掃平儀的安平控制方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示了一種掃平儀的安平控制方法，用于變速調(diào)節(jié)掃平儀的水準(zhǔn)器到水平位置，包括：在控制機(jī)構(gòu)內(nèi)預(yù)設(shè)一基準(zhǔn)電壓信號和復(fù)數(shù)個電壓區(qū)間；控制機(jī)構(gòu)讀取由掃平儀上水準(zhǔn)器的傾斜度信號而引起的電壓信號；所述控制機(jī)構(gòu)將讀取的所述電壓信號與其內(nèi)部基準(zhǔn)電壓信號對比，并計算出兩者的電壓差值，根據(jù)所述電壓差值的大小，控制電機(jī)變速調(diào)節(jié)水準(zhǔn)器，使得水準(zhǔn)器內(nèi)的水準(zhǔn)泡最終處于水平位置。本發(fā)明能夠在水準(zhǔn)器傾斜角度較大時，控制電機(jī)使用最快的運(yùn)動速度，這樣可以大大縮短整個安平時間；在水準(zhǔn)器傾斜角度較小時，控制電機(jī)使用最慢的運(yùn)動速度，這樣可以準(zhǔn)確控制水準(zhǔn)器移動到水平位置，實(shí)現(xiàn)在保證安平精度的基礎(chǔ)上，使得整個安平過程既快又準(zhǔn)的完成。
【專利說明】掃平儀的安平控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及掃平儀的安平【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種掃平儀的安平控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在工程建設(shè)、室內(nèi)裝潢等領(lǐng)域，常常用掃平儀進(jìn)行水平定位，掃平儀主要是通過激光頭的高速旋轉(zhuǎn)使可視光電快速移動并利用人的視覺暫留在墻壁上形成連續(xù)激光線。
[0003]掃平儀在使用前，通常需要先進(jìn)行水平校準(zhǔn)，現(xiàn)有的掃平儀通常是通過水泡校準(zhǔn)的，即水泡式激光掃平儀，水泡式激光掃平儀結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，操作方便，是適宜于建筑施工、室內(nèi)裝飾等施工工作的普及型儀器，其具體工作原理是:掃平儀內(nèi)的激光二極管發(fā)出的激光，經(jīng)物鏡后得到一束激光束，該激光束在經(jīng)過五角棱鏡分光后，分成兩路光線，一束直接通過，另一束改變90度方向，儀器的激光旋轉(zhuǎn)頭由電機(jī)通過皮帶帶動旋轉(zhuǎn)，使形成一個掃描的激光平面，儀器上設(shè)置有水準(zhǔn)器(內(nèi)設(shè)有水準(zhǔn)泡)，用于安平儀器。
[0004]水泡式激光掃平儀在結(jié)構(gòu)上，水準(zhǔn)泡與激光平面成平行位置，若激光平面處于非水平位置，則水泡呈傾斜狀態(tài)。因此可通過檢測水泡與水平位置間的傾斜角度，并通過控制機(jī)構(gòu)控制電機(jī)改變激光平面的位置，直到水準(zhǔn)泡的傾斜角度為零，則說明掃平儀安平過程結(jié)束。
[0005]但是在上述安平過程中，控制機(jī)構(gòu)控制電機(jī)的工作速度是恒定的。在實(shí)際操作過程中我們發(fā)現(xiàn)，在水準(zhǔn)泡只有微小角度傾斜的情況下，若控制電機(jī)的工作速度過快，則很容易使水準(zhǔn)泡瞬間突破平衡位置；而在水準(zhǔn)泡傾斜角度較大的情況下，若控制電機(jī)的工作速度過慢，則會大大延長掃平儀整個的安平時間。
[0006]因此，在控制機(jī)構(gòu)控制電機(jī)的工作速度是恒定的情況下，對于掃平儀的安平時間及安平精度不能進(jìn)行很好的控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種掃平儀的安平控制方法，通過控制機(jī)構(gòu)變速調(diào)節(jié)掃平儀的安平過程，以實(shí)現(xiàn)在最短的時間內(nèi)，準(zhǔn)確完成掃平儀的自動安平過程。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出如下技術(shù)方案:一種掃平儀的安平控制方法，包括以下步驟:
