安装平台及其自动控制方法与流程

本发明涉及海洋观测技术领域，尤其是涉及一种安装平台及其自动控制方法。

背景技术：

为得到科学严谨观测数据，海洋观测仪器安装均有其具体要求，例如辐射计安装时，要求仪器处于水平位置，现有相关海洋观测仪器安装时因其安装位置的特殊性，往往无法观测到安装仪器的水平与否。

现有技术中针对海洋观测仪器的安装方式，是通过目测的方法来获得一个相对水平的安装位置，而且由于海洋观测仪器在安装时需要保证在前后、左右双轴的方向均处于水平位置，因此针对两个方向的角度控制，保证在两个方向均处于水平的安装平台的安装要求性更高，现有技术中的安装平台无法保证海洋观测数据的严谨性以及准确性，从而导致海洋观测数据误差较大。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种安装平台及其自动控制方法，以缓解现有技术中存在的无法使得海洋观测设备在两个轴向均处于水平，从而无法保证海洋观测数据的严谨性及准确性，导致海洋观测数据误差较大的技术问题。

本发明提供的一种安装平台，包括：安装台、第一转动装置、第二转动装置、检测装置和控制装置；

所述第一转动装置和所述第二转动装置用于分别与所述安装台连接，所述第一转动装置用于带动所述安装台以第一轴线为中心转动，所述第二转动装置用于带动所述安装台以第二轴线为中心转动，所述第一轴线和所述第二轴线呈垂直设置；

所述检测装置设置于所述安装台上，所述检测装置与所述控制装置电连接，所述检测装置用于检测所述安装台相对于所述第一轴线及所述安装台相对于所述第二轴线之间的角度，并将此两个角度信息输送至所述控制装置处，所述控制装置预设有对应的角度阈值，所述控制装置分别与所述第一转动装置和所述第二转动装置电连接，用于分别控制所述第一转动装置带动所述安装台运动和所述第二转动装置带动所述安装台运动，以自动调整所述安装台呈水平布置。

在本发明较佳地的实施例中，还包括连接部；

所述第二转动装置的输出端与所述连接部连接，所述连接部通过所述第一转动装置与所述安装台连接。

在本发明较佳地的实施例中，所述连接部具有放置槽，所述第一转动装置位于所述放置槽内，所述第一转动装置的输出端能够贯穿所述放置槽的两侧侧壁，并所述第一转动装置的输出端能够相对于所述连接部转动，且所述第一转动装置的输出端与所述安装台连接，以带动所述安装台以第一轴线为中心转动；

所述第二转动装置的输出端与所述连接部的外部固定连接，用于带动所述连接部以所述第二轴线为中心转动。

在本发明较佳地的实施例中，所述连接部的截面形状为u形或l形。

在本发明较佳地的实施例中，所述第一转动装置包括第一驱动机构、第一蜗轮、第一蜗杆和第一传动轴；

所述第一驱动机构与所述控制装置电连接，所述第一驱动机构通过所述第一蜗杆与所述第一蜗轮传动连接，所述第一传动轴插设于所述第一蜗轮的中心，所述第一传动轴的轴线与所述第一轴线重合，所述第一传动轴与所述安装台的连接，所述第一传动轴用于带动所述安装台的俯仰运动；

所述第一传动轴贯穿所述放置槽的两侧侧壁，且所述第一传动轴通过轴承与所述放置槽的两侧侧壁连接。

在本发明较佳地的实施例中，所述放置槽内设置有支撑座；

所述第一蜗杆位于所述支撑座内，所述第一驱动机构的输出端与所述第一蜗杆连接，用于带动所述第一蜗杆相对于所述支撑座转动，所述第一蜗杆与所述第一蜗轮啮合连接。

在本发明较佳地的实施例中，所述第二转动装置包括第二驱动机构、第二蜗轮、第二蜗杆和第二传动轴；

所述第二驱动机构与所述控制装置电连接，所述第二驱动机构通过所述第二蜗杆与所述第二蜗轮传动连接，所述第二传动轴插设于所述第二蜗轮的中心，所述第二传动轴的轴线与所述第二轴线重合，所述第二传动轴与所述连接部的一端连接，所述第二传动轴用于带动所述安装台以所述第二传动轴的轴线转动。

在本发明较佳地的实施例中，还包括壳体；

所述第一转动装置、第二转动装置、连接部和所述控制装置均位于所述壳体内，所述壳体的一端设置有开孔，所述安装台穿过所述开孔插设于所述壳体内；

所述连接部远离所述第二转动装置的一端设置有第三传动轴，所述连接部通过所述第三传动轴与所述壳体的内壁转动连接。

在本发明较佳地的实施例中，还包括电子水平仪；

所述电子水平仪设置于所述安装台上，所述电子水平仪用于检测所述安装台的相对于水平面的俯仰角度和左右倾覆角度，所述电子水平仪内设置有用于与移动终端通信连接的无线通信模块。

