一种可以实现自适应调平的水准尺调平仪的制作方法

1.本发明属于地质监测设备技术领域，具体的说是涉及一种可以实现自适应调平的水准尺调平仪。


背景技术：

2.目前传统的变形监测手段中最常使用的就是水准仪。与水准仪配套使用的水准尺是需要监测人员手动扶持，由于受到地形、环境、监测人员习惯等因素的影响，水准尺难以实时保持水平状态，从而引起监测误差。为了减少水准尺未经调平所引起的监测误差，常规的方法是使用不同量程范围的水准尺分成前后两次进行监测，对结果取平均值。而在实际监测使用过程中，即使采用了不同量程范围的水准尺分别进行前后两次测量，也不能从根本上解决水准尺未调平状态所导致的测量误差，同时该方法还造成了非常大的人力成本和时间成本的浪费。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种结构简单、操作方便、且具有实时调平功能的水准尺自适应调平仪。
4.为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
5.本发明提供的水准尺自适应调平仪，1.包括有壳体及位于壳体下方的底座，其特征在于：还包括有可伸缩内衬、自适应调平托盘、电动伸缩杆、控制模块、供电模块及水准钉凹槽；
6.所述可伸缩内衬位于壳体内侧，用于水准尺的固定、填平自适应调平托盘与壳体之间的缝隙；
7.所述自适应调平托盘与控制模块电性连接，自适应水平托盘中内嵌有陀螺仪传感器以实时地向控制模块传输当前托盘的倾角状态；
8.所述电动伸缩杆与控制模块及供电模块电性连接，电动伸缩杆的一端铰接在自适应水平托盘的底面，另一端铰接在底座上；
9.所述控制模块，实时地将自适应水平托盘输入的倾角进行解算，并驱动电动伸缩杆进行伸缩调节以使自适应水平托盘处于水平状态；
10.所述水准钉凹槽位于自适应水平托盘正中间，水准钉凹槽向外一侧设有凸起用于固定仪器与水准钉的位置，水准钉凹槽向内一侧设有压力传感器用于感知仪器与水准钉接触的情况。
11.作为优选方案，为了减小水准尺自适应调平仪调整时，水准钉凹槽位置的高度变化带来的误差，所述自适应水平托盘正中心下方铰接有一个可动铰支座，可动铰支座底部固定在所述底座上。所述电动伸缩杆包括有三只，分别为第一、第二和第三电动伸缩杆。
12.作为优选方案，为了更好的感知水准尺的垂直状态，可以通过实时地采集托盘的倾角状态实现，具体做法是所述自适应调平托盘内嵌一块陀螺仪传感器，所述陀螺仪传感
器与控制模块电性连接。
13.本发明的水准尺自适应调平仪，结构简单，灵敏度高，耐用性较高，轻质便携，操作方便。当水准钉凹槽中的压力传感器读数异常时，可让控制模块向功耗最大耗电的电动伸缩杆发出停止工作的指令，节约供电模块的消耗，延长仪器的续航工作时长。
附图说明
14.图1本发明实施例的整体结构正视图；
15.图2本发明实施例的俯视图；
16.图3本发明实施例的整体结构i-i剖面图；
17.图4本发明实施例的底座正视图；
18.图5本本发明实施例的底座底面大样图；
19.图中：底座1、壳体2、充电口3、可伸缩软内衬4、开关5、蜂鸣器6、指示灯7、第一微型电动伸缩杆8、第二微型电动伸缩杆9、第三微型电动伸缩杆 10、可动铰支座11、自适应调平托盘12、供电模块13、控制模块14、水准钉凹槽15、凸起16、压力传感器17。
具体实施方式
20.下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
21.图1为本发明的整体结构正视图，如图1所示，本发明包含上部的壳体结构和下部的底座两部分，具体包括壳体2、底座1、可伸缩软内衬4、开关5、蜂鸣器6、指示灯7、自适应调平托盘12、电动伸缩杆，可动铰支座11、供电模13 块、控制模块14、充电口3、水准钉凹槽15、压力传感器17；其中，电动伸缩杆包括有三只，优选为微型电动伸缩杆，具体第一微型电动伸缩杆8、第二微型电动伸缩杆9、第三微型电动伸缩杆10。
22.可动铰支座11上部铰接在自适应水平托盘12正中心下方，可动铰支座11 底部固定在底座1上；自适应调平托盘12与控制模块13电性连接，自适应水平托盘12中内嵌有陀螺仪传感器以实时地向控制模块13传输当前自适应调平托盘 12的倾角状态；可伸缩内衬4位于壳体内侧，用于水准尺的固定、填平自适应调平托盘12与壳体2之间的缝隙；第一微型电动伸缩杆8、第二微型电动伸缩杆9、第三微型电动伸缩杆10分别与控制模块及供电模块电性连接，三根微型电动伸缩杆均上下设置，其一端铰接在自适应水平托盘12的底面，另一端铰接在底座1上；控制模块14用以实时地将自适应水平托盘12输入的倾角进行解算，并驱动三根微型电动伸缩杆进行伸缩调节，以使自适应水平托盘12绕可动铰支座11旋转并处于水平状态，微型电动伸缩杆与供电模块14和控制模块13直接连接，其中供电模块14优选为锂电池，以保证动力稳定，只有当控制模块13 发出指令微型电动伸缩杆才会进行伸缩；
23.水准钉凹槽15位于自适应水平托盘正中间，水准钉凹槽15向外一侧(朝向水准尺的一侧)设有凸起16，凸起16用于固定仪器与水准钉的位置，水准钉凹槽15向内一侧设有压力传感器用于感知仪器与水准钉接触的情况，控制模块13 将实时地采集自适应水平托盘的倾角、水准钉凹槽的压力数值，正常工作状态下会实时地解算自适应水平托盘的倾角并驱动微型电动伸缩杆进行上下伸缩，控制模块解算自适应水平托盘的倾角并驱动微型电动
伸缩杆上下移动的数学模型详见公式(1)～(4)。
[0024][0025][0026][0027][0028]
其中第一微型电动伸缩杆8当前高度为h8，第二微型电动伸缩杆9当前高度为h9,第三微型电动伸缩杆10当前高度为h
10
，第一微型电动伸缩杆8、第二微型电动伸缩杆9两者之间的间距为l
x
，第三微型电动伸缩杆10、第二微型电动伸缩杆9连线中点处的距离为ly。
[0029]
使用时，监测人员将水准尺从壳体顶面的插槽插入，并使水准尺的底面与自适应托盘12充分接触，位于壳体内侧的可伸缩软内衬4会将水准尺牢牢地固定在插槽内。如图2所示，打开壳体顶面的仪器开关5，工作待定的仪器指示灯7 呈现橙色。
[0030]
如图5所示，监测人员手持插入仪器的水准尺，将仪器底座凹槽对准水准钉并与水准钉充分接触，水准钉凹槽15内的压力传感器将与水准钉充分接触的信息传递给控制模块。当水准钉与水准钉凹槽15没有充分的接触，水准钉凹槽15 上的压力传感器数值异常，这种情况仪器视为非常工作状态，控制模块将通过蜂鸣器6和指示灯7向监测人员发出信号，同时中断与微型电动伸缩杆的指令发送，减少供电模块电量的消耗。
[0031]
控制模块实时地解算自适应水平托盘的倾角，并驱动微信电动伸缩杆进行伸缩调整，使托盘以及托盘上的水准尺达到一个水平状态。
[0032]
当自适应调平仪已将水准尺调平后，控制模块会通过蜂鸣器和指示灯向监测人员发出提示信号，此时检测人员开始正常的检测工作即可。
[0033]
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。