一種用于光電測(cè)距儀分辨力檢定的棱鏡自動(dòng)移位系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于測(cè)量?jī)x器技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種光電測(cè)距儀分辨力檢定裝置，特別是利用由步進(jìn)電機(jī)單元2、數(shù)字千分表4、單片機(jī)系統(tǒng)I組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)以在檢定過(guò)程中實(shí)現(xiàn)棱鏡的自動(dòng)精確移動(dòng)。
【背景技術(shù)】
[0002]光電測(cè)距儀和全站儀(測(cè)距部分)是一種被廣泛應(yīng)用于工程測(cè)量、控制測(cè)量、地球測(cè)量、地籍與房產(chǎn)測(cè)量、施工放樣、工業(yè)測(cè)量及近海定位等領(lǐng)域的高精度電子測(cè)量?jī)x器。作為一種在多種領(lǐng)域頻繁使用的長(zhǎng)度計(jì)量?jī)x器，為保證儀器測(cè)量精度需定期(每年)進(jìn)行檢定。
[0003]分辨力是指測(cè)距儀測(cè)距時(shí)能夠分辨的最小距離，是評(píng)價(jià)光電測(cè)距儀測(cè)距能力的重要參數(shù)。國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程JJG 703-2003《光電測(cè)距儀檢定規(guī)程》中明確將其列為必檢項(xiàng)目，并對(duì)檢定方法做出了規(guī)定將儀器照準(zhǔn)反射棱鏡標(biāo)志后重復(fù)測(cè)距，取10次讀數(shù)求其平均值為測(cè)距值。測(cè)距由檢驗(yàn)臺(tái)的零點(diǎn)位置開(kāi)始，等間隔移動(dòng)反射棱鏡10次，每次移動(dòng)間隔為 1.lmm，，。
[0004]目前國(guó)內(nèi)的相關(guān)計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)均按照規(guī)程的要求在相距約30m的位置分別架設(shè)待檢儀器及導(dǎo)軌，并將棱鏡放置于可沿導(dǎo)軌移動(dòng)的工作臺(tái)上，通過(guò)移動(dòng)工作臺(tái)來(lái)移動(dòng)棱鏡，工作臺(tái)的移動(dòng)主要有以下兩種方法:
[0005]1、人工移動(dòng):以千分表為基準(zhǔn)，將千分表固定在導(dǎo)軌上并使千分表的測(cè)桿沿導(dǎo)軌方向與工作臺(tái)相接觸，每次均由人工按照千分表的示值用手推動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)1.1mm。此方法目前被廣泛使用，但由人工瞄準(zhǔn)千分表進(jìn)行定位，檢定時(shí)需要二人配合工作，同時(shí)由于瞄準(zhǔn)次數(shù)較多、工作量大，且測(cè)量過(guò)程可能會(huì)受人為因素影響，導(dǎo)致棱鏡移動(dòng)精度低、檢定效率差。
[0006]2、自動(dòng)移動(dòng):以激光干涉儀作為長(zhǎng)度基準(zhǔn)，利用自動(dòng)化裝置實(shí)現(xiàn)棱鏡的移動(dòng)。這種方式目前被國(guó)家光電測(cè)距儀檢測(cè)中心、西安理工大學(xué)等機(jī)構(gòu)研發(fā)和使用，該方式由于采用了高精度的激光干涉儀實(shí)時(shí)定位技術(shù)和自動(dòng)化控制技術(shù)，具有棱鏡移動(dòng)精度高、重復(fù)性好、不受人為因素干擾的優(yōu)點(diǎn)，可有效地提高檢定精度和效率。但激光干涉儀價(jià)格十分昂貴，維護(hù)成本極高，該方式不易于被推廣使用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種精度和自動(dòng)化程度高、成本低且可溯源的用于光電測(cè)距儀分辨力檢定的棱鏡自動(dòng)移位系統(tǒng)，以提高光電測(cè)距儀的檢定效率及精度。
[0008]為了達(dá)到以上目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:
[0009]一種用于測(cè)距儀分辨力檢定的棱鏡自動(dòng)移位系統(tǒng)，包括導(dǎo)軌，導(dǎo)軌一端通過(guò)固定座安裝有數(shù)字千分表和步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)軸與滾動(dòng)絲杠固定連接，導(dǎo)軌上同時(shí)放置有作為滑動(dòng)工作臺(tái)的棱鏡車，與滾動(dòng)絲杠配合的螺母固定安裝在棱鏡車上，棱鏡車上同時(shí)固定安裝有棱鏡，所述數(shù)字千分表的測(cè)桿與導(dǎo)軌平行，測(cè)桿觸頭與棱鏡車的端部緊密接觸。
[0010]所述的步進(jìn)電機(jī)和數(shù)字千分表分別與單片機(jī)系統(tǒng)連接。
[0011]所述的單片機(jī)系統(tǒng)具有無(wú)線通信模塊，所述的無(wú)線通信模塊通過(guò)315MHz信號(hào)連接至遙控器。
