专利名称：摆式二维角位移传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测量工程结构面倾斜角度的传感器，具体的说是一种摆式二 维角位移传感器。
背景技术：
目前，现有的机械式、码盘式、光栅式及光电式等角位移传感器，由于只能测量一 维方向上倾斜的角度，导致使用上受局限或不便，不能满足工程结构面角位移的测量。
实用新型内容针对现有角位移传感器的不足，本实用新型提出一种摆式二维角位移传感器，它 采用中心轴线相互垂直布置的两个角位移装置，测量出二维方向上角位移数据，经二维角 位移处理器的处理，得出工程结构面倾斜的角度。本实用新型的技术方案如下本实用新型提出的摆式二维角位移传感器，适用于工程结构面倾斜角度的测量， 配套的二次仪表是摆式二维角位移处理仪。—种摆式二维角位移传感器，包括了角位移装置I (11)、角位移装置II (12)、激光 瞄准器(3)、激光瞄准器插座(4)、连线插座(5)、机壳(1)和底座(2)；其特征在于在矩形 的底座(2)上，固定着两个中心轴线相互垂直，结构相同的角位移装置I (11)和角位移装置 11(12)；机壳(1)的顶面和一侧端面上，沿传感器中心轴线各设置一个能转动90°或180° 的激光瞄准器插座(4)，另一侧的端面上有一个连线插座(5)和电源指示器(6)；在两个角 位移装置相应位置的机壳(1)侧面上，有铅垂摆制动开关1(22)和铅垂摆制动开关11(23) 的安装窗口 ；底座(2)的四角各有一个螺栓孔；所述的角位移装置I (11)或角位移装置II (12)的结构，在矩形底板(13)的中间， 有两个与底板(13)短边平行的支架(14)；两个支架(14)的外侧分别固定着电机(15)和角 位移器(41)，电机(15)与角位移器(41)的主轴位于同一水平轴线，并在两个支架(14)的 内侧由主轴传动器(51)的传动轴套(53)予以连接；主轴传动器(51)的顶推导轨(54)固 定于角位移器(41)侧的支架(14)上，弹簧(52)将传动轴套(53)端面的圆弧凸块(55)紧 抵于顶推导轨(54)，所述的电机主轴(16)外壁上具有传动杆(24)，传动轴套(53)内壁上 有供传动杆(24)在其中左、右滑动的传动滑槽，所述的传动滑套(53)左端具有供角位移器 主轴(42)滑行的通孔，所述的传动滑套(53)中有传动销(56)，所述的角位移器主轴(42) 前端有与传动销(56)配合的传动槽(43)，所述的顶推导轨(54)为与传动轴套(53)内、外 径相等的圆形轨道，在轨道中心铅垂线的-47°处有从平面过度到斜面的台阶，以及在轨道 中心铅垂线的+70°处从斜面过度到平面；当电机主轴(16)上的传动杆(24)带着传动轴 套(53)转动时，顶推导轨(54)的台阶及斜面将传动轴套(53)沿主轴线方向来回移动，通 过角位移器主轴(42)前端传动槽(43)与传动销(56)配合与否，形成对角位移器主轴(42) 传动的离合；遮光杆(17)固定于支架(14)内侧的角位移器主轴(42)上，与该主轴(42)同 步转动；遮光杆挡块(18)位于角位移器(41)侧的支架(14)，与主轴中心铅垂线的-47°处；角位移器主轴(42)在电机(15)的带动下，将遮光杆(17)从主轴中心铅垂线的-47° 处顺时针转动，转动至主轴中心铅垂线的+70°时，传动轴套(53)与角位移器主轴(42)脱 开，角位移器主轴(42)靠安装于其上的盘簧(45)的弹力逆时针转动返回到-47°的原位； 铅垂摆(31)位于两个支架(14)内侧及主轴下方的传感器中心轴线上，摆臂(32)上端的 销轴(35)各自支承于两侧的支架(14)，铅垂摆(31)围绕该销轴(35)能在士45°范围内 摆动，并保持铅直状态；铅垂摆挡块(21)位于主轴中心铅垂线+45°的支架(14)边缘，铅 垂摆制动开关(22或23)位于主轴中心铅垂线-45°的支架(14)边缘；角位移器光电开关 (36)位于铅垂摆(31)靠近重块(33)的两摆臂(32)中间，遮光杆(17)转动到该位置时将 切换光电开关(36)的光线；角位移器光电开关(19)位于两支架(14)中间的主轴中心铅垂 线+45°处，遮光杆(17)转动到该位置时将切换光电开关(19)的光线；电机光电开关(20) 位于两支架(14)中间的主轴中心铅垂线+60°处，遮光杆(17)转动到该位置时将切换电机 光电开关(20)的光线。