一种双轴自动调平装置的制作方法

本实用新型涉及自动调平技术领域，尤其涉及一种双轴自动调平装置。

背景技术：

目前，电动调平装置一般是采取俯仰方位式调平控制方式，俯仰方位式调平装置在调平时首先按照某一方向转动方位轴，方位转动范围最小为180°，以便涵盖俯仰所有的倾斜角度，此时可以从安装在待调平基准面上的角度传感器中获得俯仰倾斜的范围，在此过程中获得俯仰倾斜最大角度，同时记录俯仰倾斜最大角度时方位对应的角度值；然后控制方位转动至俯仰倾斜角度最大处，方位停止在当前位置，转动俯仰，控制俯仰向倾斜角度减小的方向转动，直至调整到角度传感器数值为零时，此时待调平基准面则处于水平。

现有的俯仰方位电动调平装置，虽然比较易于实现，但是在实际应用整个调平过程步骤较多，耗时较长，调平精度低，具体的：首先要转动方位以得到俯仰倾角差值最大的方位点，然后再转动俯仰轴；整个调平过程耗时受制于电机转速和减速机构的减速比，为获得较高的力矩参数，往往会降低装置的运行速度；方位机构的设计误差会直接叠加到最终的调平误差中，为保证最终的调平精度，方位机构同时还需要较高的设计精度和较高的控制精度，为了保证调平精度，在获得俯仰倾斜角度最大值的方位角度时，可以增加一个精度较高的光电编码器，但是这也就增加了设计成本和安装成本，降低了装置的维修性和环境适应性，大大减少了实际应用场景。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种双轴自动调平装置，能够它能够以较低的硬件成本获得较高的调平精度，并兼顾调平效率，可以自动、快速、精确调平，并且具有较高的环境适应性。

本实用新型采用的技术方案为：

一种双轴自动调平装置，包括安装底座、设置在安装底座上的调平机构和对调平机构进行控制的控制电路，所述的调平机构包括结构相同的横滚调平结构和俯仰调平结构，所述的横滚调平结构包括横滚电机、横滚减速器和横滚支架，横滚电机的输出轴通过横滚减速器与横滚支架传动连接；所述的俯仰调平机构包括俯仰电机、俯仰减速器3和俯仰支架，俯仰电机的输出轴通过俯仰减速器与俯仰支架传动连接；角度传感器9固定安装于待调平面之下，所述的横滚支架和俯仰支架分别与待调平板的左、右端和上、下端固定连接；

所述的控制电路包括电源电路、DSP数据处理电路、俯仰驱动器和横滚驱动器，所述的角度传感器的输出端通过串口发送到DSP数据处理电路的输入端，DSP数据处理电路的输出端通过俯仰驱动器和横滚驱动器分别与横滚调平结构和俯仰调平结构控制连接，所述的电源电路分别用于对DSP数据处理电路、俯仰驱动器、横滚驱动器和角度传感器进行供电。

还包括有多个限位开关，所述的多个限位开关分别用于监测横滚支架和俯仰支架的调整位置的上、下限；所述的多个限位开关的输出端分别连接DSP数据处理电路输入端。

所述的角度传感器为双轴角度传感器，型号为SP-05。

还包括有控制机箱、按钮开关和LED指示灯，所述的按钮开关和LED指示灯固定在控制机箱上，控制电路放置于控制机箱中，且按钮开关与LED指示灯并联在主电源电路上分别用于控制和显示电源的通断。

所述的俯仰减速器包括蜗杆、涡轮和连接轴，所述俯仰电机的电机轴连接蜗杆，蜗杆带动涡轮摆动，涡轮与连接轴刚性连接，连接轴通过轴承后带动俯仰支架进行方向上的转动。

本实用新型与现有的技术比较，本发明的优点是:在减少了一个方位编码器的同时，采用双轴角度传感器，降低了在调平过程中产生的误差，提高了调平精度；采用涡轮蜗杆连接方式，具有调平范围能内任意角度都可以机械机构自锁，大大提高了设备的安全性和稳定性；采用步进电机大大优化了驱动设计，使得电机驱动电路设计变得简洁高效，减低了硬件成本；具有最大调平范围判断和实时限位保护功能，有效地保护了本设备和负载的安全；本装置具有单次调平和实时调平功能，机构设计简单紧凑，重量轻，反应速度快，可以满足多种应用场景。

