一种双轴调平装置及其调平方法与流程

本发明涉及调平装置技术领域，具体涉及一种双轴调平装置及其调平方法。

背景技术：

在现代土木施工阶段会改变了地面的原有状态，导致建筑物本身的重量会引起低级及其周围底层的不均匀变化。此外，建筑物本身及其基础，也会由于地基的变化而产生变形，这种变形如果超过规定的限度就会影响建筑物的正常使用，严重的还会危及建筑物的安全。为此安全性就需要通过系统的研究和足够的实验数据来保证，于是定期的测量从而获得实验的数据是事关安全的不可或缺的一部分，在测量过程中均会用到一些专用或是通用的测量仪器，而在测量中由于需要频繁的更换测量点,就会有仪器不平需要调整的部分，所以调平越来越多的出现在测量的实际操作中。

专利cn201320109365.9公开一种调平装置，包括球面滑块组件、调节组件和锁紧机构；球面滑块组件设置在调节组件上方；所述锁紧机构设置有锁紧螺杆，锁紧螺杆上依次设置有球形螺母、六角螺母、锁紧球面上滑块、锁紧球面下滑块、定位块；所述锁紧机构贯穿球面滑块组件、调节组件中并通过定位块卡接在调节组件中，解决了现有调平装置稳定性差，承载能力小，调节精度差等问题。

现有的调平装置在调平过程中或更换测量点时，其倾斜角度会超过调节装置的角度调节范围，需要重新进行调平时，操作复杂，无法重新复位调节。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于现有的调平装置其倾斜角度超过调节装置设定的调节范围，需要重新进行调平时，无法重新复位调节，提供一种双轴调平装置。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

本发明提供一种双轴调平装置，包括调平机构和复位机构；

所述调平机构包括固定单元和调平单元，所述固定单元包括调平板、限位板、固定板和定位杆；所述调平单元包括角度传感器、驱动单元、万向节和丝杠；

所述限位板位于调平板和固定板之间，所述角度传感器和驱动单元均位于限位板上，所述丝杠的一端与万向节连接，所述丝杠的另一端穿过限位板和调平板，所述丝杠与调平板螺纹连接，所述驱动单元驱动丝杠转动，致使调平板沿丝杠轴线上下移动；所述定位杆位于调平单元之间的中轴线上，所述定位杆的一端与调平板连接，所述定位杆的另一端穿过限位板，所述定位杆的另一端与固定板连接；

所述复位机构包括电路控制器、原点感应器、原点挡板、限位传感器、限位挡板和复位开关，所述限位传感器、原点感应器均位于限位板上，所述原点感应器、限位传感器、驱动单元、角度传感器和复位开关均与电路控制器电性连接，所述限位传感器用以对调平板的倾斜角度进行限位，所述原点感应器用以感应驱动单元的复位。

工作原理：

调平工作原理：设定调平的水平面为基准平面，将固定板放置在三角支撑架上，将测绘仪器放置在调平板上，通过角度传感器测算调平板相对于基准平面的倾斜角度，当测算角度为非零时，角度传感器传送信号至电路控制器，通过电路控制器传送信号至驱动单元，驱动单元驱动丝杠转动，致使调平板沿丝杠轴线上下移动，进行调节，当角度传感器测算调平板相对于基准平面的倾斜角度为零时，角度传感器传送信号至电路控制器，通过电路控制器传送信号至驱动单元，驱动单元停止驱动。

复位工作原理：在调平过程中或当更换测量点时，调平板的倾斜角度超过可调节范围，限位传感器用以对调平板的倾斜角度进行限位，打开复位开关，复位开关传送信号至电路控制器，电路控制器传送信号至驱动单元进行复位，复位过程中，当原点感应器感应驱动单元复位至初始状态时，原点感应器的指示灯闪烁，调平板的倾斜角度恢复至可调节范围。

有益效果：通过角度传感器测算调平板相对于基准平面的倾斜角度，通过驱动单元驱动丝杠转动，致使调平板沿丝杠轴线上下移动，进行调节，从而达到平衡状态；当调平板的倾斜角度超过调节装置的角度调节范围时，通过限位传感器、原点感应器使驱动单元复位至初始状态，从而实现复位调节，使调平板的倾斜角度恢复至可调节范围。

