專利名稱：一種測斜儀自動校準裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工控機測控領(lǐng)域，具體用于測斜儀校準中角度的自動生成和數(shù)據(jù)的自 動分析處理。
背景技術(shù)：
測斜儀主要應用于道路、橋梁、大壩及巖土工程安全檢測，它適用于煤礦工程、地 質(zhì)鉆孔、防滲灌漿孔、樁抽芯孔、巖土工程的測量鉆孔和非磁性礦地區(qū)以及無鐵套管的鉆孔 斜度測量，還可以測量深基坑、邊坡、地基、水平位移以及剖面沉降等。該儀器采用傾角傳感器作為敏感元件，它是一個力平衡式伺服系統(tǒng)，當傳感器探 頭相對于地球重心方向產(chǎn)生傾角時，由于重力作用，傳感器中敏感元件相對于鉛錘方向擺 動一個角度，通過高靈敏的微電子換能器將此角度轉(zhuǎn)換成信號，經(jīng)過分析處理顯示被測對 象的傾斜角度，其檢測精度對工程質(zhì)量及工程安全影響很大。目前，國內(nèi)無該儀器的國家檢定規(guī)程及成熟的校準設備。大多數(shù)廠家都采用游標 角度尺進行檢測，這種方法檢測精度低，定位困難，很難保證測量的準確性和可靠性。市場 上急需對測斜儀進行精確校準和定量分析的儀器。在國內(nèi)所查公開文獻范圍內(nèi)，國內(nèi)有將光柵原理、步進電機驅(qū)動及工控機控制技 術(shù)在校準、測量裝置中應用的研究報道，同時已見測斜儀檢定裝置的產(chǎn)品信息，但未與本項 目研究內(nèi)容完全相同的，用圓光柵作為標準、步進電機驅(qū)動、用工控機進行控制、讀數(shù)及數(shù) 據(jù)處理，完全采用閉環(huán)系統(tǒng)實現(xiàn)對測斜儀全自動、多角度的校準和檢測裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種傾斜儀自動校準系統(tǒng)，提高傾斜儀的校準精度，簡化校 準過程。本發(fā)明是采取以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)的
一種測斜儀自動校準裝置，包括用于運行軟件和控制的工控機，用于發(fā)送控制脈沖和 脈沖計數(shù)的數(shù)據(jù)采集卡，其特征在于還包括用于測量轉(zhuǎn)動角度的圓光柵傳感器、用于裝夾 測斜儀的檢測平臺、用于實現(xiàn)平臺轉(zhuǎn)動的高精度機械傳動機構(gòu)和用于帶動機械傳動機構(gòu)的 電機，工控機與數(shù)據(jù)采集卡相連，數(shù)據(jù)采集卡與圓光柵傳感器、電機的控制器相連，電機與 機械傳動機構(gòu)相連，機械傳動機構(gòu)與檢測平臺相連，圓光柵傳感器安裝于檢測平臺的軸上。前述的測斜儀自動校準裝置，其特征在于所述高精度機械傳動機構(gòu)為渦輪蝸桿 傳動機構(gòu)。前述測斜儀自動校準裝置，其特征在于所述的圓光柵傳感器為Renishaw公司生 產(chǎn)的M-9527-0057型圓光柵傳感器，包括圓光柵和讀數(shù)頭，其輸出脈沖間隔為1. 1"，輸出 精度為2"，用來將檢測平臺轉(zhuǎn)過的角度轉(zhuǎn)換為脈沖輸出，依此來計算角度。用來將檢測平 臺轉(zhuǎn)過的角度轉(zhuǎn)換為脈沖輸出，依此來計算角度。前述測斜儀自動校準裝置，其特征在于所述的數(shù)據(jù)采集卡為兩軸伺服/步進電機控制卡，內(nèi)置28位計數(shù)器。本發(fā)明所達到的有益效果本發(fā)明的測斜儀自動校準裝置及測斜儀自動校準方 法，可提高傾斜儀的校準精度，簡化校準過程。


圖1為本發(fā)明的硬件連接圖； 圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖3為本發(fā)明的工控機的程序流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實例對本發(fā)明專利進一步說明。參照圖1及圖2所示的測斜儀自動校準裝置，包括1.工控機及軟件、2.數(shù)據(jù)采集 卡、3.步進電機控制器、4.步進電機、5.高精度的機械傳動機構(gòu)、6.圓光柵、7.圓光柵讀數(shù) 頭、8.檢測平臺，工控機1與數(shù)據(jù)采集卡2相連，數(shù)據(jù)采集卡2與圓光柵傳感器、電機控制 器3相連，步進電機4與機械傳動機構(gòu)5相連，機械傳動機構(gòu)5與檢測平臺8相連，圓光柵 傳感器安裝于檢測平臺8的軸上。首先，通過工控機軟件讀入設定的一系列數(shù)值，并計算得到控制步進電機的脈沖 數(shù)；其次，工控機通過數(shù)據(jù)采集卡輸出控制脈沖到步進電機控制器，從而控制步進電機轉(zhuǎn) 過相應的角度，并通過機械傳動機構(gòu)帶動檢測平臺和圓光柵傳感器轉(zhuǎn)動；然后，圓光柵讀數(shù) 頭將檢測到的轉(zhuǎn)動角度以脈沖的形式通過數(shù)據(jù)采集卡發(fā)送到工控機，并與設定的角度進行 比較，達到設定值時，工控機發(fā)送停止命令，步進電機停止轉(zhuǎn)動，此時由用戶輸入測斜儀的 讀數(shù)；最后，由軟件分析得到標定方程與誤差。程序流程圖見圖3。具體來說，包括以下步驟
