子水平仪测量结果在允许阈值范围内。
进一步的，整个高度调节过程完成以后，所述自动控制系统将高度调整系统气浮阀门关闭，将高度调整系统整体固定在气浮基座上，自动水平调整过程完成。
进一步的，所述第一高度调整系统、第二高度调整系统以及固定支撑系统与所述水平台之间为球形支撑；实现系统进行新水平调节时各支撑点距离不变；球形支撑的好处在于当系统进行水平调节时，将由于第一高度调整系统、第二高度调整系统的高度变化所引起的机械变形，转化为球形支撑柱与水平台支撑点之间的接触角度的变化，这样类似于关节运动的方式，保证了系统在调节过程中的稳定性，同时也避免了由于多次调节引起的机械变形所导致的系统老化和使用寿命降低的问题。
作为一种优选，所述角度传感器为电子水平仪。
作为一种优选，所述第一角度传感器测量倾斜方向与所述第二支撑点和第三支撑点的所在直线垂直；所述第二角度传感器测量倾斜方向与所述第二支撑点和第三支撑点所在直线平行；
具体的，当所述第一支撑点与第二支撑点与第三支撑点所在直线之间的距离为l 1 时；所述第一电子水平仪测量到的倾斜角时，所述第二高度调整系统的高度调整量为。当该方向高度调整电机调整完成后，读取另一个方向电子水平仪测量倾斜角，当所述第二支撑点与第三支撑点之间的距离为l 2 时，可以计算第二高度调整系统的高度调整量；根据上述调整量调整之后进入微调阶段，重新测量倾斜角和倾斜角，并且自动控制系统根据测量的倾斜角再次调节所述第一和第二高度支撑系统的高度；反复进行上述步骤多次，直到测量的倾斜角度结果在允许阈值范围内。另外上述高度调整量也可以通过坐标系变化计算得出，在此不再赘述。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果：本高精度水平支撑系统；包括水平台、第一角度传感器、第二角度传感器、第一高度调整系统、第二高度调整系统、固定支撑系统和自动控制系统以及气浮式基座；所述第一高度调整系统、第二高度调整系统以及固定支撑系统将所述水平台支撑相连；本实用新型通过两个高度调整系统即可实现水平调整，结构简单，控制容易。通过引入气浮式基座和球形支撑，将调节中的机械变形转化成水平滑动和接触角的变化，保证了系统在调节过程中的稳定性，同时也避免了由于多次调节引起的支撑脚座滑动以及支撑系统的机械变形所导致的系统老化和使用寿命降低的问题。使用高精度水平支撑系统可以实现精密测量仪器的自动水平调整，避免了在使用过程中由于仪器倾斜造成的测量误差，提高测量仪器的测量稳定性。
附图说明：
图1为本高精度水平支撑系统结构示意图。
图2为本高精度水平支撑系统结构图以及连接关系图。
图3为本高精度水平支撑系统支撑点关系图。
图4为本高精度水平支撑系统支撑点关系投影及角度传感器安装方向示意图。
图5为水平调整装置高度调节位置变化示意图。
图6为本高精度水平支撑系统所使用球形支撑示意图。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本实用新型内容所实现的技术均属于本实用新型的范围。
本实用新型的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种高精度水平支撑系统；解决手动水平调整结构调整效率低，调整精度差的现状，解决已有自动姿态调整装置结构复杂，姿态调整过程中存在支撑点水平滑动的问题；可以用于各类精密仪器的高精度水平支撑系统。
为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供了以下技术方案：
一种高精度水平支撑系统，如图1所示，包括水平台1、第一角度传感器2、第二角度传感器3、第一高度调整系统4、第二高度调整系统5、固定支撑系统6和自动控制系统以及气浮式基座；所述第一高度调整系统4、第二高度调整系统5以及固定支撑系统6将所述水平台1支撑相连；