本发明提供一种基于所述安装平台的自动控制方法，包括以下步骤：

检测安装台相对于x轴的角度信息，当安装台相对于x轴的角度信息大于预设的安装台相对于x轴的角度阈值时，控制第二转动装置开启；

检测安装台相对于y轴的角度信息，当安装台相对于y轴的角度信息大于预设的安装台相对于y轴的角度阈值时，控制第一转动装置开启；

其中，x轴和y轴分别是以安装台的中心为原点，在水平面建立的二维直角坐标系第一轴线和第二轴线。

本发明提供的一种安装平台，包括：安装台、第一转动装置、第二转动装置、检测装置和控制装置；通过检测装置能够检测安装台相对于第一轴线及安装台相对于第二轴线之间的角度，进而能够得到安装台相对于水平面在两个轴向的角度信息，即得到安装台此时的俯仰角度和倾覆角度，利用在控制装置预设有对应的俯仰角度阈值和倾覆角度阈值，根据对比情况控制装置能够分别控制第一转动装置和第二转动装置的启闭，由于第一转动装置能够带动安装台以第一轴线为中心转动，第二转动装置能够带动安装台以第二轴线为中心转动，进而能够实现自动调整安装台呈水平布置，通过在安装台上安装海洋观测设备，缓解了现有技术中存在的无法使得海洋观测设备在两个轴向均处于水平，从而无法保证海洋观测数据的严谨性及准确性，导致海洋观测数据误差较大的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的安装平台的整体结构透视图；

图2为本发明实施例提供的安装平台的外部结构示意图；

图3为本发明实施例提供的安装平台的壳体内的整体结构示意图；

图4为本发明实施例提供的安装平台的连接部内部的透视图；

图5为本发明实施例提供的安装平台的第一转动装置的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的安装平台的连接部的结构示意图。

图标：100-安装台；200-第一转动装置；201-第一驱动机构；202-第一蜗轮；203-第一蜗杆；204-第一传动轴；300-第二转动装置；301-第二驱动机构；302-第二蜗轮；303-第二蜗杆；304-第二传动轴；400-检测装置；500-控制装置；600-连接部；601-放置槽；602-第三传动轴；603-支撑座；700-壳体；800-电子水平仪。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-图6所示，本实施例提供的一种安装平台，包括：安装台100、第一转动装置200、第二转动装置300、检测装置400和控制装置500；第一转动装置200和第二转动装置300用于分别与安装台100连接，第一转动装置200用于带动安装台100以第一轴线为中心转动，第二转动装置300用于带动安装台100以第二轴线为中心转动，第一轴线和第二轴线呈垂直设置；检测装置400设置于安装台100上，检测装置400与控制装置500电连接，检测装置400用于检测安装台100相对于第一轴线及安装台100相对于第二轴线之间的角度，并将此两个角度信息输送至控制装置500处，控制装置500预设有对应的角度阈值，控制装置500分别与第一转动装置200和第二转动装置300电连接，用于分别控制第一转动装置200带动安装台100运动和第二转动装置300带动安装台100运动，以自动调整安装台100呈水平布置。

需要说明的是，安装台100远离第一转动装置200的一端可以安装海洋观测设备，而且当安装台100呈水平布置时，位于安装台100上面的海洋观测设备同样也是呈水平布置。

可选地，检测装置400可以包括两个角度传感器，利用两个角度传感器能够分别检测安装台100相对于第一轴线及安装台100相对于第二轴线之间的两个角度信息，进而可以将此时安装台100相对于水平面的俯仰角度和倾覆角度均检测出，并传输至控制装置500。

优选地，检测装置400采用双轴倾角传感器，双轴倾角传感器通过测量静态重力加速度的变化来测量倾斜角度的，具有双轴同时连续测量的特点；换句话说，利用双轴倾角传感器能够得到安装台100相对于水平面在两个轴向的角度信息，即得到安装台100此时的俯仰角度和倾覆角度，利用双轴倾角传感器与控制装置500电信号连接，从而能够将安装台100此时的俯仰角度和倾覆角度信息传输至控制装置500处；可选地，双轴倾角传感器可以采用mpu6050传感器。

