本實用新型涉及一種測地儀，特別是一種壓電驅(qū)動測地儀。

背景技術：

測地儀是一種傳統(tǒng)的野外使用的測量設備，其往往都具備精密的光學和機械結構，以保證其測量的高精度，另外本身又是作為便攜設備，其對機械結構的牢固度、穩(wěn)定度和不同溫度的適應性都提出了很高的要求。

隨著技術的進步，電子化甚至于智能化的測地儀不斷涌現(xiàn)，這種測地儀其又提出了高集成度，低功耗的要求。這些測地儀許多具備自動測量，聯(lián)網(wǎng)協(xié)同工作的功能，而許多這些功能的實現(xiàn)都是需要由測地儀本身的移動來實現(xiàn)所測量目標物的識別和測量，選用何種驅(qū)動方案來實現(xiàn)測地儀自身高效、精密的移動成為了一種非常重要的技術。

到目前為止，測地儀的驅(qū)動方案主要有伺服電機通過齒輪傳動驅(qū)動，力矩電機直接驅(qū)動以及采用直線壓電電機通過作動環(huán)驅(qū)動。但是以上的每一種方案都有其自身的缺點，首先采用伺服電機的方案其由于是通過齒輪串聯(lián)方式進行傳動的，其驅(qū)動的精細度與速度成反比，減速比越高理論上的控制精細度越高，同時也意味著其速度就越慢。另外這種通過串聯(lián)齒輪方式的傳動方案其復雜性大，裝配和調(diào)試難度大，后期的穩(wěn)定性不好，回程誤差大，這些都提高了軟件控制的復雜性和難度，還有就是這個方案它還需要專門的機械或電子鎖定機構以保證測地儀在定位時的保持；力矩電機的方案和本專利所使用的方案類似都是直驅(qū)方案，其主要的問題在于其功耗很大，而且定位精度不夠，另外和伺服電機的方案類似其也需要專門的機械或電子定向保持裝置；直線壓電電機加作動環(huán)的方案是近幾年的一種新方案，該方案雖然具有很高的定位精度，本身具備定位自鎖性等優(yōu)越性，但其也有一定的缺陷。這些缺陷包括其結構較復雜，是一種分體式的方案，所占用的空間體積較大，其對裝配和調(diào)試也有很高要求。另外，由于測地儀本身的空間的限制，其所能選用的直線電機體積較小，很難輸出較大的力，影響轉(zhuǎn)速，如果通過增加直線壓電電機的數(shù)量來增大輸出力，那么其對裝配和調(diào)試會提出更高的要求，另外對測地儀本身的內(nèi)部可裝配空間和整機的功耗都提出了要求。

縱上所述的各種方案的優(yōu)缺，我們會很容易的發(fā)現(xiàn)目前所有方案的缺點都非常的明顯甚至致命，均不能完全勝任測地儀設備對驅(qū)動的要求，因此需要一種更加適用于測地儀系統(tǒng)的驅(qū)動方案。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的技術問題是提供一種結構簡單、易于裝配的壓電驅(qū)動測地儀。

為解決上述技術問題，本實用新型提供的壓電驅(qū)動測地儀，包括：用于定位測地儀的基座、用于將光路向目標對準的探測頭、安裝支架和盤式壓電電機，所述基座與所述安裝支架之間設置豎軸，該豎軸的底端與所述基座樞接，以使所述安裝支架可隨所述豎軸相對于所述基座旋轉(zhuǎn)；所述安裝支架呈U型，所述探測頭的兩側對稱設置橫軸，各橫軸的相對內(nèi)側端與所述探測頭的兩側固定相連；所述安裝支架的底壁、和/或所述安裝支架的內(nèi)側壁設置盤式壓電電機，所述盤式壓電電機的輸出軸與所述豎軸、和/或所述橫軸固定相連，以使盤式壓電電機啟動時可驅(qū)動所述安裝支架和/或所述探測頭旋轉(zhuǎn)。

