專利名稱：一種便攜的自動水平儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及自動轉(zhuǎn)臺以及小型精密儀器等領域，具體是一種可以調(diào)節(jié)機體自身的平臺，使得平臺達到水平狀態(tài)，為需要在野外和水平狀態(tài)下工作的儀器提供一個水平的工作平面。
背景技術：
在地理測繪、建筑工程、全景拍攝、轉(zhuǎn)動慣量測試、野外航拍、無人機及其它對水平精度要求高的工作環(huán)境中，儀器均需要在水平環(huán)境下工作，但由于人工調(diào)節(jié)過程相對繁瑣，存在人為誤差——人工測量時，測量裝置和平臺往往是沒有直接的聯(lián)動，只能單獨靠人工調(diào)節(jié)；另外，如果是體型較大的轉(zhuǎn)臺儀器，則不方便外帶，在使用上難以兼顧便攜性，而且擁有自動調(diào)節(jié)水平功能的儀器往往是嵌入在儀器內(nèi)部，并不能為其他裝飾提供水平調(diào)節(jié)。在現(xiàn)有的產(chǎn)品里，缺乏一種便攜的、使用簡便、可通用的水平調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺裝置。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是為了解決上述問題，提出一種便攜的自動水平儀，具有便攜、可野外工作的特點，使用常用CR-2鋰電池，并且擁有簡單易用的操作界面，在平臺運動情況下，載重可以達到2公斤，而靜態(tài)載重可以達到8公斤，體積約為30*30*30cm，方便攜帶，帶有搖桿，可以進行人工干預調(diào)節(jié)水平過程。一種便攜的自動水平儀，包括載物臺、底座、繞Y軸轉(zhuǎn)動動力機構、繞X軸轉(zhuǎn)動動力機構、感應裝置、電池匣和線控裝置；載物臺上面設有水平指示尺，下面設有三個萬向鉸鏈，還設有感應裝置；所述的水平指示尺獲取載物臺的姿態(tài)和水平狀況，通過刻度顯示；所述的感應器裝置與載物臺固聯(lián)，內(nèi)設有兩個通道的加速度計，兩個加速度計分別沿X軸和Y軸安裝，安裝平面與載物臺平行，其中一個加速度計測量沿Y軸的加速度，另外一個加速度計測量沿X的加速度；當沿X和Y軸的加速度為O時，載物臺處于絕對水平狀態(tài)；當加速度不全為O時，載物臺處于非水平狀態(tài)；底座上面設有兩個萬向鉸鏈，設有一個電池匣，所述的電池匣為柱狀結(jié)構，內(nèi)部用于放置電池，給水平儀提供電源，電池匣的一端連接載物臺上的一個萬向鉸鏈，另一端固定在底座上，底座上面還設有電路匣，電路匣內(nèi)設有電源電路和控制電路，控制電路用于控制繞Y軸轉(zhuǎn)動動力機構和繞X軸轉(zhuǎn)動動力機構的運動；通過線控裝置的電源開關，控制電源電路用于給便攜自動水平儀的控制電路和傳動機構供電；繞Y軸轉(zhuǎn)動動力機構包括電機、絲杠和螺紋絲杠減速器，絲杠的兩端分別為萬向鉸鏈，一端連接載物臺上的一個萬向鉸鏈，另一端連接底座上的一個萬向鉸鏈，電機和螺紋絲杠減速器固定在絲杠上，通過電機的轉(zhuǎn)動，絲杠長度發(fā)生變化，使得載物臺以電池匣頂部的萬向鉸鏈作為支點，繞Y軸轉(zhuǎn)動，繞Y軸轉(zhuǎn)動動力機構在不上電或靜態(tài)下自鎖；繞X軸轉(zhuǎn)動動力機構包括電機、絲杠和螺紋絲杠減速器，絲杠的兩端分別為萬向鉸鏈，一端連接載物臺上的一個萬向鉸鏈，另一端連接底座上的一個萬向鉸鏈，電機和螺紋絲杠減速器固定在絲杠上，通過電機的轉(zhuǎn)動，絲杠長度發(fā)生變化，使得載物臺以電池匣頂部的萬向鉸鏈作為支點，繞X軸轉(zhuǎn)動，繞X軸轉(zhuǎn)動動力機構在不上電或靜態(tài)下自鎖；繞Y軸轉(zhuǎn)動動力機