附图说明

图1为本实用新型的主视图；

图2为本实用新型主视图中烟B-B面的剖视图；

图3为本实用新型的立体图；

图4为本实用新型的电路原理框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1、2、 3和4所示，本实用新型包括安装底座10、设置在安装底座10上的调平机构和对调平机构进行控制的控制电路，所述的调平机构包括结构相同的横滚调平结构和俯仰调平结构，所述的横滚调平结构包括横滚电机2、横滚减速器1和横滚支架6，横滚电机2的输出轴通过横滚减速器与横滚支架6传动连接；所述的俯仰调平机构包括俯仰电机4、俯仰减速器3和俯仰支架7，俯仰电机4的输出轴通过俯仰减速器3与俯仰支架7传动连接；角度传感器9固定安装于待调平面8之下，所述的横滚支架6和俯仰支架7分别与待调平板的左、右端和上、下端固定连接；

所述的控制电路包括电源电路、DSP数据处理电路、俯仰驱动器和横滚驱动器，所述的角度传感器9的输出端通过串口发送到DSP数据处理电路的输入端，DSP数据处理电路的输出端通过俯仰驱动器和横滚驱动器分别与横滚调平结构和俯仰调平结构控制连接，所述的电源电路分别用于对DSP数据处理电路、俯仰驱动器、横滚驱动器和角度传感器进行供电。

还包括有多个限位开关，所述的多个限位开关分别用于监测横滚支架6和俯仰支架7的调整位置的上、下限；所述的多个限位开关的输出端分别连接DSP数据处理电路输入端。

额电路组成。DSP数据处理电路通过串口实时接收角度传感器发送的双轴倾斜角度值，同时可以通过控制俯仰驱动器和横滚驱动器来控制电机转动方向和转动速度，在此期间DSP数据处理电路还要检测俯仰和横滚两轴的限位信号，用来保证整个装置的安全运行。

所述的角度传感器为双轴角度传感器，型号为SP-05，具有较高的精度。

还包括有控制机箱5，所述的控制电路11放置于控制机箱5中。通过设置控制机箱5不仅可以防尘、防潮，而且可以很好的保护人员测量安全。

所述的俯仰减速器包括蜗杆14、涡轮13和连接轴，所述俯仰电机的电机轴连接蜗杆14，蜗杆14带动涡轮13摆动，涡轮13与连接轴12刚性连接，连接轴12通过轴承15后带动俯仰支架7进行方向上的转动；横滚部分与俯仰部分连接安装方式一样。

本自动调平装置由控制电路、角度传感器和机械传动机构组成，机械传动机构包括横滚电机2、横滚减速器1、横滚支架6、俯仰电机4、俯仰减速器3、俯仰支架7；如图3所示，角度传感器9安装于待调平面8之下，安装时要保证一定精度控制电路11放置于控制机箱5中。

控制电路主要由电源电路、DSP数据处理电路、俯仰驱动器、横滚驱动器、限位电路组成。DSP数据处理电路通过串口实时接收角度传感器发送的双轴倾斜角度值，同时可以通过控制俯仰驱动器和横滚驱动器来控制电机转动方向和转动速度，在此期间DSP数据处理电路还要检测俯仰和横滚两轴的限位信号，用来保证整个装置的安全运行。

俯仰电机4通过电机轴连接在俯仰减速器3上，俯仰减速器内部如图4所示电机连接蜗杆14，蜗杆14带动涡轮13摆动，涡轮13与连接轴12刚性连接，通过轴承15后带动俯仰方向的转动；横滚部分与俯仰部分连接安装方式一样。

DSP数据处理电路在接收到角度传感器9发送的双轴角度时，首先判断俯仰角度和横滚角度是否超过最大调平范围，如果超过最大调平范围则不予响应；如果未超过最大调平范围则控制相应的电机驱动器，按照俯仰倾斜角度和横滚倾斜角度减小的方向转动电机，直至俯仰倾斜角度和横滚倾斜角度减小到0°为止。待角度传感器两轴的数据输出都为0°时，可以关闭电源，此时由于本装置采取的是涡轮蜗杆机构设计，从而可以保证在任何位置都可以机械自动锁死；此时也可以不关闭电源，则本装置会实时进行调平，从而达到自动单次调平或者实时调平的功能。

本发明的技术关键点在于：

1、在待调平基准面安装一个精度较高的双轴角度传感器，用于保证调平精度；

2、减速器装置采用涡轮蜗杆机构，从而保证在调平范围内任意角度都可以达到机械机构自动锁定的功能，提高了装置的安全性和稳定性；

3、电机采用步进电机，使得驱动控制变得简单，减少了多个环路设计，简化了电路设计，减低成本；

4、在俯仰和横滚两轴都分别装有两个电气限位，用以保护装置安全；

5、DSP数据处理将角度信息采集后对倾斜角度进行闭环控制，提高调平精度，实现自动控制。