所述的摆式二维角位移传感器，其特征在于电机(15)的转动速度为2r/min，且 逆时针定向转动。所述的摆式二维角位移传感器，其特征在于所述的角位移器(41)，盘簧(45)及 主动齿轮共轴放置在机架(44)内，主轴(42)两端活动置于机架(44)相对的壁上；齿轮组 (47)的从动齿轮分别由大至小相互啮合，与主动齿轮相啮合的棘轮(46)为齿轮组(47)的 最大从动齿轮，与调制摆(48)相啮合的为最小从动齿轮；一个槽型光电断续器(49)置于机 架(44)上，该光电断续器(49)的发射极和接收极分别置于调制摆(48)摆针的两侧，其之 间的光线垂直于调制摆(48)摆针面；所述的角位移器主轴(42)在插入传动轴套(53)的端 面上有一个传动槽(43)。所述的摆式二维角位移传感器，其特征在于所述的铅垂摆(31)呈倒Π型的形 状，其两个摆臂(32)的上端各有一个销轴孔(34)，下端固定于一圆柱形重块(33)，靠近重 块(33)的两摆臂(32)中间有一个角位移器光电开关(36)。所述的摆式二维角位移传感器，其特征在于所述的主轴传动器(51)，包括有依 次活动套于电机主轴(16)和角位移器主轴(42)的顶推导轨(54)、传动轴套(53)和弹簧 (52)；所述的传动轴套(53)为圆柱形，其中心有一个通孔，该孔在角位移器主轴(42)段为 圆形孔，在电机主轴(16)段为圆形孔，且孔壁上有相距180°的两条传动滑槽(57)，在两轴 段的交界处有一个横穿轴孔的传动销(56)，以及与弹簧(52)接触的端面为平面，另一侧端 面上有一个凸起的圆弧滑块(55)；所述的弹簧(52)为压簧。所述的摆式二维角位移传感器，其特征在于所述的角位移器光电开关(19)、角 位移器光电开关(36)与电机光电开关(20)，均为同种规格型号的槽型光电断续器，其槽口 间能被遮光杆(17)杆端的遮光叶片通过，该光电断续器的发射极和接收极分别置于该遮 光叶片的两侧，其之间的光线垂直于遮光叶面。所述的摆式二维角位移传感器，其特征在于所述的遮光杆(17)杆端遮光叶片为 扁平状，且为不透光的黑色材料。所述的摆式二维角位移传感器，其特征在于所述的调制摆(48)摆针端为扁平 状，且为不透光的黑色材料。本实用新型的原理
5[0017]1、被测工程结构与传感器为同一个角位移控制系在传感器安装时，先通过沿传 感器中心轴线布置的激光瞄准器所射出的激光，边调整传感器底座的位置，边瞄准工程结 构的铅直控制点，然后把传感器固定于被测工程的结构上。这样，就能建立被测工程结构与 传感器为同一个角位移控制系。2、角位移装置工作原理测量时，按下二维角位移处理器的自动或手动按钮，电机 的主轴带着传动轴套开始转动，同时传动轴套靠弹簧的弹力紧抵顶推导轨。当传动轴套端 面上的圆弧凸块转到顶推导轨的台阶位置(中心铅垂线-47° )时，传动轴套向角位移器方 向移动，且把传动轴套上的传动销顶入角位移器主轴的传动凹槽，使角位移器主轴开始顺 时针方向转动。在角位移器内部，齿轮组最大从动轮的棘轮作用下，开始盘紧盘簧。