[0009]步驟1，在控制機(jī)構(gòu)內(nèi)預(yù)設(shè)一基準(zhǔn)電壓信號和復(fù)數(shù)個電壓區(qū)間；
[0010]步驟2，所述控制機(jī)構(gòu)讀取掃平儀上由水準(zhǔn)器的傾斜度信號而引起的電壓信號；
[0011]步驟3，所述控制機(jī)構(gòu)將讀取的所述電壓信號與其內(nèi)部的所述基準(zhǔn)電壓信號對比，計算出兩者的電壓差值；
[0012]步驟4，根據(jù)所述電壓差值的大小，所述控制機(jī)構(gòu)控制電機(jī)變速調(diào)節(jié)水準(zhǔn)器，使得水準(zhǔn)器內(nèi)的水準(zhǔn)泡最終處于水平位置。
[0013]優(yōu)選地，當(dāng)計算出的所述電壓差值為零時，所述水準(zhǔn)泡處于水平位置，所述控制機(jī)構(gòu)控制電機(jī)不開啟；當(dāng)所述電壓差值不為零時，所述水準(zhǔn)器處于傾斜狀態(tài)，所述控制機(jī)構(gòu)控制電機(jī)變速調(diào)節(jié)水準(zhǔn)器。
[0014]優(yōu)選地，所述控制機(jī)構(gòu)判斷計算得到的所述電壓差值位于的所述電壓區(qū)間，從而對應(yīng)調(diào)節(jié)電機(jī)的工作速度，在電機(jī)調(diào)節(jié)水準(zhǔn)器位置過程中，水準(zhǔn)器的傾斜度逐漸減小，其引起的電壓信號值也逐漸減小，因此控制機(jī)構(gòu)計算得到的電壓差值對應(yīng)逐漸減小，隨著電壓差值的逐漸減小，控制機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)所述電機(jī)的工作速度也相應(yīng)減慢，從而能夠起到變速及精確安平掃平儀的效果。
[0015]優(yōu)選地，所述水準(zhǔn)器的傾斜度信號值位于-5?+5度之間，傾斜度信號與引起的電壓信號之間呈正比例關(guān)系，傾斜度信號大，其引起的電壓信號也相應(yīng)較大。
[0016]優(yōu)選地，所述掃平儀還包括兩個以上的光電式電子水準(zhǔn)泡，所述光電式電子水準(zhǔn)泡由發(fā)光元件及一對光電元件組成，所述發(fā)光元件和光電元件分別設(shè)置在水準(zhǔn)器的兩側(cè)，所述發(fā)光元件發(fā)出光信號，經(jīng)過水準(zhǔn)泡后被光電元件接收，所述光電元件將接收到的光信號光電轉(zhuǎn)換得到電壓信號，所述控制機(jī)構(gòu)讀取所述電壓信號。
[0017]優(yōu)選地，所述發(fā)光元件采用紅外LED管，發(fā)出紅外光信號；所述光電元件采用光敏二極管，將接收到的紅外光信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。
[0018]優(yōu)選地，對于不同的掃平儀，所述控制機(jī)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置的基準(zhǔn)電壓信號也相應(yīng)不同。當(dāng)控制機(jī)構(gòu)讀取的實(shí)際電壓信號等于該基準(zhǔn)電壓信號時，則說明水準(zhǔn)泡位于平衡狀態(tài)。
[0019]本發(fā)明在控制機(jī)構(gòu)內(nèi)預(yù)設(shè)一基準(zhǔn)電壓信號及復(fù)數(shù)電壓區(qū)間，通過比較實(shí)際讀取到的電壓信號與基準(zhǔn)電壓信號大小，判斷水準(zhǔn)器的水平狀態(tài)，當(dāng)讀取的電壓信號與基準(zhǔn)電壓信號相等時，則得出水準(zhǔn)器處于水平狀態(tài)，無需啟動電機(jī)；當(dāng)讀取的電壓信號與基準(zhǔn)電壓信號不等時，則可判斷出水準(zhǔn)器處于傾斜狀態(tài)，控制機(jī)構(gòu)則啟動電機(jī)，控制電機(jī)調(diào)整水準(zhǔn)器的傾斜度，使得讀取的電壓信號逐漸減小，對應(yīng)計算得到的電壓信號與基準(zhǔn)電壓信號間的差值也逐漸減小，控制機(jī)構(gòu)根據(jù)對應(yīng)電壓區(qū)間的控制速度，變速調(diào)節(jié)電機(jī)的工作速度，直到控制機(jī)構(gòu)讀取的電壓信號等于基準(zhǔn)電壓信號，則掃平儀的安平過程結(jié)束。