可选地，控制装置500可以采用arduino控制模块，其中，arduino是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台；本实施例中，当双轴倾角传感器测得安装台100相对于水平面在两个轴向的角度信息后，可以采用经凯尔曼滤波算法，得出安装台100相对于x轴的角度信息以及安装台100相对于y轴的角度信息，其中，以安装台100的中心为原点，在水平面建立二维直角坐标系，第一轴线为x轴，第二轴线为y轴；两个角度信息经arduino模块处理后，通过在控制装置500预设有对应的俯仰角度阈值和倾覆角度阈值，根据对比情况控制装置500能够分别控制第一转动装置200和第二转动装置300的启闭，本实施例中，第一转动装置200可以采用电机驱动转动，第二转动装置300可以采用电机进行驱动，从而当控制装置500控制第一转动装置200和第二转动装置300启闭时，同时会根据角度数值的正负值，可以控制对应的电机进行正转或者反转，从而能够达到控制不同轴向角度的增加、减少的目的。

本实施例提供的一种安装平台，包括：安装台100、第一转动装置200、第二转动装置300、检测装置400和控制装置500；通过检测装置400能够检测安装台100相对于第一轴线及安装台100相对于第二轴线之间的角度，进而能够得到安装台100相对于水平面在两个轴向的角度信息，即得到安装台100此时的俯仰角度和倾覆角度，利用在控制装置500预设有对应的俯仰角度阈值和倾覆角度阈值，根据对比情况控制装置500能够分别控制第一转动装置200和第二转动装置300的启闭，由于第一转动装置200能够带动安装台100以第一轴线为中心转动，第二转动装置300能够带动安装台100以第二轴线为中心转动，进而能够实现自动调整安装台100呈水平布置，通过在安装台100上安装海洋观测设备，缓解了现有技术中存在的无法使得海洋观测设备在两个轴向均处于水平，从而无法保证海洋观测数据的严谨性及准确性，导致海洋观测数据误差较大的技术问题。

在本发明较佳地的实施例中，还包括连接部600；第二转动装置300的输出端与连接部600连接，连接部600通过第一转动装置200与安装台100连接。

本实施例中，需要说明的是，连接部600和安装台100作为单独分离设置的两个部件，其中，安装台100和连接部600的连接方式可以利用第一转动装置200的转动轴与连接部600转动连接，进而使得当第二转动装置300带动连接部600进行转动时，会同步使得安装台100相对于第二轴线进行转动。

如图6所示，在本发明较佳地的实施例中，连接部600具有放置槽601，第一转动装置200位于放置槽601内，第一转动装置200的输出端能够贯穿放置槽601的两侧侧壁，并第一转动装置200的输出端能够相对于连接部600转动，且第一转动装置200的输出端与安装台100连接，以带动安装台100以第一轴线为中心转动；第二转动装置300的输出端与连接部600的外部固定连接，用于带动连接部600以第二轴线为中心转动。

在本发明较佳地的实施例中，连接部600的截面形状为u形或l形。

本实施例中，连接部600作为将第一转动装置200和第二转动装置300连接的结构，通过在连接部600设置有放置槽601，将第一转动装置200设置于放置槽601内，且第一转动装置200的输出端能够分别穿过安装台100和连接部600放置槽601的两侧侧壁，此时放置槽601的两侧侧壁与第一转动装置200的输出端之间可以通过轴承连接。

可选地，放置槽601可以设置为矩形槽，而且放置槽601在远离第二转动装置300的一侧设置有槽口，此时安装台100的一端伸出放置槽601的槽口处，而且需要保证的是，第一转动装置200的输出端与放置槽601两侧的侧壁的连接位置高于槽口的最低边，从而使得当第一转动装置200带动安装台100相对于第一轴线进行运动时，不会与槽口的底边发生干涉。

本实施例中，由于安装台100的两个角度调节分别是通过第一转动装置200和第二转动装置300进行调节的，通过利用连接部600的布置，可以针对安装台100的不同方向的角度偏差，对应使得第一转动装置200或第二转动装置300进行转动调节，使得不同方向的角度调整精度更高。

如图4和图5所示，在本发明较佳地的实施例中，第一转动装置200包括第一驱动机构201、第一蜗轮202、第一蜗杆203和第一传动轴204；第一驱动机构201与控制装置500电连接，第一驱动机构201通过第一蜗杆203与第一蜗轮202传动连接，第一传动轴204插设于第一蜗轮202的中心，第一传动轴204的轴线与第一轴线重合，第一传动轴204与安装台100的连接，第一传动轴204用于带动安装台100的俯仰运动；第一传动轴204贯穿放置槽601的两侧侧壁，且第一传动轴204通过轴承与放置槽601的两侧侧壁连接。