另外， 固定于角位移器主轴上的遮光杆也同步转动，遮光杆的杆端叶面经过铅垂摆上的角位移光 电开关(36)位置(随机)时，切换了该开关(36)的光线，使得开关(36)电路的D触发器 启动；主轴继续转动，遮光杆的杆端叶面经过支架上的角位移光电开关(19)位置(中心铅 垂线+45° )时，切换了该开关(19)的光线，使得开关(19)电路的D触发器启动；主轴继 续转动，遮光杆的杆端叶面经过支架上的电机光电开关位置(中心铅垂线+60° )时，切换 了该开关的光线，使得开关电路的D触发器启动；主轴再继续转动，传动轴套端面上的圆弧 凸块沿着顶推导轨滑行至斜面结束(中心铅垂线+70° )，顶推导轨把传动轴套顶回原来位 置，传动轴套与角位移器主轴脱开。角位移器主轴靠盘簧的弹力向反的逆时针方向转动，由 齿轮组的最小从动轮带着调制摆开始摆动，其摆针切换光电断续器的光线；同时，遮光杆也 向逆时针方向转动，遮光杆经过电机光电开关位置(中心铅垂线的+60° )遮住了光线，使 得该开关电路的触发器启动，电机延迟2秒后停止转动；遮光杆经过角位移光电开关(19) 位置(中心铅垂线+45° )遮住了光线，使该开关(19)电路D触发器触发，角位移器开始计 数；角位移器主轴继续向逆时针方向转动，遮光杆经过角位移光电开关(36)位置(随机) 遮住了光线，使该开关(36)电路D触发器触发，角位移器停止计数，并储存该计数值；最后， 角位移器主轴带这遮光杆转回至原位(中心铅垂线-47° )，以及角位移器的调制摆停止摆 动。被储存的计数值，经处理器的处理，显示出即时的角位移数值和角位移方向。若要再次 测量，重复上述步骤。3、角位移器工作原理角位移器的主轴转动一周，经齿轮组的传动，其最小从动 轮带动调制摆的摆针切换槽型光电断续器槽口内的光线数万次，提高了分辨率。该槽型光 电断续器的发射极和接收极分别置于调制摆摆针面的两侧，当摆动的调制摆摆针面挡住发 射极的光线时，接收极处于截止状态；当摆动的调制摆摆针面未挡住发射极的光线时，接收 极处于导通状态。这样，就把机械信号转换为角位移的数字信号。4、测出被测工程结构面的倾斜角度与方向事先在实验室分别对两个角位移装置 进行测量读数值的标定，得出传感器轴线在铅直状态时，遮光杆从角位移器计数光电开关 (19)转动到调制摆的角位移器计数光电开关(36)的读数标定值。然后，将传感器安装在工 程结构上进行测量时，由处理器将测量读数与标定读数比较若测量读数大于标定读数，则 工程结构向右倾斜为“_”值；若测量读数等于标定读数，则工程结构处于铅直状态；若测量 读数小于标定读数，则工程结构向左倾斜为“ + ”值。最后，由处理器对两个角位移器的读数 进行矢量处理，得出该工程结构的倾斜角度与方向。本实用新型的效果[0022]本实用新型的摆式二维角位移传感器，具有精度高、分辨率好、工作可靠、体积小、 造价低、数字信号输出、能测量出结构面倾斜角度等的特点，满足工程设计、科研与施工等 应用的需求。
图IA本实用新型的摆式二维角位移传感器正剖视结构示意图。图IB本实用新型的摆式二维角位移传感器侧视结构示意图。图IC本实用新型的摆式二维角位移传感器俯剖视结构示意图。图2A本实用新型的角位移装置正视结构示意图。图2B本实用新型的角位移装置角位移器剖视结构示意图。图2C本实用新型的角位移装置俯视结构示意图。图2D本实用新型的角位移装置侧剖视结构示意图。图3A本实用新型的铅垂摆正视结构示意图。图3B本实用新型的铅垂摆侧视结构示意图。图3C本实用新型的铅垂摆俯剖视结构示意图。图4A本实用新型的主轴传动器正剖视结构示意图。图4B本实用新型的主轴传动器传动轴套端侧剖视结构示意图。图4C本实用新型的主轴传动器俯视结构示意图。图4D本实用新型的主轴传动器电机主轴段传动轴套剖视结构示意图。图中标号机壳1、底座2、激光瞄准器3、激光瞄准器插座4、连线插座5、电源指示 器6;角位移装置I 11、角位移装置II 12、底板13、支架14、电机15、电机主轴16、遮光杆 17、遮光杆挡块18、角位移光电开关19、电机光电开关20、铅垂摆挡块21、铅垂摆制动开关
