CN111912358B - 一种高精度倾角传感器标定装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度倾角传感器标定装置及其控制方法，涉及传感器测量技术领域，包括旋转安装台、同步带减速传动组件、磁栅测量系统、驱动组件、电机、导电滑环、控制板及专用控制软件系统，同步带减速传动组件包括小带轮、皮带、大带轮及深沟球轴承，磁栅测量系统包括磁栅读头和圆环光栅尺，驱动组件包括驱动器和控制板，电机、导电滑环、驱动器、圆环光栅尺及磁栅读头均电性连接至控制板，控制板与专用控制软件系统电性连接，通过本发明的技术方案，能够高效地标定倾角传感器，其中磁栅测量系统的分辨率可以达到0.00137°，本发明的专用控制软件系统，简化了标定工作，具有结构设计合理，精度高、稳定性好及操作简便的优点。

Description

一种高精度倾角传感器标定装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及传感器测量技术领域，具体涉及一种高精度倾角传感器标定装置及其控制方法。

背景技术

倾角传感器的倾角标定过程是其在使用之前重要且不可缺少的一个环节，实验人员需要通过使用相应测量装置进行标定。目前常规标定装置精度低，稳定性差，且操作过程复杂繁琐，不能满足高精度、高灵敏度倾角传感器的标定工作。

发明内容

鉴于现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种高精度倾角传感器标定装置及其控制方法，能够满足高精度、高灵敏度倾角传感器的标定工作，具有高精度、高稳定性，操作简便等优点。

所述的一种高精度倾角传感器标定装置，其特征在于包括整机壳体与专用控制软件系统，所述整机壳体包括上壳体与设置于上壳体底部的下壳体，所述上壳体与下壳体固定连接，所述上壳体的顶部设有旋转安装台，所述旋转安装台设有一组螺纹通孔，且其中心设有第一凸台，所述第一凸台的中心设有一组镂空槽，所述旋转安装台的底部设有同步带减速传动组件，所述同步带减速传动组件包括小带轮、皮带、大带轮及深沟球轴承，所述旋转安装台的底部设有下凸台，上壳体的顶端设有与下凸台大小相匹配的深沟球轴承，所述下凸台设置于深沟球轴承内，所述大带轮的中间设有中心通孔，且其一侧面设有与深沟球轴承大小相匹配的第二凸台，所述第二凸台安装于深沟球轴承中，所述深沟球轴承与旋转安装台和大带轮固定连接，靠近大带轮，所述上壳体内部与下壳体内部之间设有电机，所述电机的轴端固定设有小带轮，所述小带轮与大带轮通过皮带相啮合，所述中心通孔内设有导电滑环，所述大带轮的另一侧设有圆环槽，所述圆环槽内设有圆环光栅尺，配合圆环光栅尺，所述上壳体内部设有磁栅读头，靠近电机，所述上壳体内部和下壳体内部之间的中心处设有驱动组件，所述驱动组件包括驱动器和与驱动器电性连接的控制板，所述电机与驱动器电性连接至控制板，所述导电滑环和磁栅读头均电性连接至控制板，所述控制板与专用控制软件系统电性连接。

所述的一种高精度倾角传感器标定装置，其特征在于包括轴承安装槽，所述上壳体的顶端设有与深沟球轴承大小相匹配的轴承安装槽，所述深沟球轴承设置于轴承安装槽内。

所述的一种高精度倾角传感器标定装置，其特征在于包括电机安装板和驱动器安装板，所述电机安装板设置于靠近大带轮的上壳体内部，所述电机安装于电机安装板，所述驱动器安装板设置于上壳体的内部靠近底部中心处，所述驱动器安装于驱动器安装板。

所述的一种高精度倾角传感器标定装置，其特征在于包括磁栅读头安装板，所述磁栅读头安装板设置于上壳体内部，所述磁栅读头安装于磁栅读头安装板，所述磁栅读头与圆环光栅尺之间的距离至少为2-5mm。

所述的一种高精度倾角传感器标定装置，其特征在于包括地脚螺纹孔，所述下壳体底面四个角的位置设有地脚螺纹孔。

所述的一种高精度倾角传感器标定装置，其特征在于包括控制器接口，所述上壳体与专用控制软件系统的对应位置设有控制器接口，所述控制板与专用控制软件系统通过控制器接口电性连接。

