一种平台调平装置和方法

1.本发明涉及平台调平，尤其是涉及一种平台调平装置和方法。


背景技术：

2.调平系统经历了手动调平到自动调平的发展过程。手动调平系统结构简单，原理单一，需经反复调整才能达到水平，受人为因素影响大，且费时费力，对操作人员的要求较高，存在工作性能方面的严重不足。由于对调平时间、调平精度的要求越来越高，过去的调平方法已远远不能满足实际需要，因此，自动调平系统受到广泛关注。国内外平台的自动调平系统按支撑结构方式分有三点支撑调平、四点支撑调平和六点支撑调平；按执行机构分有机电式和液压式等。自动调平系统已应用于众多领域，诸如道路施工的沥青混凝土摊铺机、车载雷达、大型光电设备、火炮、静力压桩机等设备，这些领域的调平平台承载都较大，有的可达几吨，其支撑方式大多采用四支撑机构。目前来看，自动调平平台支撑结构方式有四点支撑和多点支撑等。四点支撑由于支撑点增多，支撑刚度显著提高，缺点是其中一个支撑腿可能不受力或悬空即出现“虚腿”现象，容易使平台侧翻；多点支撑的抗倾覆能力更加显著，稳定性和抗倾覆能力进一步提高，缺点是几何问题和控制算法更加复杂，软件成本和维护成本过大。目前采用的三点支撑即使用三个调平支撑腿，自动调节方便，缺点是调平的电机启动和停止时容易对平台造成冲击，稳定性较差。