(1)檢測校準過程，如圖3中A)核準流程圖所示
第一步，程序運行后，等待用戶的輸入，并檢驗輸入的有效性，然后根據(jù)用戶的輸入預 調(diào)整檢測平臺的位置，為下一步的檢測校準做準備。第二步，根據(jù)用戶輸入，計算下一個待校準點所對應圓光柵的脈沖數(shù)，然后啟動電 機，同時讀取圓光柵傳感器的脈沖數(shù)，得到轉(zhuǎn)動角度，并判斷是否到達預定位置，當檢測平 臺到達預定位置時，電機停止轉(zhuǎn)動，用戶將測斜儀的讀數(shù)輸入工控機。第三步，重復第二步，直到所有的點都校準完畢，將校準結(jié)果以Excel表格的形式 輸出，包括校準點角度、測斜儀讀數(shù)、實測角度、標定方程和誤差等信息。所述第一步中輸入的設定數(shù)據(jù)是根據(jù)校準測斜儀的要求而設定的角度值，比如轉(zhuǎn) 到5度，10度，12度，90度等，測斜儀實測的即這幾個角度，然后計算偏差，從而用本發(fā)明的 平臺校準測斜儀誤差。(2)調(diào)整零位過程，如圖3中B)零位調(diào)整流程圖所示
第一步，用戶點擊零位調(diào)整按鈕后，系統(tǒng)等待鍵盤消息，當有“一”鍵和“一”鍵按下時， 電機分別向左和向右轉(zhuǎn)，其它鍵則停止。第二步，當達到較為理想的零位(用水平儀檢測)時，點確定鍵返回到主界面，同時 保存該零位位置信息到文件。
(3)回零過程，如圖3中C)系統(tǒng)回零流程圖所示
用戶點擊回零按鈕后，系統(tǒng)根據(jù)記錄的零位信息和檢測平臺的位置決定轉(zhuǎn)動方向，自 動回到前述記錄的零位。綜上所述，針對測斜儀的校準問題，本發(fā)明用圓光柵作為標準、步進電機驅(qū)動、用 工控機進行控制、讀數(shù)及數(shù)據(jù)處理，完全采用閉環(huán)系統(tǒng)實現(xiàn)對測斜儀全自動、多角度、高精 度的校準和檢測裝置。實驗結(jié)果表明，該系統(tǒng)具有測程范圍無限制、校準精度高(全程精度 在3"以內(nèi))等優(yōu)點，可以實現(xiàn)多角度的連續(xù)測量，簡化了測斜儀校準的過程，提高了校準精度。以上已以較佳實施例公開了本發(fā)明，然其并非用以限制本發(fā)明，凡采用等同替換 或者等效變換方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種測斜儀自動校準裝置，包括用于運行軟件和控制的工控機，用于發(fā)送控制脈沖 和脈沖計數(shù)的數(shù)據(jù)采集卡，其特征在于還包括用于測量轉(zhuǎn)動角度的圓光柵傳感器、用于裝 夾測斜儀的檢測平臺、用于實現(xiàn)平臺轉(zhuǎn)動的高精度機械傳動機構(gòu)和用于帶動機械傳動機構(gòu) 的電機，工控機與數(shù)據(jù)采集卡相連，數(shù)據(jù)采集卡與圓光柵傳感器、電機控制器相連，電機與 機械傳動機構(gòu)相連，機械傳動機構(gòu)與檢測平臺相連，圓光柵傳感器安裝于檢測平臺的軸上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測斜儀自動校準裝置，其特征在于所述高精度機械傳動機 構(gòu)為渦輪蝸桿傳動機構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述測斜儀自動校準裝置，其特征在于所述的圓光柵傳感器 為Renishaw公司的M-9527-0057型圓光柵傳感器，包括圓光柵和讀數(shù)頭。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述測斜儀自動校準裝置，其特征在于所述的數(shù)據(jù)采集卡為 兩軸伺服/步進電機控制卡，內(nèi)置28位計數(shù)器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種測斜儀自動校準裝置，包括用于運行軟件和控制的工控機，用于發(fā)送控制脈沖和脈沖計數(shù)的數(shù)據(jù)采集卡，其特征在于還包括用于測量轉(zhuǎn)動角度的圓光柵傳感器、用于裝夾測斜儀的檢測平臺、用于實現(xiàn)平臺轉(zhuǎn)動的高精度機械傳動機構(gòu)和用于帶動機械傳動機構(gòu)的電機，工控機與數(shù)據(jù)采集卡相連，數(shù)據(jù)采集卡與圓光柵傳感器、電機控制器相連，電機與機械傳動機構(gòu)相連，機械傳動機構(gòu)與檢測平臺相連，圓光柵傳感器安裝于檢測平臺的軸上。本發(fā)明實現(xiàn)了測程范圍無限制、多角度連續(xù)的高精度校準，其中校準精度可達到3″，特別適用于測斜儀生產(chǎn)企業(yè)、使用單位及計量技術(shù)機構(gòu)等單位中測斜儀的校準。
文檔編號G01C25/00GK102003969SQ20101054070
公開日2011年4月6日 申請日期2010年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月12日
發(fā)明者劉峰, 徐貴力, 朱岳輝, 楊小偉, 毛志萍, 蔣琦, 談冬興, 錢崢 申請人:南京市計量監(jiān)督檢測院