進一步，所述盤式壓電電機至少包括定子、轉(zhuǎn)子、輸出軸、底座，所述定子安裝在底座上，定子下表面粘貼有壓電陶瓷，所述轉(zhuǎn)子安裝在輸出軸上，以使所述定子下表面的壓電陶瓷通電后可驅(qū)動所述輸出軸旋轉(zhuǎn)。

進一步，壓電驅(qū)動測地儀還包括控制器，所述控制器與所述盤式壓電電機電連接，用于控制所述盤式壓電電機旋轉(zhuǎn)速度和方向。

進一步，壓電驅(qū)動測地儀還包括角度編碼器、中央控制器，所述橫軸、豎軸上分別設置所述角度編碼器，各角度編碼器與所述中央控制器電連接，用以給中央控制器提供軸偏移量信息，所述控制器與所述中央控制器電連接，用以將所述橫軸、豎軸的位置信息提供給所述控制器。

實用新型的技術效果：（1）本實用新型的壓電驅(qū)動測地儀，相對于現(xiàn)有技術，該測地儀采用的一體化設計的盤式壓電電機驅(qū)動，其體積小，裝配調(diào)試簡便，可利用壓電陶瓷的逆壓電效應和超聲振動驅(qū)動橫軸或豎軸轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)直接驅(qū)動，速度和位置控制性好，分頻率高；斷電自鎖，且能保持原有停止位置不動；不產(chǎn)生磁場，亦不受外界磁場干擾；能夠低噪聲運行；（2）盤式壓電電機的輸出軸直接裝配到測地儀的旋轉(zhuǎn)軸上，效率高，定位速度快，無回程誤差；（3）控制器可控制輸出軸進行順時針或逆時針運動，同時又具備斷電自鎖力功能，并長時間保持在一個位置；（4）盤式壓電電機具備安全的自鎖力，當外力大于安全自鎖力時，設備開始轉(zhuǎn)動，這種轉(zhuǎn)動不會損壞盤式壓電電機；（5）角度編碼器裝配在其測地儀的每個轉(zhuǎn)動軸上，每個軸系只裝配一個。該角度編碼器可同時給中央控制器和壓電驅(qū)動控制器提供轉(zhuǎn)軸位置信息。

附圖說明

下面結合說明書附圖對本實用新型作進一步詳細說明：

圖1是本實用新型壓電驅(qū)動測地儀的結構示意圖。

圖中：基座1，安裝支架2，探測頭3，測地儀4，橫軸5a，豎軸5b，第一盤式壓電電機6a，第二盤式壓電電機6b，控制器7，第一角度編碼器8a，第二角度編碼器8b，望遠鏡測試模塊9，中央控制器10。

具體實施方式

實施例1 如圖1所示，本實施例的壓電驅(qū)動測地儀，包括用于定位測地儀4的基座1、用于將光路向目標對準的探測頭3、安裝支架2；基座1與安裝支架2之間設置豎軸5b，該豎軸5b的底端與基座1樞接，安裝支架2的底壁設置第二盤式壓電電機6b，第二盤式壓電電機6b包括定子、轉(zhuǎn)子、輸出軸、底座和與底座連接的外殼，定子安裝在底座上，定子下表面粘貼有壓電陶瓷，壓電陶瓷的引線通過外殼與底座之間預留的縫隙引出；轉(zhuǎn)子安裝在輸出軸上，轉(zhuǎn)子上端粘貼有阻尼材料，轉(zhuǎn)子下端面粘貼有摩擦材料層并與定子接觸；輸出軸頂端通過上軸承安裝在外殼端蓋上，輸出軸下端通過下軸承定位在底座上。外殼與底座通過螺栓連接，并通過上軸承將預壓力施加到轉(zhuǎn)子上，以使定子下表面的壓電陶瓷通電后可驅(qū)動輸出軸旋轉(zhuǎn)。裝配時外殼底端經(jīng)螺栓與安裝支架2固定相連，輸出軸與豎軸5b的頂端固定相連，以使第二盤式壓電電機6b啟動后安裝支架2可隨豎軸5b相對于基座1旋轉(zhuǎn)，用以給安裝支架2相對基座1移動提供動力，同時其又給安裝支架2相對基座1靜止提供安全自鎖力。安裝支架2上設置控制器7（可選用單片機、ARM處理器、DSP處理器等作為控制器），該控制器7與第二盤式壓電電機6b電連接，用于控制第二盤式壓電電機6b旋轉(zhuǎn)速度和方向。第二角度編碼器8b裝配在豎軸5b和安裝支架2上，其可以測量出安裝支架2相對于基座1的移動量，第二角度編碼器8b與控制器電連接，以使第二角度編碼器8b測得的移動量可傳輸至控制器7。