[0012]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0013]與傳統(tǒng)方法相比，本實(shí)用新型利用步進(jìn)電機(jī)控制棱鏡移動(dòng)、采用數(shù)字千分表對(duì)移動(dòng)距離進(jìn)行測(cè)量，可有效避免人工手扶棱鏡瞄準(zhǔn)千分表時(shí)引入的誤差；同時(shí)數(shù)字千分表與激光干涉儀相比，在保證溯源性和精度的同時(shí)也能很大程度地降低裝置的使用成本和維護(hù)成本。
[0014]本實(shí)用新型的優(yōu)勢(shì)在于檢定裝置中的棱鏡移動(dòng)精度高、成本低、實(shí)用性強(qiáng)、且系統(tǒng)具有可溯源性；將其用于光電測(cè)距儀分辨力檢定滿足國(guó)家檢定規(guī)程的技術(shù)要求，可極大地提高光電測(cè)距儀分辨力檢定效率和精度，減小人為因素對(duì)測(cè)量過(guò)程的影響。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型的總體構(gòu)成框圖；
[0016]圖2是本實(shí)用新型的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下結(jié)合實(shí)施例及其附圖2對(duì)本實(shí)用新型作更進(jìn)一步說(shuō)明。
[0018]如圖2所示，用于測(cè)距儀分辨力檢定的棱鏡自動(dòng)移位系統(tǒng)，包括導(dǎo)軌1，導(dǎo)軌一端通過(guò)固定座2安裝有數(shù)字千分表3和步進(jìn)電機(jī)4，步進(jìn)電機(jī)軸與滾動(dòng)絲杠5固定連接，導(dǎo)軌上同時(shí)放置有作為滑動(dòng)工作臺(tái)的棱鏡車6，與滾動(dòng)絲杠配合的螺母7固定安裝在棱鏡車6上，棱鏡車6上同時(shí)固定安裝有棱鏡8，所述數(shù)字千分表3的測(cè)桿9與導(dǎo)軌I平行，測(cè)桿觸頭10與棱鏡車6的端部緊密接觸。
[0019]所述的步進(jìn)電機(jī)和數(shù)字千分表分別與單片機(jī)系統(tǒng)連接。
[0020]所述的單片機(jī)系統(tǒng)具有無(wú)線通信模塊，所述的無(wú)線通信模塊通過(guò)315MHz信號(hào)連接至遙控器。
[0021]所述滾動(dòng)絲杠與螺母裝配并可作適當(dāng)微調(diào)，以保證當(dāng)步進(jìn)電機(jī)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可由螺母帶動(dòng)棱鏡車沿導(dǎo)軌方向移動(dòng)；同時(shí)保證數(shù)字千分表的測(cè)桿觸頭在棱鏡車于有效范圍內(nèi)移動(dòng)時(shí)可以與棱鏡車保持接觸，而且數(shù)字千分表測(cè)桿方向與棱鏡車運(yùn)動(dòng)方向平行，故能精確表示棱鏡在導(dǎo)軌方向的移動(dòng)距離。
[0022]如圖1所示，所述的棱鏡自動(dòng)移位系統(tǒng)以單片機(jī)系統(tǒng)為控制核心，通過(guò)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)單元帶動(dòng)絲桿副控制棱鏡運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(即棱鏡車與棱鏡)的移動(dòng)，再由數(shù)字千分表將棱鏡車的相對(duì)位移反饋至單片機(jī)系統(tǒng)，由此形成閉環(huán)控制及精細(xì)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)光電測(cè)距儀檢定過(guò)程中棱鏡的自動(dòng)精確移位。
[0023]所述的單片機(jī)系統(tǒng)包括采用C8051R)21處理器的單片機(jī)模塊和無(wú)線通信模塊，其中所述的單片機(jī)模塊具有多個(gè)1接口和一個(gè)RS232協(xié)議接口。
[0024]所述的無(wú)線通信模塊通過(guò)1 口連接至單片機(jī)模塊，并通過(guò)315MHz信號(hào)接收遙控器發(fā)出的指令。
[0025]所述的步進(jìn)電機(jī)單元包括與步進(jìn)電機(jī)相連以用作傳動(dòng)的絲杠、步進(jìn)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。所述的絲杠為外徑12mm導(dǎo)程4mm的滾珠絲杠，有效長(zhǎng)度為125mm。所述的步進(jìn)電機(jī)為42BYGH33型。所述的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與步進(jìn)電機(jī)相配套，工作于2細(xì)分工作方式，即步距角為0.9°，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器可接收單片機(jī)1接口發(fā)出的控制指令從而決定步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的步數(shù)及速度。
[0026]所述的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)包括安裝著棱鏡的滑動(dòng)工作臺(tái)及條形導(dǎo)軌，步進(jìn)電機(jī)固定于條形導(dǎo)軌上，滑動(dòng)工作臺(tái)可延導(dǎo)軌方向滑動(dòng)，滑動(dòng)工作臺(tái)中固定裝配有與步進(jìn)電機(jī)T型絲杠相配套的T型螺母。