所述的一种高精度倾角传感器标定装置，其特征在于所述圆环槽的大小与圆环光栅尺的大小相匹配。

所述的一种高精度倾角传感器标定装置，其特征在于所述上壳体与下壳体通过螺栓固定，所述深沟球轴承与旋转安装台和大带轮通过螺栓连接。

所述装置的控制方法，其特征在于包括如下具体步骤：

1）首先将待标定的倾角传感器安装于旋转安装台，且将其与导电滑环电性连接，打开专用控制软件系统，进行预热；

2）待步骤1）的系统稳定后，通过专用控制软件系统控制电机启动，电机转动带动小带轮转动，小带轮转动带动皮带转动，皮带转动带动大带轮转动，大带轮带动深沟球轴承旋转，深沟球轴承带动旋转安装台转动，旋转安装台带动待标定的倾角传感器转动，在圆环光栅尺和磁栅读头的配合下检测待标定的倾角传感器运行过程中的数据；

3）待步骤2）检测完成后，将检测到的数据传输至控制板，控制板初步处理数据，将初步处理的数据传输至专用控制软件系统进行分析处理，专用控制软件系统显示相关数据，记录数据及处理数据，即完成倾角传感器的标定。

所述的控制方法，其特征在于所述步骤1）中将待标定的倾角传感器安装于旋转安装台的第一凸台的边缘处，根据待标定的倾角传感器的尺寸，选择与其尺寸相匹配的螺纹通孔进行固定。

与现有技术相比较，本发明的有益效果：

1）采用本发明的技术方案，能够高效地标定倾角传感器；

2）本发明的磁栅测量系统的分辨率可以达到0.00137°，完全满足高精度、高分辨率倾角传感器的标定工作要求，标定过程更稳定，标定结果更精确；

3）本发明的专用控制软件系统，能够实时监测装置的运行状态，简化了标定工作；

4）本发明装置具有结构设计合理，精度高、稳定性好及操作简便的优点。

附图说明

图1为本发明装置的立体结构示意图；

图2为本发明装置的剖视结构示意图；

图3为本发明装置的俯视结构示意图；

图4为本发明装置的控制软件UI界面示意图。

图中：1-旋转安装台；11-第一凸台；12-螺纹通孔；13-下凸台；2-上壳体；21-电机安装板；22-轴承安装槽；23-电机电源接口；24-驱动器接口；25-控制器接口；3-下壳体；31-地脚螺纹通孔；41-小带轮；42-皮带；43-大带轮；431-第二凸台；432-圆环槽；433-中心通孔；44-深沟球轴承；5-电机；6-磁栅测量系统；61-磁栅读头；62-圆环光栅尺；63-磁栅读头安装板；7-驱动组件；71-驱动器；72-驱动器安装板；73-控制板；8-导电滑环；9-专用控制软件系统。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，但本发明所保护的范围不限于所述范围。

如图1-4所示，一种高精度倾角传感器标定装置，包括整机壳体与专用控制软件系统9，整机壳体包括上壳体2与设置于上壳体2底部的下壳体3，上壳体2与下壳体3通过螺栓固定连接，上壳体2的顶部设有旋转安装台1，旋转安装台1设有一组供待标定角度倾角传感器安装的螺纹通孔12，且其中心设有第一凸台11，第一凸台11的中心设有一组镂空槽，本实施例中螺纹通孔12的个数为48个，镂空槽为方形且其个数为2个，本实施例设置的镂空槽用于待标定倾角传感器的接线穿过。

本发明的一种高精度倾角传感器标定装置，旋转安装台1的底部设有同步带减速传动组件，同步带减速传动组件包括小带轮41、皮带42、大带轮43及深沟球轴承44，旋转安装台1的底部设有与深沟球轴承44大小相匹配的下凸台13，上壳体2的顶端设有与深沟球轴承44大小相匹配的轴承安装槽22，深沟球轴承44设置于轴承安装槽22内，下凸台13设置于深沟球轴承44内，大带轮43的中间设有中心通孔433，且其一侧面设有与深沟球轴承44大小相匹配的第二凸台431，第二凸台431安装于深沟球轴承44中，深沟球轴承44与旋转安装台1和大带轮43通过螺栓固定连接，从而实现旋转安装台1无轴式地转动，与传统采用轴的方式相比较，本发明采用无轴式转动，避免了蜗轮蜗杆或齿轮与轴的间隙对精度的影响，同时使用同步带传动消除了涡轮蜗杆或齿轮传动的齿间间隙对精度的影响，无轴式设计结构紧凑，有效降低整机尺寸大小，使其方便携带。