I22、铅垂摆制动开关II 23、传动杆24 ；铅垂摆31、摆臂32、重块33、销轴孔34、销轴35、 角位移光电开关36 ；角位移器41、角位移器主轴42、传动槽43、机架44、盘簧45、棘轮46、 齿轮组47、调制摆48、槽型光电断续器49 ；主轴传动器51、弹簧52、传动轴套53、顶推导轨 54、圆弧凸块55、传动销56、传动滑槽57。
具体实施方式
参见图1A、1B、1C的摆式二维角位移传感器，包括了角位移装置I 11、角位移装置
II12、激光瞄准器3、激光瞄准器插座4、连线插座5、机壳1和底座2。其特征在于在矩形 的底座2上，固定着两个中心轴线相互垂直，结构及尺寸均相同的角位移装置I 11和角位 移装置II 12;机壳1的顶面和一侧端面上，沿传感器中心轴线各设置一个能转动90°或 180°的激光瞄准器插座4，另一侧的端面上有一个连线插座5和电源指示器6 ；在两个角 位移装置相应位置的机壳1侧面上，有铅垂摆制动开关I 22和铅垂摆制动开关II 23的窗 口 ；底座2的四角各有一个螺栓孔。参见图2A、2B、2C、2D所述的角位移传感装置，其特征在于在矩形底板13的中间， 有两个与底板13短边平行的支架14 ；两个支架14的外侧分别固定着电机15和角位移器 41，电机15与角位移器41的主轴位于同一水平轴线，并在两个支架14的内侧由主轴传动 器51的传动轴套53予以连接；主轴传动器51的顶推导轨54固定于角位移器41侧的支架 14，弹簧52将传动轴套53端面的圆弧凸块55紧抵于顶推导轨54，当电机主轴16上的两根传动杆24带着传动轴套53转动时，顶推导轨54的台阶及斜面将传动轴套53沿主轴线方向来回移动，形成对角位移器主轴42传动的离合；遮光杆17固定于支架14内侧的角位移 器主轴42上，与该主轴42同步转动；遮光杆挡块18位于角位移器41侧的支架14，与主轴 中心铅垂线的-47°处；角位移器主轴42在电机15的带动下，将遮光杆17从主轴中心铅 垂线的-47°处顺时针转动，转动至主轴中心铅垂线的+70°时，传动轴套53与角位移器主 轴42脱开，角位移器主轴42靠盘簧45的弹力逆时针转动返回到-47°的原位；铅垂摆31 位于两个支架14内侧及主轴下方的传感器中心轴线上，摆臂32上端的销轴35各自支承于 两侧的支架14，铅垂摆31围绕该销轴35能在士45°范围内摆动，并保持铅直状态；铅垂摆 挡块21位于主轴中心铅垂线+45°的支架14边缘，铅垂摆制动开关22、23位于主轴中心铅 垂线-45°的支架14边缘；角位移器光电开关36位于铅垂摆31靠近重块33的两摆臂32 中间，遮光杆17转动到该位置时将切换该开关36的光线；角位移器光电开关19位于两支 架14中间的主轴中心铅垂线+45°处，遮光杆17转动到该位置时将切换该开关19的光线； 电机光电开关20位于两支架14中间的主轴中心铅垂线+60°处，遮光杆17转动到该位置 时将切换该开关20的光线。所述的电机15，其特征在于电机15的转动速度为2r/min，且 逆时针定向转动。所述的角位移器41，其特征在于盘簧45及主动齿轮共轴放置在机架44 内，主轴42两端活动置于机架44相对的壁上；齿轮组47的从动齿轮分别由大至小相互啮 合，与主动齿轮相啮合的棘轮46为齿轮组47的最大从动齿轮，与调制摆48相啮合的为最 小从动齿轮；一个槽型光电断续器49置于机架44，该光电断续器49的发射极和接收极分 别置于调制摆48摆针的两侧，其之间的光线垂直于调制摆48摆针面；所述的角位移器主轴 42在插入传动轴套53的端面上有一个传动槽43。所述的角位移器光电开关19、角位移器 光电开关36与电机光电开关20，其特征在于所述的该些开关均为同种规格型号的槽型光 电断续器，其槽口间能被遮光杆17杆端的遮光叶片通过，该光电断续器的发射极和接收极 分别置于该遮光叶片的两侧，其之间的光线垂直于遮光叶面。所述的遮光杆17，其特征在 于所述的遮光杆17杆端遮光叶片为扁平状，且为不透光的黑色材料。