安裝支架2呈U型，探測頭3的左右兩側對稱設置橫軸5a，各橫軸5a的相對內(nèi)側端與探測頭3的兩側固定相連，探測頭3左側橫軸的相對外側端與安裝支架2內(nèi)側壁樞接，該安裝支架2的右側內(nèi)側壁設置與第二盤式壓電電機6b結構相同的第一盤式壓電電機6a，該第一盤式壓電電機6a的外殼經(jīng)螺栓與安裝支架2的右側壁固定相連，輸出軸與探測頭3右側橫軸的相對外側端固定相連，以使第一盤式壓電電機6a啟動后探測頭3可隨橫軸5a相對于安裝支架2上下擺動，用以給探測頭3相對安裝支架2移動提供動力，同時其又給探測頭3相對安裝支架2靜止提供安全自鎖力。第一盤式壓電電機6a與控制器7電連接，用于控制第一盤式壓電電機6a旋轉(zhuǎn)速度和方向。第一角度編碼器8a裝配在橫軸5a和安裝支架2上，其可以測量出橫軸5a相對于安裝支架2的移動量，第一角度編碼器8a與控制器7電連接，以使第一角度編碼器8a測得的移動量可傳輸至控制器7。

中央控制器10裝配在安裝支架2上，其用于接收設備內(nèi)和設備外信號，望遠鏡測試模塊9裝配在探測頭3內(nèi)部，其用于測量目標物，并將測量值傳輸給中央控制器10。中央控制器10與控制器7電連接，以使控制器7可接收和執(zhí)行中央控制器10的控制驅(qū)動指令；依據(jù)驅(qū)動指令，在角度編碼器8a和8b的位置反饋信號的支持下，驅(qū)動盤式壓電電機6a和6b運動，從而實現(xiàn)測地儀4的移動。該驅(qū)動控制系統(tǒng)是一個閉環(huán)的控制系統(tǒng)，通過智能化的編程，其可以實現(xiàn)非常復雜的動作，從而實現(xiàn)測地儀4各種運動功能的實現(xiàn)。中央控制器10還可以與外界聯(lián)網(wǎng)通信，協(xié)同工作，在內(nèi)部控制設備的各個模塊按要求工作，保存設備的測量信息，并提供人機交互接口。

上述的盤式壓電電機可選用日本新生工業(yè)生產(chǎn)的型號為URS 60-S3的超聲電機或江蘇春生超聲電機生產(chǎn)的型號為TRUM-60-N-A的超聲電機。

使用時，本測地儀4按其功能的不同，可以同時有兩套軸系（橫軸5a，5b）和兩個驅(qū)動電機（8a,8b）,比如經(jīng)緯儀，也可以只具有一個軸系（橫軸5a或豎軸5b）和一個驅(qū)動電機（6a或6b）,比如水準儀，可根據(jù)應用場合的不同進行選裝。

顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而并非是對本實用新型的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而這些屬于本實用新型的精神所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型的保護范圍之中。