構和繞X軸轉(zhuǎn)動動力機構同時為自動水平儀提供個自由度的正交運動；線控裝置包括人工調(diào)節(jié)搖桿、自動調(diào)節(jié)模式指示燈、電源開關、模式切換鈕和電源指示燈，人工調(diào)節(jié)搖桿、自動調(diào)節(jié)模式指示燈、電源開關、模式切換鈕和電源指示燈通過數(shù)據(jù)線連接電路匣中的控制電路，人工調(diào)節(jié)搖桿通過控制電路控制繞Y軸轉(zhuǎn)動動力機構和繞X軸轉(zhuǎn)動動力機構中電機的轉(zhuǎn)動，進而控制載物臺的俯仰和滾轉(zhuǎn)運動，電源開關通過控制電路控制電源的開啟與關閉，電源指示燈用于顯示電源的狀態(tài)，模式切換鈕用于切換自動模式與手動模式，當處于自動模式時候，水平儀進行自動調(diào)節(jié)水平，當處于手動模式時候，通過人工調(diào)節(jié)搖桿控制載物臺的俯仰和滾轉(zhuǎn)運動，當處于自動調(diào)節(jié)模式時，自動調(diào)節(jié)模式指示燈亮起?！0011]本實用新型的優(yōu)點在于(I)本實用新型具有便攜、可野外工作的特點，使用常用CR-2鋰電池，帶有搖桿，可以進行人工干預調(diào)節(jié)水平過程，可以為在野外并需要在水平狀態(tài)工作的儀器提供一個水平平臺；(2)本實用新型由于體積小、可以和標準三腳架連接、容易使用、自帶通用鋰電池和可以在必要時給予人工干預，所以具有明顯實用意義；(3)本實用新型簡單易用，在平臺運動情況下，載重可以達到2公斤，而靜態(tài)載重可以達到8公斤,體積約為30*30*30cm,方便攜帶。

圖I是本實用新型一種便攜的自動水平儀的俯視圖；圖2是本實用新型的圖I中A方向的結(jié)構示意圖；圖3是本實用新型的圖I中B方向的結(jié)構示意圖；圖4是本實用新型的圖2中C方向的結(jié)構示意圖；圖5是本實用新型一種便攜的自動水平儀線控裝置與載物臺方向的示意圖；圖6是本實用新型自動調(diào)節(jié)水平的工作原理圖；圖中I-載物臺2-水平指示尺3-感應裝置4-繞Y軸轉(zhuǎn)動動力機構 5-繞X軸轉(zhuǎn)動動力機構 6-電機7-螺紋絲杠減速器8-萬向鉸鏈9-電池匣10-底座11-電路匣12-電池匣開蓋旋鈕13-標準三腳架螺紋 14-線控裝置15-電源指示燈16-自動調(diào)節(jié)模式指示燈17-模式切換鈕18-電源開關19-人工調(diào)節(jié)搖桿
具體實施方式
[0029]下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。本實用新型是一種便攜的自動水平儀，如圖I至圖5所示，包括載物臺I、底座10、繞Y軸轉(zhuǎn)動動力機構4、繞X軸轉(zhuǎn)動動力機構5、感應裝置3、電池匣11和線控裝置14。如圖I和圖2所示，載物臺I為精密加工的平臺，上面設有水平指示尺2，下面設有三個萬向鉸鏈8，還設有感應裝置3。所述的水平指示尺2獲取載物臺I的姿態(tài)和水平狀況，通過刻度顯示；所述的感應器裝置3與載物臺I固聯(lián)，內(nèi)設有兩個通道的加速度計，兩個加速度計分別沿X軸和Y軸安裝，安裝平面與載物臺I平行，其中一個加速度計測量沿Y軸的加速度，另外一個加速度計測量沿X的加速度。顯然，當沿X和Y軸的加速度為O時，平臺處于絕對水平狀態(tài)；當加速度不全為O時，平臺處于非水平狀態(tài)，便攜自動水平儀可進行調(diào)節(jié)，使其達到水平。底座10上面設有兩個萬向鉸鏈8，設有一個電池匣9，所述的電池匣9為柱狀結(jié)構，內(nèi)部用于放置電池，可以安裝4個CR-2鋰電池，給為載物臺I的運動和電路提供12V電 源，電池匣9的一端連接載物臺I上的一個萬向鉸鏈8，另一端固定在底座10上，形成支柱，對載物臺I起到運動支點和承重的作用，底座10上固定電池匣9的背面，如圖4所示，設有電池匣開蓋旋鈕14，通過打開電池匣開蓋旋鈕14，給電池匣9添加與更換電池。