所述的调制摆48， 其特征在于所述的调制摆48摆针端为扁平状，且为不透光的黑色材料。参见图3A、3B、3C所述的铅垂摆31，其特征在于铅垂摆31呈倒Π型的形状，其两 个摆臂32的上端各有一个销轴孔34，下端固定于一圆柱形重块33，靠近重块33的两摆臂 32中间有一个角位移器光电开关36。参见图4A、4B、4C、4D所述的主轴传动器51，其特征在于包括有依次活动套于电 机主轴16和角位移器主轴42的顶推导轨54、传动轴套53和弹簧52 ；所述的顶推导轨54 为与传动轴套53内、外径相等的圆形轨道，在轨道中心铅垂线的-47°处有从平面过度到 斜面的台阶，以及在轨道中心铅垂线的+70°处从斜面过度到平面；所述的传动轴套53为 圆柱形，其中心有一个通孔，该孔在角位移器主轴42段为圆形孔，在电机主轴16段为圆形 孔，且孔壁上有相距180°的两条传动滑槽57，在两轴段的交界处有一个横穿轴孔的传动 销56，以及与弹簧52接触的端面为平面，另一侧端面上有一个凸起的圆弧滑块55 ；所述的 弹簧52为压簧。机壳1的作用是保护传感器，以及固定激光瞄准器插座、连线插座、电源指示器； 底座2的作用是固定两个相互垂直的角位移装置I和角位移装置II ；激光瞄准器3的作用 是方便于建立工程结构与传感器为同一测量系；激光瞄准器插座4的作用是临时固定激光瞄准器，并让激光瞄准器90°或180°转动；连线插座5的作用是为传感器与二维角位移处 理器数据信号和电源的连接；电源指示器6的作用是提示传感器与二维角位移处理器连接 的状况；角位移装置I 10和角位移装置II 11的作用是测量出工程结构在两个垂直方向 上的角位移及其方向；底板12的作用是将角位移装置固定于传感器的底座2 ；支架13的作 用是固定电机15和角位移器41 ；电机15的作用是慢速逆时针转动，为角位移器41提供动 力；电机主轴16的作用是经传动轴套53传动角位移器41 ；遮光杆17的作用是切换角位移 光电开关19、角位移光电开关36和电机光电开关20的光线；遮光杆挡块18的作用是限制 遮光杆17转动的范围；角位移光电开关19的作用是为角位移器41计数的起点；电机光电 开关20的作用是控制电机15的转动；铅垂摆制动开关I 21和铅垂摆制动开关II 22的作 用是传感器不工作时，为调制摆31制动，保护其销轴 35的刀口 ；传动杆24的作用是为电机 主轴16与传动轴套53的传动；铅垂摆31的作用是作为传感器铅直度的控制；摆臂32的 作用是放低铅垂摆31的重心，下端固定于重块33和上端由销轴孔34支承于销轴35 ；重块 33的作用是增加铅垂摆31的重量，有利于铅垂摆31保持铅直；销轴孔34的作用是尽可能 减小阻力地支撑销轴35 ；销轴35的作用是让支架14支承铅垂摆31，并让铅垂摆31自由摆 动；角位移光电开关36的作用是为角位移器41计数的终点；角位移器41的作用是将角 位移的机械信号转换为电信号，并确保传感器的分辨率和精度；角位移器主轴42的作用是 为角位移器41传动；传动槽43的作用是让电机主轴16传动角位移器主轴42 ；机架44的 作用是固定盘簧45、棘轮46、齿轮组47、调制摆48和槽型光电断续器49 ；盘簧45的作用是 为角位移器41工作时提供动力；棘轮46的作用是让主轴42盘紧盘簧45 ；齿轮组47的作 用是放大角位移的读数，提高分辨率；调制摆48的作用是切换槽型光电断续器49的光线； 槽型光电断续器49的作用是光电开关，让机械信号转换为电信号；主轴传动器51的作用是 控制电机主轴16与角位移器主轴42的离合；弹簧52的作用是让传动轴套53的滑动凸块 55紧抵于顶推导轨54 ；传动轴套53的作用是电机主轴16让传动角位移器主轴42 ；顶推导 轨54的作用是让传动轴套53沿主轴轴线方向来回平移，离合角位移器主轴42 ；圆弧凸块 55的作用是滑动于顶推导轨54 ；传动销56的作用是当该销56插入角位移器主轴42的传 动槽43，让传动轴套53传动角位移器主轴42 ；传动滑槽57的作用是让电机主轴16的传动 杆24传动传动轴套53。