技术实现要素：

3.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供的一种稳定性高的平台调平装置和方法。
4.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
5.一种平台调平装置，装置包括上平台和下平台，下平台底部安装有第一步进电机和第二步进电机，
6.上平台和下平台之间设有固定支腿和2个与步进电机位置相对应的丝杠步进电机支腿，支腿呈等边三角形放置，丝杠步进电机支腿的第二连接件与步进电机的输出端通过螺纹连接，第二连接件通过螺栓连接第四连接件，第四连接件垂直于第二连接件，第四连接件与导轨滑块模组通过螺栓连接，导轨滑块模组与第六连接件通过螺栓连接，第二连接件与第二连接件上方的虎克铰链连接，虎克铰链与虎克铰链上方的第三连接件通过螺栓连接，第三连接件与第三连接件上方的球形铰链通过螺纹连接，球形铰链连接上平台，上平台底部设有倾角传感器，固定支腿的第一连接件与下平台连接，第一连接件上方设有虎克铰链和球形铰链，所述球形铰链和上平台连接；
7.所述倾角传感器的横轴平行于第一步进电机的支点和第二步进电机的支点所在的直线，倾角传感器的纵轴垂直于该直线。
8.进一步地，所述第二连接件和第四连接件的内侧通过螺栓连接有第五连接件。
9.进一步地，所述倾角传感器设置于2个丝杠步进电机支腿的中间。
10.进一步地，所述第二连接件上有内螺纹，步进电机的输出端上有外螺纹。
11.进一步地，所述第三连接件上有内螺纹，球形铰链上有外螺纹。
12.进一步地，所述上平台的横截面为等边三角形，固定支腿和丝杠步进电机支腿设置在上平台的三个角处。
13.进一步地，所述倾角传感器连接plc控制器。
14.一种采用上述平台调平装置进行的平台调平方法，所述平台调平方法包括以下步骤：
15.将倾角传感器的横轴作为x轴，将倾角传感器的纵轴作为y轴，通过倾角传感器获取横向角度和纵向角度；
16.根据横向角度控制第一步进电机或第二步进电机上下移动，直至步进电机处于同一高度，横向角度为0
°
，x轴水平；
17.根据纵向角度控制第一步进电机和第二步进电机同时上下移动，直至纵向角度为0
°
，y轴水平。
18.进一步地，步进电机以1mm为一个单位进行上下移动。
19.进一步地，通过倾角传感器获取横向角度和纵向角度前，先将第一步进电机和第二步进电机移动到最高处或最低处。
20.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
21.(1)电机驱动虎克铰链和球形铰链配合运动，结构的控制灵活、准确且扭转角度大，避免了在合理角度范围下各机构的运动干涉情况，有效化解电机启动和停止时对平台造成的冲击，提高调平装置的稳定性。
22.(2)倾角传感器的横轴平行于第一步进电机的支点和第二步进电机的支点所在的直线，只需要移动任意一个电机就可以调节x轴的倾角，大大缩短了调平时间，提高了调平平台的速度。
附图说明
23.图1为本发明的第一结构示意图；
24.图2为本发明的第二结构示意图；
25.图3为本发明的第三结构示意图；
26.图中，1上平台，2倾角传感器，3下平台，4第一步进电机，5第二步进电机，6第一连接件，7第二连接件，8虎克铰链，9第三连接件，10第四连接件，11第五连接件。
具体实施方式
27.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
28.本发明提供一种平台调平装置，装置的结构图如图1、图2和图3所示。平台调平装置包括上平台1和下平台3，下平台3底部安装有第一步进电机4和第二步进电机5。第一步进电机4和第二步进电机5内置滚珠丝杠。
29.上平台1和下平台3之间设有固定支腿和2个与步进电机位置相对应的丝杠步进电
机支腿，支腿呈等边三角形放置，丝杠步进电机支腿的第二连接件7与步进电机的输出端通过螺纹连接，第二连接件7通过螺栓连接第四连接件10，第四连接件10垂直于第二连接件7，第四连接件10与导轨滑块模组14通过螺栓连接，导轨滑块模组14与第六连接件13通过螺栓连接，第二连接件7与第二连接件7上方的虎克铰链8连接，虎克铰链8与虎克铰链8上方的第三连接件9通过螺栓连接，第三连接件9与第三连接件9上方的球形铰链12通过螺纹连接，球形铰链12连接上平台1，上平台1底部设有倾角传感器2，固定支腿的第一连接件6与下平台3连接，第一连接件6上方设有虎克铰链8和球形铰链12，球形铰链12和上平台1连接。
30.倾角传感器2的横轴平行于第一步进电机4的支点和第二步进电机5的支点所在的直线，倾角传感器2的纵轴垂直于该直线。倾角传感器2设置于2个丝杠步进电机支腿的中间。倾角传感器2连接plc控制器。plc控制器。可以连接pc机进行数据显示。
31.第一连接件6上方设有虎克铰链8和球形铰链12的连接方式与第二连接件7与第二连接件7上方的虎克铰链8和球形铰链12的连接方式相同。
32.第二连接件7上有内螺纹，步进电机的输出端上有外螺纹。第三连接件9上有内螺纹，球形铰链12上有外螺纹。
33.第二连接件7和第四连接件10的内侧通过螺栓连接有第五连接件11。第五连接件11、第二连接件7和第四连接件10的连接保证了机构在运动过程中的刚度和强度，能够承受一定的弯矩和载荷。
34.导轨滑块模组14起到的作用是保证第二连接件7、虎克铰链8、第三连接件9、第四连接件10、第五连接件11、球形铰链12在竖直方向上运动，起到限位作用，保证了机构的运动精度。
35.上平台1的横截面为等边三角形，固定支腿和丝杠步进电机支腿设置在上平台1的三个角处。上平台1的横截面为等边三角形是为了在满足功能要求的基础上，提高平台的刚性、稳定、其次为了减重，使其质量减少，方便携带和运输。在一些实施例中，上平台1的横截面为由等边三角形削去三个角上的三个三角形形成的六边形。
36.本装置工作时，由第一步进电机4和第二步进电机5内置滚珠丝杠，在导轨滑块模组14的限制下，将旋转副转换为上下移动副，带动第二连接件7、虎克铰链8、第三连接件9、第四连接件10、第五连接件11、球形铰链12在竖直方向上运动，虎克铰链8和球形铰链12协同运动，进行调平。
