一种自动调平装置及其调平方法与流程

1.本发明涉及调平领域，具体是一种自动调平装置及其调平方法。


背景技术：

2.目前，对于需要在野外或者其他复杂地形条件下工作的武器作战平台，为了保证设备的正常工作，减少误差，均要求设备具有良好的水平度。现有的调平装置的调平方式有多种，包括手动机械、气动、液压、电动等方式。人工手动机械调平装置在调节水平过程中，存在调节时间长和精度低的等问题，不利于设备保持较高精度的水平度要求；气动、液压等调平则需要配备其他的相应设备，增加设备整体体积和重量，不符合设备小型化要求。申请人提出一种采用电动方式的自动调平装置，以解决上述问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种自动调平装置及其调平方法，具有适应范围广泛、反应灵敏、运行可靠、便于控制等优点，能够实现水平自动调平。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
5.一种自动调平装置，包括通过底板、盖板及若干侧盖板围拢固定构成的壳体，所述壳体内周向均匀布置有至少三个电动伸缩装置，每个电动伸缩装置的伸缩端均活动连接有支腿，所述支腿的底端与底板转动连接，并跟随电动伸缩装置的伸出行程切换与底板的倾斜角度；所述壳体内还安装有水平传感器，所述水平传感器、电动伸缩装置均与控制单元连接。
6.在一些实施例中，所述电动伸缩装置为电动推杆。
7.在一些实施例中，所述电动伸缩装置的顶端与所述盖板通过转动轴转动固定连接。
8.在一些实施例中，所述盖板上方还安装有基板，所述盖板底面固定有驱动装置，所述驱动装置与基板连接固定并驱使基板绕其自身中心轴线旋转。
9.在一些实施例中，所述电动推杆的伸缩端与所述支腿通过销轴转动连接。
10.在一些实施例中，所述支腿朝向电动伸缩装置的表面上沿长度方向滑动连接有滑块，所述电动伸缩装置的伸缩端与滑块活动固定。
11.一种自动调平装置的调平方法，包括以下步骤：
12.步骤1：调平装置放置在地面，开启各电动伸缩装置，使各支腿均与地面接触受力，调平装置处于倾斜状态；
13.步骤2：以各支腿与底板的连接点为基点，水平传感器采集获取各基点连线沿x、y正交方向投影到水平面的x倾角与y倾角，所述水平传感器将各倾角数据发送到控制单元；
14.步骤3：控制单元根据倾角数据判断从最高点到最低点的支腿，以最高点的支腿为水平基点，计算其他支腿相对最高点支腿需抬起的角度与高度；
15.步骤4,：控制单元构建单基点调平模型，调用储存的支腿的长度、电动伸缩装置的
伸缩长度、支腿与底板连接的长度，并结合倾角数据计算各基点调整到水平面时电动伸缩装置需伸出的长度；
16.步骤5：控制单元发出指令，控制电动伸缩装置按照计算值调整伸出行程；
17.步骤6：重复步骤2
‑
5，直至水平传感器检测盖板处于水平状态为止。
18.有益效果：本发明提供了一种小型化的自动调平装置及配套使用的调平方法，具有小体积、重量轻、易于携带、高精度的优点。
附图说明
19.图1为本发明的支腿展开时的结构示意图；
20.图2为本发明的支腿展开时的内部示意图；
21.图3为本发明电动伸缩装置不伸出时的结构示意图；
22.图4为本发明在调平装置倾斜时对底板的结构分析图；
23.图5为本发明在调平装置倾斜时对某一支腿的角度分析图；
24.图6为本发明在调平装置调平时对某一支腿的角度分析图。
25.图中：1
‑
底板；2
‑
盖板；3
‑
侧盖板；4
‑
电动伸缩装置；5
‑
支腿；6
‑
基板；7
‑
转动轴；8
‑
销轴；9
‑
侧支撑板；10
‑
防护板；11
‑
连接板；12
‑
凸块。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.一种自动调平装置，包括通过底板1、盖板2及若干侧盖板3围拢固定构成的壳体。壳体内周向均匀布置有至少三个电动伸缩装置4，用以维持壳体的整体平衡和能够起到水平的调节。本实施方式以电动伸缩装置4的数量为4个为例，每个电动伸缩装置4的伸缩端均活动连接有支腿5，支腿5的底端与底板1通过转轴转动连接，并跟随电动伸缩装置4的伸出行程切换与底板1的倾斜角度。