本实用新型的具体使用1.把传感器安放在工程结构上，根据工程结构的铅直控制点位置，将激光器插入 传感器顶面或侧面的激光器插座；2.打开激光器，边调整传感器位置，边将激光对准工程结构测量控制点，然后用螺 栓将传感器固定于工程结构上；3.把与二维角位移处理器的联线插头，插入传感器的插座；4.开始测量，打开处理器的电源开关，传感器的电源指示器亮；5.打开传感器的两个铅垂摆的制动开关；6.根据测量方案，按下处理器的自动或手动按钮，进行工程结构面倾斜角度的测 量；7.处理器上实时显示出工程结构倾斜的角度与方向。8.测量完毕后，关闭处理器，拔下连线插头，拆下传感器，推上两个铅垂摆的制动开关，准备下次的 测量。本实用新型的性能1.量程士 45° .2.精度士 0.005° .3.分辨率0.001° .4.测量速度V = 0.06° /s.5.输出数字信号·6.工作温度-10°C 60°C ·7.电源+12v (开关电源)8.尺寸150X80X100mm(长 X 宽 X 高)·9.重量约 500 克。
权利要求一种摆式二维角位移传感器，包括了角位移装置I(11)、角位移装置II(12)、激光瞄准器(3)、激光瞄准器插座(4)、连线插座(5)、机壳(1)和底座(2)；其特征在于在矩形的底座(2)上，固定着两个中心轴线相互垂直，结构相同的角位移装置I(11)和角位移装置II(12)；机壳(1)的顶面和一侧端面上，沿传感器中心轴线各设置一个能转动90°或180°的激光瞄准器插座(4)，另一侧的端面上有一个连线插座(5)和电源指示器(6)；在两个角位移装置相应位置的机壳(1)侧面上，有铅垂摆制动开关I(22)和铅垂摆制动开关II(23)的安装窗口；底座(2)的四角各有一个螺栓孔；所述的角位移装置I(11)或角位移装置II(12)的结构，在矩形底板(13)的中间，有两个与底板(13)短边平行的支架(14)；两个支架(14)的外侧分别固定着电机(15)和角位移器(41)，电机(15)与角位移器(41)的主轴位于同一水平轴线，并在两个支架(14)的内侧由主轴传动器(51)的传动轴套(53)予以连接；主轴传动器(51)的顶推导轨(54)固定于角位移器(41)侧的支架(14)上，弹簧(52)将传动轴套(53)端面的圆弧凸块(55)紧抵于顶推导轨(54)，所述的电机主轴(16)外壁上具有传动杆(24)，传动轴套(53)内壁上有供传动杆(24)在其中左、右滑动的传动滑槽，所述的传动滑套(53)左端具有供角位移器主轴(42)滑行的通孔，所述的传动滑套(53)中有传动销(56)，所述的角位移器主轴(42)前端有与传动销(56)配合的传动槽(43)，所述的顶推导轨(54)为与传动轴套(53)内、外径相等的圆形轨道，在轨道中心铅垂线的 47°处有从平面过度到斜面的台阶，以及在轨道中心铅垂线的+70°处从斜面过度到平面；当电机主轴(16)上的传动杆(24)带着传动轴套(53)转动时，顶推导轨(54)的台阶及斜面将传动轴套(53)沿主轴线方向来回移动，通过角位移器主轴(42)前端传动槽(43)与传动销(56)配合与否，形成对角位移器主轴(42)传动的离合；遮光杆(17)固定于支架(14)内侧的角位移器主轴(42)上，与该主轴(42)同步转动；遮光杆挡块(18)位于角位移器(41)侧的支架(14)，与主轴中心铅垂线的 47°处；角位移器主轴(42)在电机(15)的带动下，将遮光杆(17)从主轴中心铅垂线的 47°处顺时针转动，转动至主轴中心铅垂线的+70°时，传动轴套(53)与角位移器主轴(42)脱开，角位移器主轴(42)靠安装于其上的盘簧(45)的弹力逆时针转动返回到 