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)不同，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明設(shè)置多個電壓區(qū)間，不同的電壓區(qū)間內(nèi)，控制機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)電機(jī)的速度也相應(yīng)不同，從而使得控制機(jī)構(gòu)能夠變速調(diào)節(jié)水準(zhǔn)器到水平位置，當(dāng)水準(zhǔn)器傾斜角度較大時，控制機(jī)構(gòu)控制電機(jī)使用最快的運(yùn)動速度，這樣可以大大減小整個安平時間；當(dāng)水準(zhǔn)器傾斜角度較小時，控制機(jī)構(gòu)控制電機(jī)使用最慢的運(yùn)動速度，這樣可以準(zhǔn)確控制水準(zhǔn)器移動到水平位置。解決了當(dāng)電機(jī)運(yùn)動過快時，易調(diào)節(jié)超過水平位置的問題，以及當(dāng)運(yùn)動速度過慢時，增加整個安平時間的問題，使得整個安平過程既快又準(zhǔn)的完成。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是現(xiàn)有掃平儀的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2是本發(fā)明掃平儀的安平控制方法的波形示意圖；
[0023]圖3是本發(fā)明掃平儀的安平控制方法的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面將結(jié)合本發(fā)明的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述。[0025]本發(fā)明所揭示的一種掃平儀的安平控制方法，通過控制機(jī)構(gòu)變速調(diào)節(jié)電機(jī)的工作速度，實(shí)現(xiàn)在最短的時間內(nèi)，完成掃平儀的自動安平過程。
[0026]如圖1所示，現(xiàn)有的掃平儀上一般都包括兩個以上的光電式電子水準(zhǔn)泡及水準(zhǔn)器，每個光電式電子水準(zhǔn)泡由發(fā)光元件及一對光電元件組成，發(fā)光元件和光電元件分別設(shè)置在水準(zhǔn)器的兩側(cè)，水準(zhǔn)器內(nèi)設(shè)置有水準(zhǔn)泡，其中，發(fā)光元件可選用紅外LED管發(fā)出紅外光信號，光電元件可采用光敏二極管，實(shí)現(xiàn)將光信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。
[0027]利用上述元件檢測水準(zhǔn)泡位置狀態(tài)的具體原理為:紅外LED管發(fā)出紅外光信號，經(jīng)過水準(zhǔn)泡后，被水準(zhǔn)泡一側(cè)的一對光敏二極管所接收，光敏二極管將接收到的紅外光信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。若水準(zhǔn)泡處于水平位置，則兩個光敏二極管上的接收到的光通量是相等的，因此轉(zhuǎn)換得到的電壓信號也是相等的；相應(yīng)地，若水準(zhǔn)泡處于傾斜狀態(tài)，則兩個光敏二極管上接收的光通量是不等的，因此轉(zhuǎn)換得到的電壓信號也是不等的。所以，可以通過采用控制機(jī)構(gòu)檢測這對光敏二極管上輸出的電壓信號大小，即可判斷出水準(zhǔn)泡的位置狀態(tài)。
[0028]當(dāng)水準(zhǔn)泡處于傾斜狀態(tài)下時，就需要對水準(zhǔn)泡的位置進(jìn)行安平調(diào)整，使之最終調(diào)整到水平狀態(tài)?，F(xiàn)有我們是通過控制機(jī)構(gòu)控制電機(jī)勻速調(diào)整水準(zhǔn)泡到達(dá)水平位置，即當(dāng)水準(zhǔn)器與水平位置間的傾斜角較大(4.9°~5°，一般傾斜角度都控制在5°以下)或較小(約0.038°以下)或傾斜角位于0.038°~4.9°區(qū)間時，控制機(jī)構(gòu)控制電機(jī)工作的速度都是一定的。控制機(jī)構(gòu)可選用單片機(jī)。