优选的，所述调平板的顶壁设有容纳调平装置的凹槽。

优选的，所述固定板的截面呈圆形，所述固定板上设有螺纹孔。

有益效果：固定板可以放置在支撑架上，螺栓或螺钉穿过螺纹孔与支撑架连接，固定板在调整调平板的平衡时，固定板与基准平面保持平行，不随调平板上下调整。

通过双轴设计，可以按照角度传感器测算的倾斜角度值，单轴调节，或是双轴共同调节。

优选的，所述固定板上设有显示屏，所述显示屏与电路控制器电性连接。

有益效果：通过显示屏将角度直观显示，可以方便测试人员直接观察调平设备是否平衡。

优选的，所述驱动单元为步进电机。

优选的，所述原点感应器通过原点感应固定块安装在限位板上。

工作原理：复位开关与电路控制器连接，按下复位开关，通过电路控制器控制电机复位，回到初始状态。

优选的，所述丝杠上设有调节螺母，所述调节螺母位于限位板和调节板之间。

工作原理：当需要手动调节时，转动调节螺母，通过2个调节螺母调节调平板的平衡。

优选的，所述调平单元包括第一步进电机、第一万向节、第一丝杠、第一调节螺母、角度传感器、第二步进电机、第二万向节和第二丝杠；

所述第一步进电机与第一万向节的一端连接，所述第一万向节的另一端与第一丝杠的一端连接，所述第一丝杠的另一端穿过限位板和调平板，所述第一丝杠与调平板螺纹连接；

所述第二步进电机与第二万向节连接，所述第二万向节与第二丝杠的一端连接，所述第二丝杠的另一端穿过限位板和调平板，所述第二丝杠与调平板螺纹连接；

所述定位杆位于第一丝杠和第二丝杠之间的中轴线上，所述定位杆的一端与调平板底壁连接，所述定位杆的另一端穿过限位板，所述定位杆的另一端与固定板的顶壁连接。

优选的，所述原点感应器包括第一原点感应器和第二原点感应器；所述原点挡板包括第一原点挡板和第二原点挡板，所述第一原点挡板的一端与调平板的底壁连接，所述第一原点挡板的另一端位于第一原点感应器内；

所述第二原点挡板的一端与调平板的底壁连接，所述第二原点挡板的另一端位于第二原点感应器内。

工作原理：当第一步进电机复位时，第一原点挡板遮挡第一原点感应器的感测点，第一原点感应器发出亮灯信号，当第二步进电机复位时，第二原点挡板遮挡第二原点感应器的感测点，第二原点感应器发出亮灯信号。

优选的，所述限位传感器包括第一限位传感器和第二限位传感器，所述第一限位传感器包括第一上限位传感器和第一下限位传感器，所述第一上限位传感器位于第一下限位传感器正上方；

所述第二限位传感器包括第二上限位传感器和第二下限位传感器，所述第二上限位传感器位于第二下限位传感器正上方；

所述限位挡板包括第一限位挡板和第二限位挡板，所述第一限位挡板的一端与调平板的底壁连接，所述第一限位挡板的另一端位于第一上限位传感器和第一下限位传感器之间；

所述第二限位挡板的一端与调平板的底壁连接，所述第二限位挡板的另一端位于第二上限位传感器和第二下限位传感器之间。

本发明提供一种双轴调平装置的调平方法，包括以下步骤：

(1)启动调平装置，角度传感器测算调平板相对于基准平面的倾斜角度，角度传感器传送信号至电路控制器，通过电路控制器传送信号至驱动单元，驱动单元驱动丝杠转动，致使调平板沿丝杠轴线上下移动，实现调平板的调平；

(2)当调平板的倾斜角度超过可调节范围时，限位传感器用以对调平板的倾斜角度进行限位，打开复位开关，复位开关传送信号至电路控制器，电路控制器传送信号至驱动单元进行复位，复位过程中，当原点感应器感应驱动单元复位至初始状态时，原点感应器的指示灯闪烁，调平板的倾斜角度恢复至可调节范围。