[0027]所述的數(shù)字千分表為精度可達(dá)±5 μπι的可通信數(shù)字千分表，測(cè)桿長(zhǎng)度為25.4mm，可通過(guò)RS232接口協(xié)議實(shí)時(shí)向單片機(jī)系統(tǒng)發(fā)送測(cè)量數(shù)據(jù)，數(shù)字千分表每秒可傳輸約4?8組測(cè)量數(shù)據(jù)。數(shù)字千分表固定于條形導(dǎo)軌上，測(cè)桿方向與導(dǎo)軌方向平行，且測(cè)桿的觸頭與滑動(dòng)工作臺(tái)相連接。
[0028]本實(shí)用新型在用于光電測(cè)距儀分辨力檢定裝置時(shí)的工作過(guò)程如下:
[0029]操作人員通過(guò)遙控器向無(wú)線通信模塊發(fā)送“棱鏡移動(dòng)1.1_”的命令，并由無(wú)線通信模塊轉(zhuǎn)碼為1信號(hào)。單片機(jī)模塊通過(guò)1 口接收到此指令后計(jì)算出絲杠需要相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)，換算方法為:由于使用步進(jìn)電機(jī)工作的步距角為0.9°，則絲杠旋轉(zhuǎn)一周所需步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)數(shù)為400步，而因絲杠的導(dǎo)程為4mm，則步進(jìn)電機(jī)每步對(duì)應(yīng)棱鏡移動(dòng)的距離為
0.0lmm,因此棱鏡移動(dòng)1.1mm,步進(jìn)電機(jī)需步進(jìn)110步。
[0030]考慮到步進(jìn)電機(jī)的失步、過(guò)沖等現(xiàn)象，為提高棱鏡移動(dòng)速度，每次棱鏡移動(dòng)均先通過(guò)步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)110步，再根據(jù)千分表反饋的測(cè)量數(shù)據(jù)由步進(jìn)電機(jī)以步為單位進(jìn)行精確調(diào)整，以確保棱鏡移動(dòng)一次的距離精度達(dá)到± 10 μ m，時(shí)間控制在Is以內(nèi)。
[0031]以上實(shí)施例僅為本實(shí)用新型其中的一種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于光電測(cè)距儀分辨力檢定的棱鏡自動(dòng)移位系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括導(dǎo)軌，導(dǎo)軌一端通過(guò)固定座安裝有數(shù)字千分表和步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)軸與滾動(dòng)絲杠固定連接，導(dǎo)軌上同時(shí)放置有作為滑動(dòng)工作臺(tái)的棱鏡車，與滾動(dòng)絲杠配合的螺母固定安裝在棱鏡車上，棱鏡車上同時(shí)固定安裝有棱鏡，所述數(shù)字千分表的測(cè)桿與導(dǎo)軌平行，測(cè)桿觸頭與棱鏡車的端部緊???接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光電測(cè)距儀分辨力檢定的棱鏡自動(dòng)移位系統(tǒng)，其特征在于所述的數(shù)字千分表和步進(jìn)電機(jī)分別與單片機(jī)系統(tǒng)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于光電測(cè)距儀分辨力檢定的棱鏡自動(dòng)移位系統(tǒng)，其特征在于所述的單片機(jī)系統(tǒng)具有無(wú)線通信模塊，所述的無(wú)線通信模塊通過(guò)315MHz信號(hào)連接至遙控器。
【專利摘要】一種用于光電測(cè)距儀分辨力檢定的棱鏡自動(dòng)移位系統(tǒng)，包括導(dǎo)軌，導(dǎo)軌一端通過(guò)固定座安裝有數(shù)字千分表和步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)軸與滾動(dòng)絲杠固定連接，導(dǎo)軌上同時(shí)放置有作為滑動(dòng)工作臺(tái)的棱鏡車，與滾動(dòng)絲杠配合的螺母固定安裝在棱鏡車上，棱鏡車上同時(shí)固定安裝有棱鏡，所述數(shù)字千分表的測(cè)桿與導(dǎo)軌平行，測(cè)桿觸頭與棱鏡車的端部緊密接觸。步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)棱鏡車移動(dòng)，進(jìn)而通過(guò)數(shù)字千分表將棱鏡的位移反饋至單片機(jī)系統(tǒng)，由此形成閉環(huán)控制及精細(xì)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)光電測(cè)距儀檢定過(guò)程中棱鏡的自動(dòng)精確移位。本實(shí)用新型的棱鏡移動(dòng)精度高、成本低、實(shí)用性強(qiáng)、且系統(tǒng)具有可溯源性，可極大地提高光電測(cè)距儀分辨力檢定效率，減小人為因素對(duì)測(cè)量過(guò)程的影響。
【IPC分類】G01C25-00
【公開(kāi)號(hào)】CN204612725
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520146875
【發(fā)明人】趙立軍, 程增杰, 李文一, 蘇國(guó)營(yíng), 馬慶尊, 韓勇, 張晶
【申請(qǐng)人】中國(guó)地震局第一監(jiān)測(cè)中心
【公開(kāi)日】2015年9月2日
【申請(qǐng)日】2015年3月16日