本发明的一种高精度倾角传感器标定装置，大带轮43的中心通孔433内设有导电滑环8，导电滑环8通过螺钉安装于大带轮43的中心通孔433，大带轮43的另一侧设有圆环槽432，圆环槽432内设有圆环光栅尺62，配合圆环光栅尺62，上壳体2的内部设有磁栅读头安装板63，磁栅读头安装板63上设有磁栅读头61，磁栅读头61与磁栅读头安装板63通过螺钉固定连接，磁栅读头61与圆环光栅尺62之间的距离至少为2-5mm，磁栅读头61与圆环光栅尺62构成了磁栅测量系统6，本发明设置的磁栅读头61主要是在圆环光栅尺62的配合下读取大带轮43带动旋转安装台1时的运动状态参数。

本发明的一种高精度倾角传感器标定装置，上壳体2内靠近底部中心处设有驱动器安装板72，驱动器安装板72上设有驱动器71和与驱动器71电性连接的控制板73，驱动器71、驱动器安装板72及控制板73构成了驱动组件7，靠近大带轮43的上壳体2内部设有电机安装板21，电机5安装于电机安装板21且固定于上壳体2的内部，电机5与驱动器71电性连接至控制板73，导电滑环8和磁栅读头61均电性连接至控制板73，控制板73与专用控制软件系统9电性连接，上壳体2设有与专用控制软件系统9相配合的控制器接口25，控制板73与专用控制软件系统9通过控制器接口25电性连接，本发明设计的专用控制软件系统9，能够实时监测本装置的运行状态，简化了标定工作。

本发明的一种高精度倾角传感器标定装置，包括电机电源接口23和驱动器接口24，紧邻控制器接口25，上壳体2设有电机电源接口23和驱动器接口24，电机5通过电机电源接口23与电源电性连接，驱动器71通过驱动器接口24与电源电性连接。

本发明的一种高精度倾角传感器标定装置，包括地脚螺纹通孔31，下壳体3底面四个角的位置设有地脚螺纹孔，本实施例设置的地脚螺纹通孔31，主要用于整机安装固定。

具体控制方法：首先将待标定的倾角传感器安装于旋转安装台1，且将其与导电滑环8电性连接，打开专用控制软件系统9，进行预热。

待系统稳定后，通过专用控制软件系统9使得电机5启动，电机5转动带动小带轮41转动，小带轮41转动带动皮带42转动，皮带42转动带动大带轮43转动，大带轮43带动深沟球轴承44旋转，深沟球轴承44带动旋转安装台1转动，旋转安装台1带动待标定的倾角传感器转动，在圆环光栅尺62和磁栅读头61的配合下检测待标定的倾角传感器运行过程中的参数。

最后待检测完成后，将检测到的数据传输至控制板73，控制板73将数据作初步的处理，将初步处理的数据传输至专用控制软件系统9进行分析处理，专用控制软件系统9显示相关数据，记录数据及处理数据，即完成倾角传感器的标定。

Claims (8)

