[发明专利]一种调整水平装置的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水平调整装置，尤其涉及一种自动检测平面倾角并调整水平的水平调整装置，适用于需要对仪器摆放角度有较高要求的情况，属于计算机嵌入式技术在机器或设备的底座中的应用。

背景技术

目前，公知的水平调整主要是靠调节水平螺栓，由人工搬动扳手调节螺栓升降来实现对平衡的调整。靠人眼目测水平，手动调节螺栓对调水平的结果有较大影响。目前现有自动调整水平装置由倾角传感器、控制器、电机驱动器及步进电机组成，该装置调整三个支撑脚的相对高度来获得水平面[出处：湖南大学学报(自然科学版)，2008年11月第35卷第11期文章编号：1674-2974(2008)11-0032-04一种新型的水平调整装置，何仁生，张家振，应花胡]。由于该设备支撑脚由电动机控制，故平面所受压力全部靠电机保持力矩承受，因此，该设备不能承载较重设备；另一种基于单片机的调整水平装置用单片机控制位于底座的伺服电机来调整平面水平[出处：自动化与信息工程，2011(3)：38-40基于单片机的自动水平调节系统，侯建生]。该系统由两个水平测量模块、两个高度调整模块和一个控制单元组成。调整原理为：一点固定、另外两点为动点，通过调整两个动点的高度，使平面与水平面平行。以上调平衡装置在调整速度、调整精度和承重性等方面仍有待改进。

发明内容

本发明的技术问题：本发明的目的是提供一种基于STM32微控制器的自动调整水平装置及其方法，以解决现阶段人工调整水平所引入的人为误差问题，提高水平调整的效率，解决自动调整水平装置承重性差的问题。

本发明的原理为：本装置选择了内核为ARM Cortex-M3的微控制器STM32F103ZET6，该MCU属于ARM V7指令架构，它实现了单周期闪存应用最优化，所需代码空间约为ARM7的一半，MCU控制应用的速度快2至4倍，中断处理的响应仅需6-12个系统时钟周期；引入了单周期乘法指令以及硬件除法，仅支持融合了16位/32位的Thumb2指令集，极大改善了代码密度的同时，又免去了在Thumb和ARM指令集之间切换的繁琐；更为重要的是，该微控制器性价比极高，让32位的系统比8位/16位的还便宜。

本装置以SCA100T-D01双轴高精度倾角传感器为倾角检测元件，该传感器具有水平测量仪表级别的性能，弱的温度依赖性及高分辨率、低噪声等特点。VTI公司的SCA100T倾角传感器对于高频振动不敏感，因为他们在传感元件内部增加了阻尼，并且能承受高达20000g的机械冲击力。

在执行机构上，本装置选择了剪式千斤顶，其物理结构能将所受重力分解，而且丝杆的设计巧妙的利用了摩擦角，具有良好的自锁性，而且丝杆本身也是自然的减速机构，所需扭矩相比齿轮直接啮合调节螺栓要小，对步进电机输出扭矩要求更低。

本发明调整水平装置的技术方案为：

一种调整水平装置，包括支撑平面、执行机构、控制单元；所述执行机构和所述控制单元均位于所述支撑平面下部；所述执行机构包括固定支撑脚、两个剪式千斤顶驱动装置；所述固定支撑脚、所述两个剪式千斤顶驱动装置分别位于所述支撑平面下部一个三角形的三个顶点处；所述控制单元位于所述固定支撑脚所在顶点朝向对边中垂线的垂足处；所述剪式千斤顶驱动装置包括剪式千斤顶、减速箱、步进电机、步进电机驱动器；所述剪式千斤顶中段的丝杆连接所述减速箱，所述减速箱固定连接所述步进电机，所述步进电机与所述步进电机驱动器电连接，所述步进电机驱动器固定于所述支撑平面的下表面；所述控制单元包括倾角传感器、嵌入式控制器，所述倾角传感器和所述嵌入式控制器中的其中一个接口连接，本装置具有结构简单，调整速度快、调整精度高和承重性好的特点。

作为本发明的进一步改进，上述支撑平面上设置的所述三角形为正三角形，所述剪式千斤顶顶端通过铆钉连接所述支撑平面，所述剪式千斤顶底端通过铆钉连接在基座上。

作为本发明的进一步改进，所述倾角传感器选取SCA100T-D01倾角传感器，用于获取支撑平面倾斜角度。