所述第一高度调整系统4、第二高度调整系统5以及固定支撑系统6的底部均安装有气浮式基座；所述气浮式基座包括气浮块7，电磁阀和底座8；所述气浮式块7安装于所述底座8之上；所述电磁阀控制气浮块的充放气。
所述第一高度调整系统、第二高度调整系统中均包括高度调整电机，通过所述高度调整电机来调节所述第一高度调整系统、第二高度调整系统的高度，进而调整水平台的水平度；
如图2所示，所述第一角度传感器2、第二角度传感器3、第一高度调整系统4、第二高度调整系统5以及气浮式基座均7与所述自动控制系统相连；
工作时，根据第一角度传感器2、第二角度传感器3将所探测到的倾斜角度输入到所述自动控制系统中，所述自动控制系统根据上述倾斜角度；计算需要调节的高度值，并控制高度调整电机来调节对应高度调整系统的高度，进而达到调整水平台的水平度的作用。
作为一种优选，所述第一高度调整系统、第二高度调整系统以及固定支撑系统与所述水平台的相连的支撑点分别为第一支撑点A、第二支撑点B和第三支撑点C构成一个等腰三角形(如图1、图3、图4所示；其中图4为上述支点的位置关系投影图)；上述三个支撑点形成等腰三角形的支撑方式最为稳定，而且上述三个支撑点构成等腰三角形的支撑方式也最为稳定，不仅如此所述上述三个支撑点构成等腰三角形，系统的自动调节算法也最为简单。
进一步的，所述气浮式基座与所述自动控制系统相连；所述气浮式基座包括电磁阀门，当需要调节所述水平台的水平度时，所述自动控制系统先开启所述第一高度调整系统、第二高度调整系统以及固定支撑系统底部气浮式基座的电磁阀门，将高度调整系统整体浮起；然后控制高度调整系统电机开始运动，这样在高度调节过程中由于第一高度调整系统、第二高度调整系统的高度变化所引起的机械变形（如图5所示，以第一支撑点A的位置变化示意，高度调节过程中位置由A变成A1的过程中，系统的机械变形如图5所示），就转化为第一高度调整系统、第二高度调整系统在浮式基座上的水平移动，保证了系统在调节过程中的稳定性，同时也避免了由于多次调节引起的机械变形所导致的系统老化和使用寿命降低的问题。
水平调节时，为了避免支撑不稳定的情况发生，当调节第一高度调整系统的支撑高度时，需关闭第二高度调整系统的底部气浮式基座的电磁阀门；当调节第二高度调整系统的支撑高度时，需关闭第一高度调整系统的底部气浮式基座的电磁阀门。这样既保证立刻调节的系统平稳，由保证了调节的灵活性。
进一步的，所述第一高度调整系统、第二高度调整系统的高度调整过程分为粗调和微调两个阶段，粗调阶段的高度调整电机运动到位后，根据电子水平仪测量结果再进行微调，直到电子水平仪测量结果在允许阈值范围内。
进一步的，整个高度调节过程完成以后，所述自动控制系统将高度调整系统气浮阀门关闭，将高度调整系统整体固定在气浮基座上，自动水平调整过程完成。
进一步的，所述第一高度调整系统、第二高度调整系统以及固定支撑系统与所述水平台之间为球形支撑（球形支撑的示意图如图6所示，其中标记9为球形支撑柱示意图，标记10为水平台1的支撑点接触部分示意图；应该理解所有附图均为示意性的，不代表实际尺寸）；实现系统进行新水平调节时各支撑点距离不变；球形支撑的好处在于当系统进行新水平调节时，将由于第一高度调整系统、第二高度调整系统的高度变化所引起的机械变形，转化为球形支撑柱与水平台支撑点之间的接触角度变化，这样类似于关节运动的方式，保证了系统在调节过程中的稳定性，同时也避免了由于多次调节引起的机械变形所导致的系统老化和使用寿命降低的问题。
作为一种优选，所述角度传感器为电子水平仪。
作为一种优选，如图4所示，所述第二角度传感器测量倾斜方向与所述第三支撑点和第二支撑点的所在直线平行；所述第一角度传感器测量倾斜方向与所述第三支撑点和第二支撑点所在直线垂直；