37.采用上述的平台调平装置，本发明提供一种平台调平方法，步骤包括：
38.将倾角传感器2的横轴作为x轴，将倾角传感器2的纵轴作为y轴，通过倾角传感器2获取横向角度和纵向角度；
39.根据横向角度控制第一步进电机4或第二步进电机5上下移动，直至步进电机处于同一高度，横向角度为0
°
，x轴水平；
40.根据纵向角度控制第一步进电机4和第二步进电机5同时上下移动，直至纵向角度为0
°
，y轴水平。
41.设备连通之后，倾角传感器2检测到横向角度和纵向角度。先根据倾角传感器2检测的横向角度信息，通过plc控制器反馈到pc端之后，根据横向角度信息，选择控制第一步进电机4或第二步进电机5上下移动，移动的范围可以是0-27mm。
42.获取横向角度和纵向角度前，先将两个步进电机都移动到最低处，然后采集倾角
传感器2的横向倾角。若横向倾角为0
°
，即x轴水平，只需同时向上调节两个步进电机，可以按1mm为一个单位进行举升，直至pc端采集到的纵向倾角为0
°
，即y轴水平。若两个步进电机处于最低位置时，横向倾角不为0
°
，横向倾角表示的信息是第二步进电机5比第一步进电机4高，需要举升第一步进电机4，若横向倾角表示的信息是第一步进电机4比第二步进电机5高，则需要举升第二步进电机5，最终需要使两个步进电机处于同一高度，则横向倾角为0
°
，即x轴水平。然后根据采集的纵向倾角，同时举升两个电机，可以按1mm为一个单位进行举升，直至纵向倾角的角度为0
°
，即y轴水平。
43.也可以在获取横向角度和纵向角度前，将两个步进电机都移动到最高处，然后采集倾角传感器2的横向倾角，重复之前的横向倾角的调平步骤，然后根据采集的纵向倾角，同时收缩两个电机，可以按1mm为一个单位进行收缩，直至纵向倾角的角度为0
°
，即y轴水平，完成平台的调平。
44.在将两个步进电机都移动到最低处或最高处，进行调平后，可以再移动两个步进电机到相反的方向，再次进行调平。
45.以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种平台调平装置，装置包括上平台(1)和下平台(3)，下平台(3)底部安装有第一步进电机(4)和第二步进电机(5)，其特征在于，上平台(1)和下平台(3)之间设有固定支腿和2个与步进电机位置相对应的丝杠步进电机支腿，支腿呈等边三角形放置，丝杠步进电机支腿的第二连接件(7)与步进电机的输出端通过螺纹连接，第二连接件(7)通过螺栓连接第四连接件(10)，第四连接件(10)垂直于第二连接件(7)，第四连接件(10)与导轨滑块模组(14)通过螺栓连接，导轨滑块模组(14)与第六连接件(13)通过螺栓连接，第二连接件(7)与第二连接件(7)上方的虎克铰链(8)连接，虎克铰链(8)与虎克铰链(8)上方的第三连接件(9)通过螺栓连接，第三连接件(9)与第三连接件(9)上方的球形铰链(12)通过螺纹连接，球形铰链(12)连接上平台(1)，上平台(1)底部设有倾角传感器(2)，固定支腿的第一连接件(6)与下平台(3)连接，第一连接件(6)上方设有虎克铰链(8)和球形铰链(12)，所述球形铰链(12)和上平台(1)连接；所述倾角传感器(2)的横轴平行于第一步进电机(4)的支点和第二步进电机(5)的支点所在的直线，倾角传感器(2)的纵轴垂直于该直线。2.根据权利要求1所述的一种平台调平装置，其特征在于，所述第二连接件(7)和第四连接件(10)的内侧通过螺栓连接有第五连接件(11)。3.根据权利要求1所述的一种平台调平装置，其特征在于，所述倾角传感器(2)设置于2个丝杠步进电机支腿的中间。4.根据权利要求1所述的一种平台调平装置，其特征在于，所述第二连接件(7)上有内螺纹，步进电机的输出端上有外螺纹。5.根据权利要求1所述的一种平台调平装置，其特征在于，所述第三连接件(9)上有内螺纹，球形铰链(12)上有外螺纹。6.根据权利要求1所述的一种平台调平装置，其特征在于，所述上平台(1)的横截面为等边三角形，固定支腿和丝杠步进电机支腿设置在上平台(1)的三个角处。7.根据权利要求1所述的一种平台调平装置，其特征在于，所述倾角传感器(2)连接plc控制器。8.一种采用权利要求1～7中任一所述平台调平装置进行的平台调平方法，其特征在于，所述平台调平方法包括以下步骤：将倾角传感器(2)的横轴作为x轴，将倾角传感器(2)的纵轴作为y轴，通过倾角传感器(2)获取横向角度和纵向角度；根据横向角度控制第一步进电机(4)或第二步进电机(5)上下移动，直至步进电机处于同一高度，横向角度为0
°
，x轴水平；根据纵向角度控制第一步进电机(4)和第二步进电机(5)同时上下移动，直至纵向角度为0
°
，y轴水平。9.根据权利要求8所述的一种平台调平方法，其特征在于，步进电机以1mm为一个单位进行上下移动。10.根据权利要求8所述的一种平台调平方法，其特征在于，通过倾角传感器(2)获取横向角度和纵向角度前，先将第一步进电机(4)和第二步进电机(5)移动到最高处或最低处。

技术总结
本发明涉及一种平台调平装置和方法，装置的上平台和下平台之间设有固定支腿和2个丝杠步进电机支腿，丝杠步进电机支腿的第二连接件与步进电机的输出端连接，第二连接件接第四连接件，第四连接件与导轨滑块模组连接，导轨滑块模组与第六连接件连接，第二连接件与第二连接件上方的虎克铰链连接，虎克铰链与虎克铰链上方的第三连接件通过螺栓连接，第三连接件与第三连接件上方的球形铰链连接，球形铰链连接上平台，上平台底部设有倾角传感器，固定支腿的第一连接件与下平台连接，第一连接件上方设有虎克铰链和球形铰链，所述球形铰链和上平台连接。与现有技术相比，本发明具有稳定性高等优点。优点。优点。


技术研发人员：龚淼 范狄庆 刘鹏飞 刘欣荣 季蓉平 黎宇 黄昊 苗洁 丁皓磊 茹天云 张润坤
受保护的技术使用者：上海工程技术大学
技术研发日：2023.03.10
技术公布日：2023/7/21