优选的，所述调平板的顶壁设有容纳调平装置的凹槽。

优选的，所述固定板的截面呈圆形，所述固定板上设有螺纹孔。

优选的，所述固定板上设有显示屏，所述显示屏与电路控制器电性连接。

本发明的工作原理：调平工作原理：以调平的水平面为基准平面，将固定板放置在三角支撑架上，将测绘仪器放置在调平板上，通过角度传感器测算调平板相对于基准平面的倾斜角度，当测算角度为非零时，角度传感器传送信号至电路控制器，通过电路控制器传送信号至驱动单元，驱动单元驱动丝杠转动，致使调平板沿丝杠轴线上下移动，两个对称设置的调平单元同时调节，当角度传感器测算调平板相对于基准平面的倾斜角度为零时，角度传感器传送信号至电路控制器，通过电路控制器传送信号至驱动单元，驱动单元停止驱动。

复位工作原理：在调平过程中或当更换测量点时，调平板的倾斜角度超过可调节范围，第一限位挡板触发第一上限位传感器或第一下限位传感器，或者第二限位挡板触发第二上限位传感器或第二下限位传感器，第一上限位传感器、第一下限位传感器、第二上限位传感器或第二下限位传感器发出亮灯信号打开复位开关，复位开关传送信号至电路控制器，电路控制器传送信号至第一步进电机或/和第二步进电机，第一步进电机或/和第二步进电机进行复位，复位过程中，当第一原点感应挡板返回原位置时，触发第一原点感应器，第一原点感应器指示灯闪烁，当第二原点感应挡板返回原位置时，触发第二原点感应器，第二原点感应器指示灯闪烁，调平板的倾斜角度恢复至可调节范围。

本发明的优点在于：通过角度传感器测算调平板相对于基准平面的倾斜角度，通过驱动单元驱动丝杠转动，致使调平板沿丝杠轴线上下移动，进行调节，从而达到平衡状态；当调平板的倾斜角度超过调节装置的角度调节范围时，通过限位传感器、原点感应器使驱动电源复位至初始状态，从而实现复位调节，使调平板的倾斜角度恢复至可调节范围。

附图说明

图1为本发明实施例1中双轴调平装置的结构示意图；

图2为本发明实施例1中双轴调平装置的侧面结构示意图；

图中：调平板11；限位板12；固定板13；定位杆14；显示屏15；第一驱动单元21；第一万向节22；第一丝杠23；第一调节螺母24；角度传感器25；第二丝杠26；第二万向节27；第二调节螺母28；第一原点感应器31；第一原点固定块32；第一限位传感器34；第一上限位传感器341；第一下限位传感器342；第一限位挡板35。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中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作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。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

需要说明的是，在本文中，如若存在第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

一种双轴调平装置，如图1所示，包括调平机构和复位机构；

调平机构包括固定单元和调平单元，固定单元包括调平板11、限位板12、固定板13和定位杆14；

限位板12位于调平板11和固定板13之间，限位板12的形状根据实际需要设置，为方便安装测绘装置，限位板12的顶壁设置凹槽，凹槽与测绘装置的底部配合；限位板12、调平板11和固定板13的轴线同轴设置，限位板12和固定板13的截面均为圆形，固定板13上开设有螺纹孔，通过螺栓或螺钉穿过螺纹孔与双轴调平装置的固定架(图未示)连接。

调平单元包括第一驱动单元21、第一万向节22、第一丝杠23、第一调节螺母24、角度传感器25、第二驱动单元(图未示)、第二万向节27、第二丝杠26和第二调节螺母28；本实施例中第一驱动单元21为第一步进电机，第二驱动单元为第二步进电机；角度传感器25固定安装在限位板12上；

第一步进电机固定安装在固定板13上，第一步进电机的输出端与第一万向节22的一端连接，第一万向节22的另一端与第一丝杠23的一端连接，第一丝杠23的另一端穿过限位板12和调平板11，第一丝杠23与调平板11螺纹连接。