28.图1所示为各个电动伸缩装置4伸出时支腿5的展开图，支腿5的数量与电动伸缩装置4的数量对应一致。为了增加壳体强度并便于安装制作，底板1上方固定八块侧支撑板9，侧支撑板9的上方端部固定在盖板2上，使侧支撑板9构成骨架式结构。侧盖板3的数量为四块，通过螺栓间隔固定在相邻两个侧支撑板9的外侧表面。由于电动伸缩装置4周向均匀布置，侧盖板3与支腿5交错设置，便于电动伸缩装置4伸出时壳体整体的水平调节。如图3所示，当电动伸缩装置4不伸出时，各支腿5与侧盖板3配合使壳体形成封闭的结构，支腿5的上端部外侧壁上设有凸块，用于方便与地面接触。
29.可选地，电动伸缩装置4的伸缩端与支腿5通过销轴8转动连接。
30.可选地，支腿5朝向电动伸缩装置4的表面上沿长度方向滑动连接有滑块，电动伸缩装置4的伸缩端与滑块活动固定。
31.本实施例中，电动伸缩装置4为电动推杆。电动推杆的电机可以提供足够的动力，通过电机带动丝杆保证在调平过程中设备平稳、精准，而且市场上电动推杆的技术成熟，各
种型号可选，因此作为优选方案。本实施方式中电动推杆信号的分辨率表示为0.1mm/bit，电动推杆可工作的宽温环境为(
‑
40℃～85℃)，能适应复杂的工作环境，可靠性高。如图2所示，盖板2的上表面安装有多组轴座，电动推杆的顶端通过转动轴7转动固定在一组轴座内，以便在电动推杆的伸缩端伸出、缩回时，实现支腿向外展开和向内收拢。
32.为了在调平后的壳体上安装作战平台等装置，盖板2上方安装有基板6，盖板2底面固定有电机等驱动装置，驱动装置的驱动轴上设置有主齿轮，盖板2上也安装有减速齿轮等与主齿轮啮合，驱动装置的动力传递到齿轮机构，基板6通过齿轮结构绕其自身中心轴线旋转。为了防尘防水及防止齿轮为人体造成伤害，盖板2的上方还设置有防护板10，盖板2的外侧向上延伸有连接板11与防护板10固定，防护板10分为两块，覆盖在连接板11的上端部。
33.本实施例中，支腿5及盖板2上均安装有多个高精度的水平传感器，水平传感器、电动伸缩装置4均与控制单元电连接。本技术的调平装置具有手动/自动两种操作方式，即“一键调平”或“点动调平”功能，可操作性强。
34.当调平装置放置在指定区域，当地面不平整时，则需要启动调平程序，设备将自动完成调平工作。具体地，调平方法包括以下步骤：
35.步骤1：开启各电动伸缩装置4，使各支腿5均处于与地面接触受力的状态，调平装置的底板1、盖板2均处于倾斜状态；
36.步骤2：启动调平程序后，如图4所示，以各支腿5与底板1的连接点为基点，由于电动伸缩装置与支腿的数量均为4个，底板1与各支腿5的结构支撑点为正四边形，设边长为e，则斜对角边为假设四边形各个角分别为a、b、c、d，其中，a、b、c、d分别对应底板1与右下角、右上角、左上角、左下角的支腿5的连接点，四边形abcd表示调平装置处于倾斜状态时底板1的状态。以角c为最高点，则调平后的四边形a’b’cd’表示调平后的底板。
37.以右下角为原点，x方向为水平左方向，y方向为垂直正方向，水平传感器采集获取各基点连接沿x方向投影到水平面的α倾角与沿y方向投影到水平面的β倾角，并将各倾角数据发送到控制单元。
38.步骤3：根据水平传感器反馈的倾角信息，控制单元首先判断从最高点到最低点的支腿5，然后以最高点的支腿5为水平基点，计算其他支腿5相对最高点支腿5需抬起的角度与高度。
39.方法步骤如下：
40.假设α≥0，且β≥0，则可知a为最低点，c为最高点；
41.c点需要抬高的高度为0，a点需要抬高的高度为：
42.a
needheight
＝e*sinα e*sinβ
43.c点需要抬高的角度为0，a点需要抬高的角度为：
[0044][0045]