[0029]與現(xiàn)有技術(shù)不同，本發(fā)明在控制機(jī)構(gòu)內(nèi)預(yù)設(shè)一個基準(zhǔn)電壓信號和復(fù)數(shù)個電壓區(qū)間，對于不同的掃平儀，其設(shè)置的基準(zhǔn)電壓信號可能會不同。如圖2所示，圖2以基準(zhǔn)電壓Vref為坐標(biāo)原點(diǎn)，以檢測的電壓信號為縱坐標(biāo)建立坐標(biāo)系。對應(yīng)地，在具體實(shí)施時，控制機(jī)構(gòu)內(nèi)預(yù)設(shè)的電壓區(qū)間可設(shè)為圖中所示的Vref~V3、V3~V2、V2~Vl及Vl~V+ c?的四個電壓區(qū)間，除電壓區(qū)間Vl~V+c?外，其他三個電壓區(qū)間的下端值與上端值的差值都是相等的，當(dāng)然也可設(shè)為不等。在不同的電壓區(qū)間內(nèi)，控制機(jī)構(gòu)控制電機(jī)的工作速度也相應(yīng)不同。
[0030] 具體地，當(dāng)實(shí)際檢測到的電壓信號位于電壓區(qū)間Vref~V3內(nèi)，則說明水準(zhǔn)器的傾斜角度較小(約0.038°以下)，控制機(jī)構(gòu)則控制電機(jī)緩慢調(diào)整水準(zhǔn)器到水平位置，以能精確控制掃平儀的安平精度；在電壓區(qū)間V3~V2內(nèi)，控制機(jī)構(gòu)控制電機(jī)的速度則相應(yīng)增加，同理，在區(qū)間V2~Vl及Vl~V+ c?內(nèi)，控制機(jī)構(gòu)控制電機(jī)的速度則不斷增加，以實(shí)現(xiàn)在保證安平控制精度高的情況下，使得掃平儀以最快地速度達(dá)到平衡狀態(tài)。
[0031]相應(yīng)地，水準(zhǔn)器相對水平位置的傾斜方向不同，控制機(jī)構(gòu)控制電機(jī)的運(yùn)動方向也對應(yīng)不同。可通過控制機(jī)構(gòu)測得的電壓信號與基準(zhǔn)電壓信號差值的正負(fù)來體現(xiàn)。如圖2所示，橫坐標(biāo)上方表示測得的電壓信號大于基準(zhǔn)電壓信號，設(shè)此時控制機(jī)構(gòu)控制電機(jī)的運(yùn)動方向?yàn)檎较颍粍t當(dāng)控制機(jī)構(gòu)測得的電壓信號小于基準(zhǔn)電壓信號時，則電機(jī)的運(yùn)動方向則為反方向。
[0032]如圖3所示，本發(fā)明掃平儀的安平控制方法的具體工作原理為:控制機(jī)構(gòu)檢測經(jīng)光敏二極管光電轉(zhuǎn)換后的電壓信號，并將該電壓信號與基準(zhǔn)電壓信號比較，若兩者相等，則說明水準(zhǔn)器處于水平位置，無需進(jìn)行掃平儀的平衡調(diào)整；若兩者不等，則說明水準(zhǔn)器處于傾斜狀態(tài)，控制機(jī)構(gòu)則控制電機(jī)調(diào)整水準(zhǔn)器的傾斜度，在調(diào)整的同時計算讀取的電壓信號與基準(zhǔn)電壓信號之間的差值，并判斷該差值落入的電壓區(qū)間，控制機(jī)構(gòu)根據(jù)每個電壓區(qū)間內(nèi)設(shè)定的工作速度來變速控制電機(jī)調(diào)整水準(zhǔn)器到平衡位置。[0033]本發(fā)明根據(jù)水準(zhǔn)器傾斜角度的不同，而變速調(diào)節(jié)電機(jī)的工作速度，既可實(shí)現(xiàn)精確控制安平調(diào)整的精度，又可實(shí)現(xiàn)在最短的時間內(nèi)，完成掃平儀的自動安平過程。
[0034]本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容及技術(shù)特征已揭示如上，然而熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員仍可能基于本發(fā)明的教示及揭示而作種種不背離本發(fā)明精神的替換及修飾，因此，本發(fā)明保護(hù)范圍應(yīng)不限于實(shí)施例所揭示的內(nèi)容，而應(yīng)包括各種不背離本發(fā)明的替換及修飾，并為本專利申請權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種掃平儀的安平控制方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1，在控制機(jī)構(gòu)內(nèi)預(yù)設(shè)一基準(zhǔn)電壓信號和復(fù)數(shù)個電壓區(qū)間； 