如圖4所示，底座10下面設有標準三腳架螺紋13，用以安裝在三腳架上。底座10上面還設有電路匣11，電路匣11內(nèi)設有電源電路和控制電路，控制電路用于控制繞Y軸轉(zhuǎn)動動力機構和繞X軸轉(zhuǎn)動動力機構5的運動。通過線控裝置14的電源開關18，可以控制電源電路用于給便攜自動水平儀的控制電路和傳動機構供電，并且具有防止電源正負極反接的設計。如圖2所示，繞Y軸轉(zhuǎn)動動力機構包括電機6、絲杠和螺紋絲杠減速器7，上述2個傳動機構各可以分成兩個相對運動部件電機與減速器整體和絲杠。電機通過螺紋絲杠減速器帶動絲杠，使絲杠相對電機和螺紋絲杠減速器整體進行直線運動，由于傳動機構長度發(fā)生變化，從而使載物臺I以電池匣9頂部的萬向鉸鏈8作為支點，繞Y軸轉(zhuǎn)動，相對于底座10有上下20度左右的俯仰運動裕度。繞X軸轉(zhuǎn)動動力機構4在不上電或靜態(tài)的情況可以自鎖。同上，如圖3所示,繞X軸轉(zhuǎn)動動力機構包括電機6、絲杠和螺紋絲杠減速器7,上述2個傳動機構各可以分成兩個相對運動部件電機與減速器整體和絲杠。電機通過螺紋絲杠減速器帶動絲杠，使絲杠相對電機和螺紋絲杠減速器整體進行直線運動，由于傳動機構長度發(fā)生變化，從而使載物臺I以電池匣9頂部的萬向鉸鏈8作為支點，繞X軸轉(zhuǎn)動，相對于底座10有上下20度左右的滾轉(zhuǎn)運動裕度。繞Y軸轉(zhuǎn)動動力機構5在不上電或靜態(tài)的情況可以自鎖。繞Y軸轉(zhuǎn)動動力機構4和繞X軸轉(zhuǎn)動動力機構5同時為自動水平儀提供2個自由度的正交運動(俯仰和滾轉(zhuǎn))。如圖5所示，線控裝置14包括人工調(diào)節(jié)搖桿19、自動調(diào)節(jié)模式指示燈16、電源開關18、模式切換鈕17和電源指示燈15，人工調(diào)節(jié)搖桿19、自動調(diào)節(jié)模式指示燈16、電源開關18、模式切換鈕17和電源指示燈15通過數(shù)據(jù)線連接電路匣11中的控制電路，人工調(diào)節(jié)搖桿19控制繞Y軸轉(zhuǎn)動動力機構4和繞X軸轉(zhuǎn)動動力機構5中電機的轉(zhuǎn)動，進而控制載物臺的俯仰和滾轉(zhuǎn)運動，電源開關18用于控制電源的開啟與關閉，電源指示燈15用于顯示電源的狀態(tài)，模式切換鈕17用于切換自動模式與手動模式，當處于自動模式時候，水平儀進行自動調(diào)節(jié)水平，當處于手動模式時候，通過人工調(diào)節(jié)搖桿19控制載物臺的俯仰和滾轉(zhuǎn)運動 ，當處于自動調(diào)節(jié)模式時，自動調(diào)節(jié)模式指示燈16亮起。自動調(diào)節(jié)水平具體為感應裝置3測出加速度，反饋到電路匣11，電路匣11內(nèi)的控制電路獲取載物臺I沿X軸和Y軸的加速度，如果兩個方向加速度均為為0，自動調(diào)節(jié)結(jié)束，否則，控制電路對繞Y軸轉(zhuǎn)動動力機構4和繞X軸轉(zhuǎn)動動力機構5中的電機發(fā)出運動指令，繞Y軸轉(zhuǎn)動動力機構4和繞X軸轉(zhuǎn)動動力機構5同時運作，直到載物臺I兩個方向加速度均為為0，自動調(diào)節(jié)結(jié)束，如果需要調(diào)節(jié)的行程超出繞Y軸轉(zhuǎn)動動力機構4或者繞X軸轉(zhuǎn)動動力機構5的行程，自動停止轉(zhuǎn)動，檢查水平指示尺2，刻度是否歸零，如果不歸零，重新安裝水平儀，以保證在行程范圍以內(nèi)。