第二步进电机固定安装在固定板13上，第二步进电机的输出端与第二万向节27连接，第二万向节27与第二丝杠26的一端连接，第二丝杠26的另一端穿过限位板12和调平板11，第二丝杠26与调平板11螺纹连接。万向节可调节角度范围为-5-5度。

定位杆14位于第一丝杠23和第二丝杠26之间的中轴线上，定位杆14的一端与调平板11底壁固定连接，定位杆14的另一端穿过限位板12，定位杆14的另一端与固定板13的顶壁固定连接。

复位机构包括电路控制器、原点感应器、原点固定块、原点挡板、限位传感器、限位固定块、限位挡板和复位开关，原点感应器、原点固定块、限位传感器、限位固定块和复位开关均位于限位板12上；

原点感应器包括第一原点感应器31和第二原点感应器(图未示)，原点固定块包括第一原点固定块32和第二原点固定块(图未示)，原点挡板包括第一原点挡板和第二原点挡板(图未示)；第一原点挡板和第二原点挡板的截面均呈l形；

第一原点固定块32通过螺钉或螺栓固定安装在限位板12上，第一原点感应器31通过螺栓安装在第一原点固定块32上；第一原点挡板的一端与调平板11的底壁通过螺栓连接或焊接，第一原点挡板的另一端位于第一原点感应器31内，当第一步进电机复位时，第一原点挡板遮挡第一原点感应器31的感测点，第一原点感应器31发出亮灯信号；

第二原点固定块通过螺栓安装在限位板12上，第二原点挡板的一端通过螺栓安装在第二原点固定块上；第二原点挡板的一端与调平板11的底壁通过螺栓连接或焊接，第二原点挡板的另一端位于第二原点感应器内，当第二步进电机复位时，第二原点挡板遮挡第二原点感应器的感测点，第二原点感应器发出亮灯信号。

限位传感器包括第一限位传感器34和第二限位传感器(图未示)；第一限位传感器34包括第一上限位传感器341和第一下限位传感器342，第一上限位传感器341位于第一下限位传感器342正上方，第二限位传感器包括第二上限位传感器和第二下限位传感器，第二上限位传感器位于第二下限位传感器正上方；限位固定块包括第一限位固定块35和第二限位固定块(图未示)，限位挡板包括第一限位挡板35和第二限位挡板(图未示)，第一限位挡板35和第二限位挡板的截面均呈l形；

第一限位固定块35通过螺钉或螺栓固定安装在限位板12上，第一上限位传感器341和第一下限位传感器342均通过螺栓安装在第一限位固定块35上，第一限位挡板35的一端与调平板11的底壁通过螺栓连接或焊接，第一限位挡板35的另一端位于第一上限位传感器341和第一下限位传感器342之间，当第一限位挡板35往上移动时，触发第一上限位传感器341，第一上限位传感器341发出亮灯信号，当第一限位挡板35往下移动时，触发第一下限位传感器342，第一下限位传感器342发出亮灯信号；

第二限位固定块通过螺钉或螺栓固定安装在限位板12上，第二上限位传感器和第二下限位传感器均通过螺栓安装在第二限位固定块上，第二限位挡板的一端与调平板11的底壁通过螺栓连接或焊接，第二限位挡板的另一端位于第二上限位传感器和第二下限位传感器之间，当第二限位挡板往上移动时，触发第二上限位传感器，第二上限位传感器发出亮灯信号，当第二限位挡板往下移动时，触发第二下限位传感器，第二下限位传感器发出亮灯信号。为方便直接显示调节的度数，固定板13上还安装有显示屏15，显示屏15与电路控制器电性连接；

第一原点感应器31和第一限位传感器34靠近第一调平机构设置，第二原点感应器和第二限位传感器靠近第二调平机构设置。

第一原点感应器31、第二原点感应器(图未示)、第一限位传感器34、第二限位传感器、第一步进电机、第二步进电机、角度传感器25、复位开关均与电路控制器电性连接，第一原点感应器31与第一步进电机电性连接，第二原点感应器与第二步进电机电性连接，复位开关与电路控制器电性连接。

