本發(fā)明屬于工業(yè)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及使用電子經(jīng)緯儀測(cè)量時(shí)的精確調(diào)平裝置，該裝置適用于電子經(jīng)緯儀測(cè)量前的調(diào)平過(guò)程中。

背景技術(shù)：

在航天器、飛機(jī)、船舶等制造行業(yè)中，經(jīng)常需要使用電子經(jīng)緯儀進(jìn)行精確測(cè)量。在使用電子經(jīng)緯儀測(cè)量時(shí)，首先需要對(duì)電子經(jīng)緯儀進(jìn)行調(diào)平，否則經(jīng)緯儀的豎軸傾斜誤差會(huì)給測(cè)量結(jié)果帶來(lái)較大的誤差，具體參見(jiàn)《測(cè)繪工程》第20卷第4期中“經(jīng)緯儀橫軸誤差對(duì)豎直觀測(cè)的影響”的相關(guān)說(shuō)明。因此，在使用電子經(jīng)緯儀進(jìn)行測(cè)量時(shí)，需要先將其精確調(diào)平，從而確保經(jīng)緯儀豎軸與測(cè)量點(diǎn)的鉛垂線(xiàn)一致，這樣才能保證測(cè)量精度。

當(dāng)前經(jīng)緯儀調(diào)平時(shí)，通常采用手動(dòng)調(diào)節(jié)三腳架支腿和經(jīng)緯儀底座上的三腳螺旋來(lái)實(shí)現(xiàn)，調(diào)平效率慢且精度低。隨著航天器等裝配自動(dòng)化程度的提高，對(duì)測(cè)量的要求也越來(lái)越高，手動(dòng)調(diào)節(jié)的精度難以實(shí)現(xiàn)測(cè)量的技術(shù)要求，基于此，有必要對(duì)電子經(jīng)緯儀進(jìn)行自動(dòng)調(diào)平，從而滿(mǎn)足測(cè)量精度的需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種具有自動(dòng)調(diào)平裝置的電子經(jīng)緯儀。該電子經(jīng)緯儀可以實(shí)時(shí)自動(dòng)讀取二維水平傾角，并通過(guò)一套二維電動(dòng)調(diào)平機(jī)構(gòu)使經(jīng)緯儀二維水平傾角為零，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)緯儀自動(dòng)精確調(diào)平。

本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明具有自動(dòng)調(diào)平裝置的電子經(jīng)緯儀，包括帶有二維傾角傳感器的電子經(jīng)緯儀，經(jīng)緯儀安裝座，X向角度調(diào)整裝置，Y向角度調(diào)整裝置和控制器，電子經(jīng)緯儀固定設(shè)置在經(jīng)緯儀安裝座上，經(jīng)緯儀安裝座底面上疊放設(shè)置X向角度調(diào)整裝置和Y向角度調(diào)整裝置，兩個(gè)角度調(diào)整裝置具有相同的內(nèi)部結(jié)構(gòu)且呈十字相交式，兩個(gè)角度調(diào)整裝置分別包括伺服電機(jī)、聯(lián)軸器、螺紋桿、推塊、固定導(dǎo)軌、具有水平上表面的頂板、具有水平下表明的底板、滑塊、斜面導(dǎo)軌，頂板與底板的一端通過(guò)短銷(xiāo)軸連接以使頂板圍繞短銷(xiāo)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，頂板與底板之間形成一相對(duì)空間，底板的另一端設(shè)置伺服電機(jī)，伺服電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)螺紋桿轉(zhuǎn)動(dòng)，螺紋桿與其頂端的推塊通過(guò)螺紋孔連接并推動(dòng)推塊沿著其底部的固定導(dǎo)軌滑動(dòng)，固定導(dǎo)軌設(shè)置在底板的上表面上，推塊上方相對(duì)位置的頂板下表面上設(shè)置斜面導(dǎo)軌，斜面導(dǎo)軌上滑動(dòng)設(shè)置滑塊，推塊的前端與滑塊通過(guò)長(zhǎng)銷(xiāo)軸連接，斜面導(dǎo)軌與頂板之間的接觸面為斜面，使得推塊帶動(dòng)滑塊滑動(dòng)，滑塊沿著斜面導(dǎo)軌的滑動(dòng)從而帶動(dòng)頂板繞著短銷(xiāo)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，完成繞X向或Y向的轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)；控制器分別與二維傾角傳感器、兩個(gè)角度調(diào)整裝置的伺服電機(jī)進(jìn)行電連接，根據(jù)二維傾角傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量到的二維傾角數(shù)值分別驅(qū)動(dòng)兩個(gè)相應(yīng)的伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)調(diào)節(jié)X向和/或Y向的角度使電子經(jīng)緯儀調(diào)平。