使用過程本發(fā)明開始使用時，先安放在需要工作的位置，如對于野外不平整的地面或者需要一定工作高度而要使用三腳架，則可以用標準三腳架螺紋13與三腳架固聯(lián)。在安放好自動水平儀后，按下電源開關18，此時電源指示燈15亮起紅色，此時可以通過人工調(diào)節(jié)搖桿19，對載物臺I進行滾轉(zhuǎn)和俯仰運動，其中，結(jié)合圖5給出之坐標系，定義繞X軸轉(zhuǎn)動為滾轉(zhuǎn)，繞y軸轉(zhuǎn)動為俯仰，并通過水平指示尺2的刻度指示獲得載物臺I的姿態(tài)和水平狀況。電源指示燈15亮起紅色時，按下模式切換鈕17，自動調(diào)節(jié)模式指示燈16會亮起藍色，轉(zhuǎn)臺開始進入自動調(diào)節(jié)水平程序，圖6為其工作過程。在感應裝置3測出加速度后反饋到電路匣11，計算出載物臺I沿X軸和Y軸的加速度，如果加速度不為0，則電路匣11對電機發(fā)出相應的運動指令。此時，繞Y軸轉(zhuǎn)動動力機構4和繞X軸轉(zhuǎn)動動力機構5會同時運作。電機的轉(zhuǎn)動運動會經(jīng)過螺紋絲杠減速器7轉(zhuǎn)變成直線運動，并且通過萬向鉸鏈8與底座10和載物臺I連接，可以使載物臺I以電池匣9頂部的萬向鉸鏈8作為支點，相對于底座10有上下20度左右的俯仰和滾轉(zhuǎn)運動裕度。載物臺I通過繞Y軸轉(zhuǎn)動動力機構4和繞X軸轉(zhuǎn)動動力機構5的運動達到絕對平行狀態(tài)后，會停止運動。如果行程超出的繞Y軸轉(zhuǎn)動動力機構4或者繞X軸轉(zhuǎn)動動力機構5的行程，則會自動停止轉(zhuǎn)動，此時檢查水平指示尺2，刻度并不歸零，需要重新安裝水平儀，以保證在行程范圍以內(nèi)。靜止的繞Y軸轉(zhuǎn)動動力機構4或者繞X軸轉(zhuǎn)動動力機構5由于螺紋絲杠的導程設計合適，所以在靜態(tài)時可以自鎖，此時可以在載物臺I放置需要在水平狀態(tài)下工作的儀器。更換電池時，可以在底座10下部打開電池匣開蓋旋鈕12，從電池匣9取出舊電池，放入4節(jié)電池CR-2電池后旋上電池匣開蓋旋鈕12即可完成電池更換。
權利要求1.一種便攜的自動水平儀，其特征在于，包括載物臺、底座、繞Y軸轉(zhuǎn)動動力機構、繞X軸轉(zhuǎn)動動力機構、感應裝置、電池匣和線控裝置； 載物臺上面設有水平指示尺，下面設有三個萬向鉸鏈，還設有感應裝置；所述的水平指示尺獲取載物臺的姿態(tài)和水平狀況，通過刻度顯示；所述的感應器裝置與載物臺固聯(lián)，內(nèi)設有兩個通道的加速度計，兩個加速 度計分別沿X軸和Y軸安裝，安裝平面與載物臺平行，其中一個加速度計測量沿Y軸的加速度，另外一個加速度計測量沿X的加速度；當沿X和Y軸的加速度為O時，載物臺處于絕對水平狀態(tài)；當加速度不全為O時，載物臺處于非水平狀態(tài)； 底座上面設有兩個萬向鉸鏈，設有一個電池匣，所述的電池匣為柱狀結(jié)構，內(nèi)部用于放置電池，給水平儀提供電源，電池匣的一端連接載物臺上的一個萬向鉸鏈，另一端固定在底座上，底座上面還設有電路匣，電路匣內(nèi)設有電源電路和控制電路，控制電路用于控制繞Y軸轉(zhuǎn)動動力機構和繞X軸轉(zhuǎn)動動力機構的運動；通過線控裝置的電源開關，控制電源電路用于給便攜自動水平儀的控制電路和傳動機構供電； 繞Y軸轉(zhuǎn)動動力機構包括電機、絲杠和螺紋絲杠減速器，絲杠的兩端分別為萬向鉸鏈，一端連接載物臺上的一個萬向鉸鏈，另一端連接底座上的一個萬向鉸鏈，電機和螺紋絲杠減速器固定在絲杠上，通過電機的轉(zhuǎn)動，絲杠長度發(fā)生變化，使得載物臺以電池匣頂部的萬向鉸鏈作為支點，繞Y軸轉(zhuǎn)動，繞Y軸轉(zhuǎn)動動力機構在不上電或靜態(tài)下自鎖； 