本实施例中原点感应器、限位传感器、角度传感器25、复位开关均为现有技术，原点感应器的型号为ee-sx677；限位传感器为光电式限位传感器，其型号为pm-k45；角度传感器25的型号为迈科svt626t。

当需要手动调节时，第一丝杠23上安装有与第一丝杠23固定连接的第一调节螺母24，第一调节螺母24位于限位板12和调节板之间，第一调节螺母24套设在第一丝杠23上；第二丝杠26上安装有与第二丝杠26固定连接的第二调节螺母28，第二调节螺母28位于限位板12和调节板之间；通过手动转动第一调节螺母24和第二调节螺母28，通过在显示屏15上显示倾斜角度，方便手动调节。

本实施例的工作原理：

调平工作原理：以调平的水平面为基准平面，将固定板13放置在三角支撑架上，将测绘仪器放置在调平板11上，启动调平装置，第一角度传感器25和第二角度传感器25持续对调平板11在xy轴上的倾斜角度进行测算，并在显示屏15上显示倾斜度数，当测算角度为非零时，角度传感器25传送信号至电路控制器，通过电路控制器传送信号至第一步进电机和第二步进电机，通过第一步进电机和第二步进电机的输出扭矩控制丝杠转动，主动补偿倾斜角度使需调节的设备达到平衡，当角度传感器25测算调平板11相对于基准平面的倾斜角度为零时，角度传感器25传送信号至电路控制器，通过电路控制器传送信号至第一步进电机和第二步进电机，第一步进电机和第二步进电机停止驱动。

复位工作原理：在调平过程中，当调平板11的倾斜角度超过可调节范围时，第一限位挡板35触发第一上限位传感器341或第一下限位传感器342，或者第二限位挡板触发第二上限位传感器或第二下限位传感器，第一上限位传感器341、第一下限位传感器342、第二上限位传感器或第二下限位传感器发出亮灯信号，打开复位开关，复位开关传送信号至电路控制器，电路控制器传送信号至第一步进电机或/和第二步进电机，第一步进电机或/和第二步进电机进行复位，复位过程中，当第一原点感应挡板返回原位置时，触发第一原点感应器31，第一原点感应器31指示灯闪烁，当第二原点感应挡板返回原位置时，触发第二原点感应器，第二原点感应器指示灯闪烁，调平板11的倾斜角度恢复至可调节范围。

由于调平装置自身定位杆14的长度及传感器的安装方式会限制角度的调节范围，本实施例中调平板11的最大倾斜角度为8度，当更换测量点，调平板11的倾斜角度超过调节装置的角度调节范围时，第一限位挡板35触发第一上限位传感器341或第一下限位传感器342，或者第二限位挡板触发第二上限位传感器或第二下限位传感器，第一上限位传感器341、第一下限位传感器342、第二上限位传感器或第二下限位传感器发出亮灯信号，打开复位开关，复位开关传送信号至电路控制器，电路控制器传送信号至第一步进电机或/和第二步进电机，第一步进电机或/和第二步进电机进行复位，复位过程中，当第一原点感应挡板返回原位置时，触发第一原点感应器31，第一原点感应器31指示灯闪烁，当第二原点感应挡板返回原位置时，触发第二原点感应器，第二原点感应器指示灯闪烁，调平板11的倾斜角度恢复至可调节范围。

手动调节：在没有电力提供时，或是在达到上下限位后，距离水平状态的倾斜角小于0.5°，此时可以手动转动第一调节螺母24和第二调节螺母28，使第一丝杆和第二丝杆转动，带动调平板11上下移动，通过在显示屏15上显示倾斜角度，从而实现手动调节。

本实施例有益效果：通过角度传感器25测算调平板11相对于基准平面的倾斜角度，通过驱动单元驱动丝杠转动，致使调平板11沿丝杠轴线上下移动，进行调节，从而达到平衡状态；当调平板11的倾斜角度超过调节装置的角度调节范围时，通过限位传感器、原点感应器使电机复位至初始状态，从而实现复位调节，使调平板11的倾斜角度恢复至可调节范围。

以上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精神和范围。