其中，螺紋桿為梯形螺紋桿，推塊中對(duì)應(yīng)的螺紋孔為梯形螺紋孔。

其中，短銷(xiāo)軸的中心和長(zhǎng)銷(xiāo)軸的中心高度不同。

其中，梯形螺紋桿通過(guò)螺旋傳動(dòng)形式，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為推塊的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。

其中，梯形螺紋桿的螺距為1.5mm，螺桿每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，頂板與底板之間夾角變化約為20″。

其中，推塊通過(guò)長(zhǎng)銷(xiāo)軸帶動(dòng)滑塊產(chǎn)生直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)和微小轉(zhuǎn)動(dòng)，長(zhǎng)銷(xiāo)軸是中心到頂板及底板的距離是不變的，使得滑塊移動(dòng)實(shí)現(xiàn)頂板與底板之間的夾角 變化，以實(shí)現(xiàn)水平調(diào)整。

其中，長(zhǎng)銷(xiāo)軸前后移動(dòng)距離為22mm，頂板與底板之間夾角變化范圍為[-5′，+5′]。

其中，伺服電機(jī)角度控制精度達(dá)到1/200轉(zhuǎn)。

與現(xiàn)有的電子經(jīng)緯儀相比，本發(fā)明的具有自動(dòng)調(diào)平裝置的帶二維傾角傳感器的電子經(jīng)緯儀，可以實(shí)現(xiàn)經(jīng)緯儀自動(dòng)調(diào)平，調(diào)平精度優(yōu)于1″。該裝置使用方便，可以實(shí)現(xiàn)電子經(jīng)緯儀快速、高精度調(diào)平，從而提高了電子經(jīng)緯儀的測(cè)量效率和測(cè)量精度，在航天器、飛機(jī)、船舶等裝配測(cè)量中有廣泛的應(yīng)用前景，可以促進(jìn)未來(lái)航天航空等大型復(fù)雜系統(tǒng)集成制造業(yè)的發(fā)展。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的具有自動(dòng)調(diào)平裝置的電子經(jīng)緯儀結(jié)構(gòu)示意圖，其中，1－帶二維傾角傳感器的電子經(jīng)緯儀、2—經(jīng)緯儀安裝座、3－X向角度調(diào)整裝置、4－Y向角度調(diào)整裝置、5－控制器。

圖2為本發(fā)明一實(shí)施方式的具有自動(dòng)調(diào)平裝置的電子經(jīng)緯儀中使用的角度調(diào)整裝置結(jié)構(gòu)示意圖，其中：21－伺服電機(jī)、22—聯(lián)軸器、23－梯形螺紋桿、24－推塊、25－斜面導(dǎo)軌、26－滑塊、27－頂板、28－短銷(xiāo)軸、29－底板、30－長(zhǎng)銷(xiāo)軸、31－固定導(dǎo)軌。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具有自動(dòng)調(diào)平裝置的電子經(jīng)緯儀進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明，該說(shuō)明僅僅是示例性的，并不旨在限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如附圖1所示，本發(fā)明具有自動(dòng)調(diào)平裝置的電子經(jīng)緯儀，包括帶有二維傾角傳感器的電子經(jīng)緯儀1，經(jīng)緯儀安裝座2，X向角度調(diào)整裝置3，Y向角度調(diào)整裝置4和控制器5，電子經(jīng)緯儀固定設(shè)置在經(jīng)緯儀安裝座2上，經(jīng)緯儀安裝座2底面上疊放設(shè)置X向角度調(diào)整裝置3和Y向角度調(diào)整裝置4。兩個(gè)角度調(diào)整裝置具有相同的內(nèi)部結(jié)構(gòu)且呈十字相交式，其中，圖2顯示了其 中使用的角度調(diào)整裝置的結(jié)構(gòu)，該角度調(diào)整裝置分別包括伺服電機(jī)21、聯(lián)軸器22、梯形螺紋桿23、推塊24、固定導(dǎo)軌31、具有水平上表面的頂板27、具有水平下表明的底板29、滑塊26、斜面導(dǎo)軌25，頂板27與底板29的一端通過(guò)短銷(xiāo)軸28連接以使頂板27圍繞短銷(xiāo)軸28轉(zhuǎn)動(dòng)，頂板27與底板29之間形成一相對(duì)空間，底板29的另一端設(shè)置伺服電機(jī)21，伺服電機(jī)21通過(guò)聯(lián)軸器22帶動(dòng)梯形螺紋桿23轉(zhuǎn)動(dòng)，梯形螺紋桿23與其頂端的推塊24通過(guò)梯形螺紋孔連接并推動(dòng)推塊24沿著其底部的固定導(dǎo)軌31滑動(dòng)，固定導(dǎo)軌31設(shè)置在底板29的上表面上，推塊24上方相對(duì)位置的頂板27下表面上設(shè)置斜面導(dǎo)軌25，斜面導(dǎo)軌25上滑動(dòng)設(shè)置滑塊26，推塊24的前端與滑塊26通過(guò)長(zhǎng)銷(xiāo)軸30連接，短銷(xiāo)軸28的中心和長(zhǎng)銷(xiāo)軸30的中心高度不同，斜面導(dǎo)軌25與頂板27之間的接觸面為斜面，使得推塊24帶動(dòng)滑塊26滑動(dòng)，滑塊26沿著斜面導(dǎo)軌25的滑動(dòng)從而帶動(dòng)頂板27繞著短銷(xiāo)軸28轉(zhuǎn)動(dòng)，完成繞X向或Y向的轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)；控制器5分別與二維傾角傳感器、兩個(gè)角度調(diào)整裝置的伺服電機(jī)進(jìn)行電連接，根據(jù)二維傾角傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量到的二維傾角數(shù)值分別驅(qū)動(dòng)兩個(gè)相應(yīng)的伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)調(diào)節(jié)X向和/或Y向的角度使電子經(jīng)緯儀調(diào)平。