47°的原位；铅垂摆(31)位于两个支架(14)内侧及主轴下方的传感器中心轴线上，摆臂(32)上端的销轴(35)各自支承于两侧的支架(14)，铅垂摆(31)围绕该销轴(35)能在±45°范围内摆动，并保持铅直状态；铅垂摆挡块(21)位于主轴中心铅垂线+45°的支架(14)边缘，铅垂摆制动开关(22或23)位于主轴中心铅垂线 45°的支架(14)边缘；角位移器光电开关(36)位于铅垂摆(31)靠近重块(33)的两摆臂(32)中间，遮光杆(17)转动到该位置时将切换光电开关(36)的光线；角位移器光电开关(19)位于两支架(14)中间的主轴中心铅垂线+45°处，遮光杆(17)转动到该位置时将切换光电开关(19)的光线；电机光电开关(20)位于两支架(14)中间的主轴中心铅垂线+60°处，遮光杆(17)转动到该位置时将切换电机光电开关(20)的光线。
2.根据权利要求1所述的摆式二维角位移传感器，其特征在于电机(15)的转动速度 为2r/min，且逆时针定向转动。
3.根据权利要求1所述的摆式二维角位移传感器，其特征在于所述的角位移器(41)， 盘簧(45)及主动齿轮共轴放置在机架(44)内，主轴(42)两端活动置于机架(44)相对的 壁上；齿轮组(47)的从动齿轮分别由大至小相互啮合，与主动齿轮相啮合的棘轮(46)为齿轮组(47)的最大从动齿轮，与调制摆(48)相啮合的为最小从动齿轮；一个槽型光电断续器 (49)置于机架(44)上，该光电断续器(49)的发射极和接收极分别置于调制摆(48)摆针的 两侧，其之间的光线垂直于调制摆(48)摆针面；所述的角位移器主轴(42)在插入传动轴套 (53)的端面上有一个传动槽(43)。
4.根据权利要求1所述的摆式二维角位移传感器，其特征在于所述的铅垂摆(31)呈 倒Π型的形状，其两个摆臂(32)的上端各有一个销轴孔(34)，下端固定于一圆柱形重块 (33)，靠近重块(33)的两摆臂(32)中间有一个角位移器光电开关(36)。
5.根据权利要求1所述的摆式二维角位移传感器，其特征在于所述的主轴传动器 (51)，包括有依次活动套于电机主轴(16)和角位移器主轴(42)的顶推导轨(54)、传动轴套 (53)和弹簧(52)；所述的传动轴套(53)为圆柱形，其中心有一个通孔，该孔在角位移器主 轴(42)段为圆形孔，在电机主轴(16)段为圆形孔，且孔壁上有相距180°的两条传动滑槽 (57)，在两轴段的交界处有一个横穿轴孔的传动销(56)，以及与弹簧(52)接触的端面为平 面，另一侧端面上有一个凸起的圆弧滑块(55)；所述的弹簧(52)为压簧。
6.根据权利要求1所述的摆式二维角位移传感器，其特征在于所述的角位移器光电 开关(19)、角位移器光电开关(36)与电机光电开关(20)，均为同种规格型号的槽型光电断 续器，其槽口间能被遮光杆(17)杆端的遮光叶片通过，该光电断续器的发射极和接收极分 别置于该遮光叶片的两侧，其之间的光线垂直于遮光叶面。
7.根据权利要求1所述的摆式二维角位移传感器，其特征在于所述的遮光杆(17)杆 端遮光叶片为扁平状，且为不透光的黑色材料。
8.根据权利要求1所述的摆式二维角位移传感器，其特征在于所述的调制摆(48)摆 针端为扁平状，且为不透光的黑色材料。
专利摘要本实用新型公开了一种测量工程结构倾斜角度的摆式二维角位移传感器，包括了角位移装置I、角位移装置II、激光瞄准器、机壳和底座。该传感器能同时测量出工程结构面在两个相互垂直方向上倾斜的角度和方向，它采用摆、光电开关、电机来控制角位移器的传感方式，具有精度高、分辨率好、工作可靠、体积小、造价低、数字信号输出等的特点，满足工程设计、科研与施工等应用的需求。
文档编号G01B11/26GK201740518SQ20102028205
公开日2011年2月9日 申请日期2010年7月28日 优先权日2010年7月28日
发明者方诗圣, 汪哲荪, 胡成 申请人:合肥工业大学