CN206638236U - 一种可校零的倾角传感器系统和车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可校零的倾角传感器系统和车辆，该系统包括：传感器放置平台；多个双轴倾角传感器，所述多个双轴倾角传感器设置在所述传感器放置平台上，所述多个双轴倾角传感器的设置位置位于一个圆形的圆周上且所述多个双轴倾角传感器在所述圆周上等间隔设置。所述多个双轴倾角传感器用于获取多个倾角数据；控制器，所述控制器分别与所述双轴倾角传感器相连，以便根据所述多个倾角数据对所述多个双轴倾角传感器进行校零。本实用新型具有如下优点：操作简便，实时性强，调平精度高，输出结果稳定可靠。

Description

一种可校零的倾角传感器系统和车辆

技术领域

本实用新型属于测量传感器领域，涉及双轴倾角传感器测量技术，具体涉及一种可校零的双轴倾角传感器系统。

背景技术

双轴倾角传感器属于角度传感器的一种，主要用于测量某一给定平面相对于水平面的角度，工程上常称为水平仪或倾角仪。随着自动化和电子测量技术的进步，双轴倾角传感器从过去简单的水泡水平仪快速发展到现在多种类型的电子水平仪，测量精度不断提高，响应速度不断加快，已成为工业自动化、航空航海、智能平台等行业不可缺少的重要测量工具。

目前，双轴倾角传感器被广泛应用于各种车载设备平台的高精度自动调平领域。首先，把双轴倾角传感器安装在被测平台上，由它把被测平面的倾角数据不间断地输出给调平控制系统，控制执行机构调平被测平面，其倾角测量精度直接影响调平精度。

零位漂移是影响双轴倾角传感器测量精度的关键因素，在使用中必须进行消除，因此，在使用双轴倾角传感器对平台进行倾角测量之前，需要对双轴倾角传感器进行零位校准，又称校零。常用的双轴倾角传感器校零技术有实验室标定法、标准装置标定法、平台自转法等。其中实验室标定法和标准装置标定法的典型过程是，采用事先经过严格标平的装置为传感器提供标准水平基准，将传感器从原工作平面拆下，放置在标准平面上静止一段时间释放应力，然后使输出复位为零，校零后再重新安装。这种方法校零标定精度高，但其缺点是，标校时间长，装调要求高，且由于再次安装位置等工况的变化，可能引入新的零位漂移。

平台自转法的典型过程是，将工作平面绕垂直轴自传180°，比较起止两个位置上传感器的输出数据，取均值作为传感器输出零值。这种方法操作简便，不改变实际工况，适用于平台能够绕垂直轴自转的情况，但对于车载设备平台，无法进行平台自转，因此不能适用。此外，车载平台长时间使用，由于振动、温度等工作环境状态的变化，必将持续地产生零漂，需要反复地定期进行传感器校零，这就要求一种操作便捷、周期短、精度高、便于室外实施的新的技术手段。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本实用新型的一个目的在于提出一种可校零的倾角传感器系统，操作简便，实时性强，调平精度高，输出结果稳定可靠。

为了实现上述目的，本实用新型的实施例公开了一种可校零的双轴倾角传感器系统和车辆，包括：传感器放置平台；多个双轴倾角传感器，所述多个双轴倾角传感器设置在所述传感器放置平台上，所述多个双轴倾角传感器的设置位置位于一个圆形的圆周上且在所述圆周上等间隔设置，所述多个双轴倾角传感器用于获取多个倾角数据；控制器，所述控制器分别与所述双轴倾角传感器相连，以便根据所述多个倾角数据对所述多个双轴倾角传感器进行校零。

进一步地，所述双轴倾角传感器的数量大于等于三个。

进一步地，还包括：多个双轴倾角传感器移动平台，所述多个双轴倾角传感器一一对应的设置在多个双轴倾角传感器移动平台上驱动装置，与所述多个双轴倾角传感器移动平台均相连且设置在所述圆周的圆心处，用于根据所述控制器发送的驱动指令使所述多个双轴倾角传感器移动平台同步靠近或同步远离所述圆周的圆心；其中，所述控制器还用于向所述驱动装置发送所述驱动指令。

进一步地，所述驱动装置通过多个伸缩杆一一对应地与所述多个双轴倾角传感器移动平台相连。

根据本实用新型实施例的可校零的倾角传感器系统，将双轴倾角传感器采集到的倾角数据进行处理，进而对多个双轴倾角传感器进行校零，操作简便，实时性强，调平精度高，输出结果稳定可靠。

本实用新型的一个另一个目的在于提出一种车辆，可以对双轴倾角传感器进行校零。

为了实现上述目的，本实用新型的实施例公开了一种车辆，设置有上述实施例的可校零的倾角传感器系统。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型一个实施例的可校零的双轴倾角传感器系统的结构示意图；

图2是本实用新型一个实施例的三双轴倾角传感器坐标系关系图；

图3是本实用新型一个实施例的系统组成框图；

图4是本实用新型一个实施例的车辆的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参照下面的描述和附图，将清楚本实用新型的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本实用新型的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本实用新型的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本实用新型的实施例的范围不受此限制。相反，本实用新型的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