式中abs表示绝对值函数。若α≥β，则b为次低点，d为次高点，b点需要抬高的高度为b
needheight
＝e*sin(abs(α))，d点需要抬高的高度为d
needheight
＝e*sin(abs(β))，b点需要抬高的角度为d点需要抬高的角度为d点需要抬高的角度为
[0046]
若α＜β，则d点为次低点，b点为次高点，计算方式同上。
[0047]
同理，可计算出情况为α≥0，且β≤0时、情况为α≤0，且β≥0时、情况为α≤0，且β≤0时的结果，最终得出最高点、次高点、次低点、最低点需要抬高的高度和角度信息。
[0048]
步骤4：如图5
‑
6所示，控制单元构建单基点调平模型，计算各基点调整到水平面时电动伸缩装置4需伸出的长度。令支腿5与地面的接触点为点q，支腿5与电动伸缩装置4的连接点为点h，支腿5与底板1的连接点为点o，电动伸缩装置4与盖板2的连接点为点e，盖板2从点e垂直到底板1上的投影点为点g，点o延伸到eg上的点为点f，则ehf三点围合构成三角形。
[0049]
当调平装置如步骤1中处于倾斜状态时，设盖板2、底板1与水平面在x方向的倾角角度为θ1，∠fog的角度为θ2，∠efh的角度为θ3。如图6所示，自动调平装置需使盖板2调平到水平状态，则需θ1为0，可以通过控制单元进行三角函数求解，计算电动伸缩装置4需伸缩的长度。
[0050]
为了便于计算，令盖板2与底板1的垂直距离eg＝m，电动伸缩装置伸出后的总长度eh＝s，支腿与电动伸缩装置的连接点到底板1的长度oh＝n，边长of＝r1，边长og＝r2，边长fg＝r3，r2、s、n、m的值已知并存储在控制单元内。则计算方法如下：
[0051]
1、控制模块获取θ2的值
[0052]
由图5可知r3＝r2*tan(θ2)，则角θ3的余弦值为：
[0053]
由图5可知θ3＝θ2 90
°
，所以cos(θ3)＝cos(θ2 90
°
)＝
‑
sin(θ2)；
[0054]
解方程为：
[0055]
得解一为：
[0056]
解二为：
[0057]
计算得最终解为两解中的最小者。
[0058]
2、获取g点需要抬高的角度：
[0059]
g
needheight
＝e
needheight
m*cos(θ1)
‑
m
[0060]
其中，θ1＝e
needangle
。
[0061]
3、获取o点需要抬高的角度：
[0062]
o
needheight
＝e
needheight
m*cos(θ1) n*sin(θ1)
‑
m
[0063]
4、计算抬高后边oq与水平面的夹角
[0064]
边oq的长度即为支腿的长度，其数值固定且已知，记为k，设抬高前边oq与水平面的夹角为γ，则γ＝θ1 θ2，设抬高后边oq与水平面的夹角为γ’，则
[0065][0066]
5、计算抬高后ef的长度
[0067]
抬高后的θ3＝γ’ 90
°
，设抬高后的边ef＝g，则g＝m
‑
r2*tan(γ’)，设抬高后的边
hf＝x，则则抬高后的即为抬高后电动伸缩装置的长度。
[0068]
步骤5：控制单元发出指令，将计算出的长度值折算为电动伸缩装置中电机的旋转步数，控制电动伸缩装置4按照计算值调整伸出行程。
[0069]
步骤6：重复步骤2
‑
5，在电机运转过程中控制单元实时读取水平传感器状态值，直至水平传感器检测盖板2处于水平状态为止。
[0070]
采用上述调平方法，可以确保从每个支腿出发都能通过水平传感器检测到盖板处于水平状态，当盖板不平时，能够调用单基点调平模型，结合倾角数据计算，使电动伸缩装置伸出到计算的长度，反复计算调整，达到高精度的调平效果。
[0071]
虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
[0072]
故以上所述仅为本技术的较佳实施例，并非用来限定本技术的实施范围；即凡依本技术的权利要求范围所做的各种等同变换，均为本技术权利要求的保护范围。