具体地，第一驱动机构201可以采用驱动电机，由于驱动电机可以正转也可以反转，因此在控制装置500控制第一驱动机构201开启时，可以根据此时安装台100与第二轴线之间的夹角方向，控制驱动电机进行正转或反转。

可选地，第一传动轴204与第一蜗轮202的连接方式可以通过键连接，也可以采用过盈配合方式，优选地，第一传动轴204与第一蜗轮202的连接方式为键连接；本实施例中，通过第一驱动机构201带动第一蜗杆203转动，第一蜗杆203进而带动第一蜗轮202转动，由于第一蜗轮202的中心插设有第一传动轴204，第一传动轴204贯穿安装台100并且与安装台100连接，当第一驱动机构201开启时，第一传动轴204会带动安装台100相对于第一轴向进行转动，从而可以使得在安装台100安装的海洋观测设备相对于地面进行俯仰运动；其中，第一传动轴204与连接部600的放置槽601的侧壁通过轴承连接，另外，第一传动轴204与安装台100之间为固定连接，从而使得第一传动轴204转动时，安装台100会随着第一传动轴204进行运动。

需要说明的是，由于第一蜗轮202与第一蜗杆203配合连接，蜗轮蜗杆由于具有结构力臂放大效果，而且第一蜗轮202和第一蜗杆203具有自身自锁特性，使得在第一驱动机构201未开启时，此时第一蜗轮202相对于第一蜗杆203具有自锁特性，因此能够更好的保证安装台100此时的稳定性，从而能够达到海洋观测设备需要有较大负载能力的同时又能满足调平后断电锁定的具体要求，使得设计更加合理。

为了保证第一蜗杆203以及第一驱动机构201的安装稳定性，在本发明较佳地的实施例中，放置槽601内设置有支撑座603；第一蜗杆203位于支撑座603内，第一驱动机构201的输出端与第一蜗杆203连接，用于带动第一蜗杆203相对于支撑座603转动，第一蜗杆203与第一蜗轮202啮合连接；其中，支撑座603与第一蜗杆203连接的位置可以设置有轴承，此处将不再赘述。

如图3和图4所示，在本发明较佳地的实施例中，第二转动装置300包括第二驱动机构301、第二蜗轮302、第二蜗杆303和第二传动轴304；第二驱动机构301与控制装置500电连接，第二驱动机构301通过第二蜗杆303与第二蜗轮302传动连接，第二传动轴304插设于第二蜗轮302的中心，第二传动轴304的轴线与第二轴线重合，第二传动轴304与连接部600的一端连接，第二传动轴304用于带动安装台100以第二传动轴304的轴线转动。

具体地，第二驱动机构301可以采用驱动电机，由于驱动电机可以正转也可以反转，因此在控制装置500控制第二驱动机构301开启时，可以根据此时安装台100与第一轴线之间的夹角方向不同，控制驱动电机进行正转或反转。

可选地，第二传动轴304与第二蜗轮302的连接方式可以通过键连接，也可以采用过盈配合方式，优选地，第二传动轴304与第二蜗轮302的连接方式为键连接；本实施例中，通过第二驱动机构301带动第二蜗杆303转动，第二蜗杆303进而带动第二蜗轮302转动，由于第二蜗轮302的中心插设有第二传动轴304，第二传动轴304与连接部600的外侧壁固定连接，当第二驱动机构301开启时，第二传动轴304会带动连接部600相对于第二轴向进行转动，由于安装台100位于连接部600的放置槽601内，因此连接部600相对于第二轴向进行转动时，安装台100也会相对于第二轴向进行转动，从而可以使得在安装台100安装的海洋观测设备相对于地面进行侧翻倾覆运动；其中，第二传动轴304与连接部600的外侧壁可以插接，也可以铆接或者其他固定连接方式。

需要说明的是，由于第二蜗轮302与第二蜗杆303配合连接，蜗轮蜗杆由于具有结构力臂放大效果，而且第二蜗轮302和第二蜗杆303具有自身自锁特性，使得在第二驱动机构301未开启时，此时第二蜗轮302相对于第二蜗杆303具有自锁特性，因此能够更好的保证安装台100此时的稳定性，从而能够达到海洋观测设备需要有较大负载能力的同时又能满足调平后断电锁定的具体要求，使得设计更加合理。

如图1和图2所示，在本发明较佳地的实施例中，还包括壳体700；第一转动装置200、第二转动装置300、连接部600和控制装置500均位于壳体700内，壳体700的一端设置有开孔，安装台100穿过开孔插设于壳体700内；连接部600远离第二转动装置300的一端设置有第三传动轴602，连接部600通过第三传动轴602与壳体700的内壁转动连接。