在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，X向角度調(diào)整裝置的底板通過(guò)螺釘固定安裝在Y向角度調(diào)整裝置的頂板上表面，X向角度調(diào)整裝置與Y向角度調(diào)整裝置安裝方向互相垂直。經(jīng)緯儀安裝座通過(guò)螺釘固定安裝于X向角度調(diào)整裝置的頂板上表面。也可以將X向角度調(diào)整裝置與Y向角度調(diào)整裝置的設(shè)置順序調(diào)換。

在具體的傳動(dòng)過(guò)程中，X向或Y向角度調(diào)整裝置中的伺服電機(jī)21轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)梯形螺紋桿23旋轉(zhuǎn)，梯形螺紋桿23通過(guò)螺旋傳動(dòng)形式，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為推塊24的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。推塊24通過(guò)長(zhǎng)銷(xiāo)軸30帶動(dòng)滑塊26產(chǎn)生直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)和微小轉(zhuǎn)動(dòng)。由于長(zhǎng)銷(xiāo)軸30中心到頂板27及底板29的距離是不變的，因此滑塊26移動(dòng)會(huì)實(shí)現(xiàn)頂板27與底板29之間的夾角變化，從而實(shí)現(xiàn)水平 調(diào)整。

在一具體實(shí)施方式中，長(zhǎng)銷(xiāo)軸30可以前后移動(dòng)22mm，頂板27與底板29之間的夾角變化范圍為[-5′，+5′]。梯形螺紋桿3的螺距為1.5mm，螺桿每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，頂板27與底板29之間夾角變化約為20″。伺服電機(jī)21的角度控制精度可以達(dá)到1/200轉(zhuǎn)，因此該角度調(diào)整裝置理論調(diào)整精度可以達(dá)到0.1″。

使用時(shí)，帶有二維傾角傳感器的電子經(jīng)緯儀1通過(guò)安裝座固定安裝在X向角度調(diào)整裝置或Y向角度調(diào)整裝置的頂板上表面上，控制器5可以實(shí)時(shí)讀取經(jīng)緯儀1沿X向和Y向的傾斜角度θ_X和θ_Y。同時(shí)控制器5連接X(jué)向角度調(diào)整裝置和Y向調(diào)整裝置中的伺服電機(jī)，并控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)?？刂破?實(shí)時(shí)讀取經(jīng)緯儀1沿X向和Y向的傾斜角度θ_X和θ_Y，控制X向和Y向調(diào)整裝置中伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)的角度，最終使電子經(jīng)緯儀1的傾斜角θ_X和θ_Y分別小于1″。

使用時(shí)操作步驟如下：

1)將帶有二維電子水平傳感器的電子經(jīng)緯儀固定安裝在經(jīng)緯儀安裝座上。

2)將經(jīng)緯儀的數(shù)據(jù)線(xiàn)連接到控制器上。

3)連接控制器與X向角度調(diào)整裝置和Y向角度調(diào)整裝置的線(xiàn)纜。

4)打開(kāi)控制器，控制器自動(dòng)讀取電子經(jīng)緯儀沿X向和Y向的傾斜角。

5)控制器通過(guò)X向和Y向角度調(diào)整裝置，自動(dòng)調(diào)整電子經(jīng)緯儀安裝座的傾斜角，使電子經(jīng)緯儀傾角為零。

盡管上文對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式給予了詳細(xì)描述和說(shuō)明，但是應(yīng)該指明的是，我們可以依據(jù)本發(fā)明的構(gòu)想對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行各種等效改變和修改，其所產(chǎn)生的功能作用仍未超出說(shuō)明書(shū)及附圖所涵蓋的精神時(shí)，均應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。