1.一种高精度倾角传感器标定装置，其特征在于包括整机壳体与专用控制软件系统（9），所述整机壳体包括上壳体（2）与设置于上壳体（2）底部的下壳体（3），所述上壳体（2）与下壳体（3）固定连接，所述上壳体（2）的顶部设有旋转安装台（1），所述旋转安装台（1）设有一组螺纹通孔（12），且其中心设有第一凸台（11），所述第一凸台（11）的中心设有一组镂空槽，所述旋转安装台（1）的底部设有同步带减速传动组件，所述同步带减速传动组件包括小带轮（41）、皮带（42）、大带轮（43）及深沟球轴承（44），所述旋转安装台（1）的底部设有下凸台（13），上壳体（2）的顶端设有与下凸台（13）大小相匹配的深沟球轴承（44），所述下凸台（13）设置于深沟球轴承（44）内，所述大带轮（43）的中间设有中心通孔（433），且其一侧面设有与深沟球轴承（44）大小相匹配的第二凸台（431），所述第二凸台（431）安装于深沟球轴承（44）中，所述深沟球轴承（44）与旋转安装台（1）和大带轮（43）固定连接，靠近大带轮（43），所述上壳体（2）内部与下壳体（3）内部之间设有电机（5），所述电机（5）的轴端固定设有小带轮（41），所述小带轮（41）与大带轮（43）通过皮带（42）相啮合，所述中心通孔（433）内设有导电滑环（8），所述大带轮（43）的另一侧设有圆环槽（432），所述圆环槽（432）内设有圆环光栅尺（62），配合圆环光栅尺（62），所述上壳体（2）内部设有磁栅读头（61），靠近电机（5），所述上壳体（2）内部和下壳体内部之间的中心处设有驱动组件（7），所述驱动组件（7）包括驱动器（71）和与驱动器（71）电性连接的控制板（73），所述电机（5）与驱动器（71）电性连接至控制板（73），所述导电滑环（8）和磁栅读头（61）均电性连接至控制板（73），所述控制板（73）与专用控制软件系统（9）电性连接；

包括轴承安装槽（22），所述上壳体（2）的顶端设有与深沟球轴承（44）大小相匹配的轴承安装槽（22），所述深沟球轴承（44）设置于轴承安装槽（22）内；

包括电机安装板（21）和驱动器安装板（72），所述电机安装板（21）设置于靠近大带轮（43）的上壳体（2）内部，所述电机（5）安装于电机安装板（21），所述驱动器安装板（72）设置于上壳体（2）的内部靠近底部中心处，所述驱动器（71）安装于驱动器安装板（72）。

2.根据权利要求1所述的一种高精度倾角传感器标定装置，其特征在于包括磁栅读头安装板（63），所述磁栅读头安装板（63）设置于上壳体（2）内部，所述磁栅读头（61）安装于磁栅读头安装板（63），所述磁栅读头（61）与圆环光栅尺（62）之间的距离至少为2-5mm。

3.根据权利要求1所述的一种高精度倾角传感器标定装置，其特征在于包括地脚螺纹通孔（31），所述下壳体（3）底面四个角的位置设有地脚螺纹通孔（31）。

4.根据权利要求1所述的一种高精度倾角传感器标定装置，其特征在于包括控制器接口（25），所述上壳体（2）与专用控制软件系统（9）的对应位置设有控制器接口（25），所述控制板（73）与专用控制软件系统（9）通过控制器接口（25）电性连接。

5.根据权利要求1所述的一种高精度倾角传感器标定装置，其特征在于所述圆环槽（432）的大小与圆环光栅尺（62）的大小相匹配。

6.根据权利要求1所述的一种高精度倾角传感器标定装置，其特征在于所述上壳体（2）与下壳体（3）通过螺栓固定，所述深沟球轴承（44）与旋转安装台（1）和大带轮（43）通过螺栓连接。

7.一种如权利要求1所述装置的控制方法，其特征在于包括如下具体步骤：

1）首先将待标定的倾角传感器安装于旋转安装台（1），且将其与导电滑环（8）电性连接，打开专用控制软件系统（9），进行预热；

2）待步骤1）的系统稳定后，通过专用控制软件系统（9）控制电机（5）启动，电机（5）转动带动小带轮（41）转动，小带轮（41）转动带动皮带（42）转动，皮带（42）转动带动大带轮（43）转动，大带轮（43）带动深沟球轴承（44）旋转，深沟球轴承（44）带动旋转安装台（1）转动，旋转安装台（1）带动待标定的倾角传感器转动，在圆环光栅尺（62）和磁栅读头（61）的配合下检测待标定的倾角传感器运行过程中的数据；

3）待步骤2）检测完成后，将检测到的数据传输至控制板（73），控制板（73）初步处理数据，将初步处理的数据传输至专用控制软件系统（9）进行分析处理，专用控制软件系统（9）显示相关数据，记录数据及处理数据，即完成倾角传感器的标定。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于所述步骤1）中将待标定的倾角传感器安装于旋转安装台（1）的第一凸台（11）的边缘处，根据待标定的倾角传感器的尺寸，选择与其尺寸相匹配的螺纹通孔（12）进行固定。