可选地，壳体700可以采用圆形柱体或者矩形柱体等，壳体700的材料可以采用金属材料，并在壳体700的外部可以涂刷有防腐层，通过壳体700可以更好的对壳体700内部的第一转动装置200、第二转动装置300、连接部600和控制装置500进行防护作用；另外，第一转动装置200、第二转动装置300、连接部600和控制装置500与壳体700的内壁可以用螺栓进行固定。

需要说明的是，由于连接部600需要相对于壳体700进行转动，因此连接部600在远离第二转动装置300的一端设置有第三传动轴602，第三传动轴602与壳体700之间可以通过轴承连接。

如图2所示，在本发明较佳地的实施例中，还包括电子水平仪800；电子水平仪800设置于安装台100上，电子水平仪800用于检测安装台100的相对于水平面的俯仰角度和左右倾覆角度，电子水平仪800内设置有用于与移动终端通信连接的无线通信模块。

其中，电子水平仪800是具有一个基座测量面，以电容摆的平衡原理测量被测面相对水平面微小倾角的测量器具；本实施例中，可以利用电子水平仪800进行直观的观测此时安装台100是否处于水平面上，而且可以在电子水平仪800设置有无线通信模块，例如采用蓝牙传输模块，通过蓝牙无线传输功能将此时安装台100的角度信息实时传输至技术人员的移动终端处，技术人员可以根据此时电子水平仪800的数值，在控制装置500控制第一转动装置200和第二转动装置300停止后，进行人工微调。

需要说明的是，本实施例提供的电子水平仪800与上述实施例中的检测装置400为不同的两个部件，本实施例提供的电子水平仪800用于人工观察角度使用。

本实施例提供一种基于所述安装平台的自动控制方法，包括以下步骤：检测安装台100相对于x轴的角度信息，当安装台100相对于x轴的角度信息大于预设的安装台100相对于x轴的角度阈值时，控制第二转动装置300开启；检测安装台100相对于y轴的角度信息，当安装台100相对于y轴的角度信息大于预设的安装台100相对于y轴的角度阈值时，控制第一转动装置200开启；其中，以安装台100的中心为原点，在水平面建立二维直角坐标系，第一轴线为x轴，第二轴线为y轴。

其中，检测安装台100相对于x轴的角度信息，即此时可以检测出安装台100的倾覆角度，需要说明的是，由于x轴是穿过安装台100，而且只有当安装台100相对于y轴发生运动了，此时安装台100才会与x轴具有大于0°的角度信息，进而此时需要带动安装台100沿着y轴进行其相对运动的反方向运动，因此，安装台100相对于x轴的角度信息大于预设角度阈值时，控制第二转动装置300开启；同理，检测安装台100相对于y轴的角度信息，即此时可以检测出安装台100的俯仰角度，需要说明的是，由于y轴是穿过安装台100，而且只有当安装台100相对于x轴发生运动了，此时安装台100才会与y轴具有大于0°的角度信息，进而此时需要带动安装台100沿着x轴进行其相对运动的反方向运动，因此，安装台100相对于x轴的角度信息大于预设角度阈值时，控制第一转动装置200开启；通过第一转动装置200带动安装台100以第一轴线为中心转动，第二转动装置300带动安装台100以第二轴线为中心转动，进而能够实现自动调整位于安装台100上呈水平布置。

举例说明，当检测装置400检查到安装台100相对于y轴的角度信息后，此时该角度的数值<-0.1°时，第一驱动机构201的驱动电机进行正向转动；当检测装置400检查到安装台100相对于y轴的角度信息后，此时该角度的数值>+0.1°时，第一驱动机构201的驱动电机进行反向转动，从而使得在安装台100上的海洋观测设备的俯仰角度一直处于-0.1°～+0.1°之间。

同样地，当检测装置400检查到安装台100相对于x轴的角度信息后，此时该角度的数值<-0.1°时，第二驱动机构301的驱动电机进行正向转动；当检测装置400检查到安装台100相对于x轴的角度信息后，此时该角度的数值>+0.1°时，第二驱动机构301的驱动电机进行反向转动，从而使得在安装台100上的海洋观测设备的倾覆角度一直处于-0.1°～+0.1°之间。

在上述步骤中，通过利用双轴倾角传感器测得角度，经凯尔曼滤波算法，得出安装台100相对于x轴以及相对于y轴的准确数据，数据精度可以达到0.01°，而且通过在控制装置500采用arduino模块处理，进行预设程序控制，通过定义第一驱动机构201和第二驱动机构301的接线引脚电平，控制进而能够控制第一驱动机构201和第二驱动机构301进行正转或反转，达到控制不同轴向角度的增加、减少的目的。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。