具体的，如图4所示，当所述第一支撑点A与所述第三支撑点C与第二支撑点B所在直线之间的距离为l 1 时(图3、图4中A，D两点之间的距离)；所述第一角度传感器（第一电子水平仪）测量到的倾斜角时，此时所述第一高度调整系统的高度调整量为。当该方向高度调整电机调整完成后，读取另第二角度传感器（第二电子水平仪）测量倾斜角，当所述第三支撑点与第二支撑点之间的距离为l 2 时，可以计算第二高度调整系统的高度调整量为；根据上述调整量调整之后进入微调阶段重新测量倾斜角和倾斜角，并自动控制系统根据测量的倾斜角再次调节所述第一和第二高度支撑系统的高度；反复进行上述步骤多次，直到测量的倾斜角度结果在允许阈值范围内。另外上述高度调整量也可以通过坐标系变化计算得出，在此不再赘述。
总之，本高精度水平支撑系统；包括水平台、第一角度传感器、第二角度传感器、第一高度调整系统、第二高度调整系统、固定支撑系统和自动控制系统以及气浮式基座；所述第一高度调整系统、第二高度调整系统以及固定支撑系统将所述水平台支撑相连；本实用新型通过两个高度调整系统即可实现水平调整，结构简单，控制容易。通过引入气浮式基座和球形支撑，将调节中的机械变形转化成水平滑动和接触角的变化，保证了系统在调节过程中的稳定性，同时也避免了由于多次调节引起的支撑脚座滑动以及支撑系统的机械变形所导致的系统老化和使用寿命降低的问题。使用高精度水平支撑系统可以实现精密测量仪器的自动水平调整，避免了在使用过程中由于仪器倾斜造成的测量误差，提高测量仪器的测量稳定性。
以上实施例仅用以说明本实用新型而并非限制本实用新型所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本实用新型已进行了详细的说明，但本实用新型不局限于上述具体实施方式，因此任何对本实用新型进行修改或等同替换；而一切不脱离实用新型的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种高精度水平支撑系统，其特征是，包括水平台、第一角度传感器、第二角度传感器、第一高度调整系统、第二高度调整系统、固定支撑系统、自动控制系统以及气浮式基座；所述第一高度调整系统、第二高度调整系统以及固定支撑系统将所述水平台支撑相连；
所述第一高度调整系统、第二高度调整系统以及固定支撑系统的底部安装有气浮式基座；
所述第一高度调整系统、第二高度调整系统中均包括高度调整电机，通过所述高度调整电机来调节所述第一高度调整系统、第二高度调整系统的高度，进而调整水平台的水平度；
所述第一角度传感器、第二角度传感器、第一高度调整系统、第二高度调整系统以及气浮式基座，均与所述自动控制系统相连；
工作时，所述自动控制系统根据第一角度传感器、第二角度传感器所探测到的倾斜角度，控制高度调整电机来调节对应高度调整系统的高度，进而达到调整水平台的水平度的作用。
2.如权利要求1所述的高精度水平支撑系统，其特征是，所述第一高度调整系统、第二高度调整系统以及固定支撑系统与所述水平台的相连的支撑点分别为第一支撑点、第二支撑点和第三支撑点，所述第一支撑点、第二支撑点和第三支撑点呈一个等腰三角形分布。
3.如权利要求2所述的高精度水平支撑系统，其特征是，所述气浮式基座与所述自动控制系统相连；所述气浮式基座包括电磁阀门。
4.如权利要求3所述的高精度水平支撑系统，其特征是，所述第一高度调整系统、第二高度调整系统的高度调整过程分为粗调和微调阶段。
5.如权利要求4所述的高精度水平支撑系统，其特征是，所述第一高度调整系统、第二高度调整系统以及固定支撑系统与所述水平台之间为球形支撑。
6.如权利要求5所述的高精度水平支撑系统，其特征是，所述第一角度传感器和第二角度传感器为电子水平仪。
7.如权利要求2至6之一所述的高精度水平支撑系统，其特征是，所述第一角度传感器测量倾斜方向与所述第二支撑点和第三支撑点的所在直线垂直；所述第二角度传感器测量倾斜方向与所述第二支撑点和第三支撑点所在直线平行。
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