以下结合附图描述本实用新型。

图1是本实用新型一个实施例的可校零的倾角传感器系统的结构示意图。如图1所示，本实用新型实施例的可校零的倾角传感器系统，包括传感器放置平台1、多个双轴倾角传感器和控制器(图中未示出)。

以下实施例将以三个传感器为例进行说明，但本领域技术人员可以理解，采用四个传感器或更多的传感器也可以实现。

第一双轴倾角传感器201、第二双轴倾角传感器202和第三双轴倾角传感器203设置在传感器放置平台1上(位于同一个平面内)且位于一个圆形的圆周上且在圆周上等间隔设置，即第一双轴倾角传感器201、第二双轴倾角传感器202和第三双轴倾角传感器203之间彼此夹角均为120°。第一双轴倾角传感器201、第二双轴倾角传感器202和第三双轴倾角传感器203均与控制器连接。

双轴倾角传感器的输出为被测面相对于两个正交轴上的旋转角度，定义为(x,y)，其转换为极坐标形式(r,θ)，r∈[0,+∞)、θ∈[0,2π)。

图2是本实用新型一个实施例的三双轴倾角传感器坐标系关系图。如图2所示，其中X1、Y1为第一双轴倾角传感器201的双轴，第二双轴倾角传感器202和第三双轴倾角传感器203定义与此相同，为描述简洁，图中只显示X2、X3轴。为被测面倾斜矢量，其方向θ代表倾斜方向，长度r代表倾斜量，对应三个倾角传感器分别有(r₁，θ₁)，(r₂，θ₂)，(r₃，θ₃)。由于三个倾角传感器安装于同一平面，在不考虑测量误差的情况下，r₁＝r₂＝r₃、

在工程实际中，(r,θ)包含测量误差，使得三个倾角传感器的输出值不满足上式。由于三个倾角传感器的圆周均匀分布位置关系，可知此阵列的测量零位为：

(此处对2π取余，以保证取值范围)

相应地，各倾角传感器的零位分别为：

第一双轴倾角传感器201：

第二双轴倾角传感器202：

第三双轴倾角传感器203：

取目标函数：以第一双轴倾角传感器201的输出数据(r₁，θ₁)为初值，由控制调平支腿运动，直至目标函数得到最小值。控制程序的支腿控制算法很多文献均有详述，不是本实施例讨论范围，本实施例不再赘述。

图3是本实用新型一个实施例的系统组成框图。如图3所示，在本实用新型的一个实施例中，可校零的倾角传感器系统还包括：多个双轴倾角传感器移动平台和驱动装置3。

其中，多个双轴倾角传感器一一对应的设置在多个双轴倾角传感器移动平台上。驱动装置3与多个双轴倾角传感器移动平台均相连且设置在圆周的圆心处，用于根据控制器发送的驱动指令使多个双轴倾角传感器移动平台同步靠近或同步远离多个双轴倾角传感器圆周的圆心处。控制器还用于向驱动装置发送驱动指令。通过控制器可以控制多个双轴倾角传感器所处的圆形扩大或缩小，以便根据具体情况灵活调节多个双轴倾角传感器之间的距离，以适应传感器设置平台1的尺寸。

进一步地，驱动装置3通过多个伸缩杆一一对应地与多个双轴倾角传感器移动平台相连。当每根伸缩杆具有N个短杆时，可以在N个具有不同半径的圆形上实现多个双轴倾角传感器设置位置的灵活调节。

此外，本实用新型的实施例还公开了一种车辆，如图4所示，设置有上述实施例的可校零的倾角传感器系统。

另外，本实用新型实施例的车辆的其它构成以及作用对于本领域的技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，不做赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同限定。

Claims (5)

1.一种可校零的倾角传感器系统，其特征在于，包括：

传感器放置平台；

多个双轴倾角传感器，所述多个双轴倾角传感器设置在所述传感器放置平台上，所述多个双轴倾角传感器的设置位置位于一个圆形的圆周上且在所述圆周上等间隔设置，所述多个双轴倾角传感器用于获取多个倾角数据；

控制器，所述控制器分别与所述双轴倾角传感器相连，以便根据所述多个倾角数据对所述多个双轴倾角传感器进行校零。

2.根据权利要求1所述的可校零的倾角传感器系统，其特征在于，所述双轴倾角传感器的数量大于等于三个。

3.根据权利要求1所述的可校零的倾角传感器系统，其特征在于，还包括：

多个双轴倾角传感器移动平台，所述多个双轴倾角传感器一一对应的设置在多个双轴倾角传感器移动平台上；

驱动装置，与所述多个双轴倾角传感器移动平台均相连且设置在所述圆周的圆心处，用于根据所述控制器发送的驱动指令使所述多个双轴倾角传感器移动平台同步靠近或同步远离所述圆周的圆心；

其中，所述控制器还用于向所述驱动装置发送所述驱动指令。

4.根据权利要求3所述的可校零的倾角传感器系统，其特征在于，所述驱动装置通过多个伸缩杆一一对应地与所述多个双轴倾角传感器移动平台相连。

5.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-4任一项所述的可校零的倾角传感器系统。