繞X軸轉(zhuǎn)動動力機構包括電機、絲杠和螺紋絲杠減速器，絲杠的兩端分別為萬向鉸鏈，一端連接載物臺上的一個萬向鉸鏈，另一端連接底座上的一個萬向鉸鏈，電機和螺紋絲杠減速器固定在絲杠上，通過電機的轉(zhuǎn)動，絲杠長度發(fā)生變化，使得載物臺以電池匣頂部的萬向鉸鏈作為支點，繞X軸轉(zhuǎn)動，繞X軸轉(zhuǎn)動動力機構在不上電或靜態(tài)下自鎖； 繞Y軸轉(zhuǎn)動動力機構和繞X軸轉(zhuǎn)動動力機構同時為自動水平儀提供個自由度的正交運動； 線控裝置包括人工調(diào)節(jié)搖桿、自動調(diào)節(jié)模式指示燈、電源開關、模式切換鈕和電源指示燈，人工調(diào)節(jié)搖桿、自動調(diào)節(jié)模式指示燈、電源開關、模式切換鈕和電源指示燈通過數(shù)據(jù)線連接電路匣中的控制電路，人工調(diào)節(jié)搖桿通過控制電路控制繞Y軸轉(zhuǎn)動動力機構和繞X軸轉(zhuǎn)動動力機構中電機的轉(zhuǎn)動，進而控制載物臺的俯仰和滾轉(zhuǎn)運動，電源開關通過控制電路控制電源的開啟與關閉，電源指示燈用于顯示電源的狀態(tài)，模式切換鈕用于切換自動模式與手動模式，當處于自動模式時候，水平儀進行自動調(diào)節(jié)水平，當處于手動模式時候，通過人工調(diào)節(jié)搖桿控制載物臺的俯仰和滾轉(zhuǎn)運動，當處于自動調(diào)節(jié)模式時，自動調(diào)節(jié)模式指示燈亮起。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種便攜的自動水平儀，其特征在于，所述的底座上固定電池匣的背面，設有電池匣開蓋旋鈕，通過打開電池匣開蓋旋鈕，給電池匣添加與更換電池。
3.根據(jù)權利要求I所述的一種便攜的自動水平儀，其特征在于，所述的底座下面設有標準三腳架螺紋，用以安裝在三腳架上。
4.根據(jù)權利要求I所述的一種便攜的自動水平儀，其特征在于，所述的自動模式中，感應裝置測出加速度，反饋到電路匣，電路匣內(nèi)的控制電路獲取載物臺的沿X軸和Y軸的加速度，如果兩個方向加速度均為為O，自動調(diào)節(jié)結(jié)束，否則，控制電路對繞Y軸轉(zhuǎn)動動力機構和繞X軸轉(zhuǎn)動動力機構中的電機發(fā)出運動指令，繞Y軸轉(zhuǎn)動動力機構和繞X軸轉(zhuǎn)動動力機構同時運作，直到載物臺的兩個方向加速度均為為O，自動調(diào)節(jié)結(jié)束，如果需要調(diào)節(jié)的行程超出繞Y軸轉(zhuǎn)動動力機構或者繞X軸轉(zhuǎn)動動力機構的行程，自動停止轉(zhuǎn)動，檢查水平指示尺， 刻度是否歸零，如果不歸零，重新安裝水平儀。
專利摘要本實用新型公開了一種便攜的自動水平儀，包括載物臺、底座、繞Y軸轉(zhuǎn)動動力機構、繞X軸轉(zhuǎn)動動力機構、感應裝置、電池匣和線控裝置；載物臺設有水平指示尺，三個萬向鉸鏈，還設有感應裝置；底座上面設有兩個萬向鉸鏈，設有一個電池匣，繞Y軸轉(zhuǎn)動動力機構包括電機、絲杠和螺紋絲杠減速器，繞X軸轉(zhuǎn)動動力機構相同設置，線控裝置包括人工調(diào)節(jié)搖桿、自動調(diào)節(jié)模式指示燈、電源開關、模式切換鈕和電源指示燈，本實用新型具有便攜、可野外工作的特點，使用常用CR-2鋰電池，帶有搖桿，可以進行人工干預調(diào)節(jié)水平過程，為在野外并需要在水平狀態(tài)工作的儀器提供一個水平平臺。
文檔編號F16M11/18GK202661065SQ20122033114
公開日2013年1月9日 申請日期2012年7月9日 優(yōu)先權日2012年7月9日
發(fā)明者杜家豪, 郭獻之 申請人:杜家豪