步驟2，所述控制機(jī)構(gòu)讀取掃平儀上由水準(zhǔn)器的傾斜度信號而引起的電壓信號； 步驟3，所述控制機(jī)構(gòu)將讀取的所述電壓信號與其內(nèi)部的所述基準(zhǔn)電壓信號對比，計算出兩者的電壓差值； 步驟4，根據(jù)所述電壓差值的大小，所述控制機(jī)構(gòu)控制電機(jī)變速調(diào)節(jié)水準(zhǔn)器，使得水準(zhǔn)器內(nèi)的水準(zhǔn)泡最終處于水平位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃平儀的安平控制方法，其特征在于，所述步驟3中，當(dāng)計算出的所述電壓差值為零時，所述水準(zhǔn)泡處于水平位置，所述控制機(jī)構(gòu)控制電機(jī)不開啟；當(dāng)所述電壓差值不為零時，所述水準(zhǔn)器處于傾斜狀態(tài)，所述控制機(jī)構(gòu)控制電機(jī)變速調(diào)節(jié)水準(zhǔn)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的掃平儀的安平控制方法，其特征在于，所述步驟4中，所述控制機(jī)構(gòu)判斷計算得到的所述電壓差值選擇位于的所述電壓區(qū)間，并根據(jù)預(yù)設(shè)的所述電壓區(qū)間的控制速度調(diào)節(jié)電機(jī)的工作速度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的掃平儀的安平控制方法，其特征在于，所述步驟4中，隨著調(diào)節(jié)過程中所述電壓差值的逐漸減小，所述控制機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)所述電機(jī)的工作速度也相應(yīng)減小直至所述電壓差值為零。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃平儀的安平控制方法，其特征在于，所述水準(zhǔn)器的傾斜度信號值位于-5?+5度之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃平儀的安平控制方法，其特征在于，所述掃平儀還包括兩個以上的光電式電子水準(zhǔn)泡，所述光電式電子水準(zhǔn)泡由發(fā)光元件及一對光電元件組成，所述發(fā)光元件和光電元件分別設(shè)置在所述水準(zhǔn)器的兩側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的掃平儀的安平控制方法，其特征在于，所述步驟2的實(shí)現(xiàn)過程包括:所述發(fā)光元件發(fā)出光信號，經(jīng)過水準(zhǔn)泡后被光電元件接收，所述光電元件將接收到的光信號光電轉(zhuǎn)換得到電壓信號，所述控制機(jī)構(gòu)讀取所述電壓信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的掃平儀的安平控制方法，其特征在于，所述發(fā)光元件采用紅外LED管，發(fā)出紅外光信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的掃平儀的安平控制方法，其特征在于，所述光電元件采用光敏二極管，將接收到的所述紅外光信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃平儀的安平控制方法，其特征在于，對于不同的掃平儀，所述控制機(jī)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置的基準(zhǔn)電壓信號也相應(yīng)不同。
【文檔編號】G01C15/00GK103913152SQ201410140591
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年4月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月9日
【發(fā)明者】姚璽峰 申請人:上海諾司緯光電儀器有限公司