[发明专利]基于六轴组合传感器的四点自动调平系统及其工作方法

说明书

本发明公开了一种基于六轴组合传感器的四点自动调平系统及其工作方法，所述的四点自动调平系统由六轴组合传感器、执行机构、着地检测开关、激光测距传感器以及控制器所组成；通过六轴组合传感器以欧拉角形式获得当前姿态数据，用坐标变换方法计算执行机构的电缸伸出杆伸缩量，从而简化了调平系统姿态的表示方法与伸缩量计算公式，降低了系统的设计难度，提高了系统工作效率。

技术领域

本发明属于工作台姿态自动调平技术领域。

技术背景

目前，为了提高施工的安全性与操作的可靠性，需要对特定工况下的施工装置进行调平控制，如重型车辆调平、机床加工、防空火炮控制、海洋钻井平台、并联机构等。

现有调平方法主要有三点调平、四点调平、六点调平法等，其中，三点调平法简单易行，但受到外力时极易倾覆。而六点调平法算法复杂、调平工况多变，使得调平系统难以有效控制，因此，现有调平方法普遍采用四点调平法，与本申请有关的技术是四点调平法。

目前四点调平法主要技术特点是：

(1)采用倾角传感器检测平台倾角。

(2)采用二维姿态检测方法，控制四个支腿液压缸的伸缩量以实现平台二维姿态的调平。

(3)采用“追逐式”调平法对重型液压平板车进行调平。

(4)采用液压缸式调平执行机构进行调平。

(5)采用“基于PLC控制的4台电缸”进行平台调平。

上述四点调平法的不足是，由于检测方法和控制方法所限，调平精度和系统工作效率低。尤其是液压缸式调平系统，除了调平精度和系统工作效率低，所需的液压泵站与液压缸等设备均占地面积大，系统复杂。

去年，随着搭载传感器的智能手机和游戏机等设备的开发，传感器的需求持续增加。Kionix,Inc.(总部位于美国纽约州伊萨卡)作为ROHM集团旗下的mems传感器的领军企业，开发出六轴加速度陀螺仪组合传感器(3轴加速度传感器+3轴陀螺仪传感器)，以下简称“六轴组合传感器”，它采用Kionix独家开发的相位检测的检测方式。目前该传感器还没有用于自动调平系统的先例。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出一种基于六轴组合传感器的四点自动调平系统。

本发明同时提出该系统的工作方法。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是:

一种基于六轴组合传感器的四点自动调平系统，其特征在于，它由六轴组合传感器、执行机构、着地检测开关、激光测距传感器以及控制器所组成；

所述的执行机构为四个由伺服电动机驱动的电缸，四个电缸按矩形布置方式分别布置在被调平台下面的四角上；

所述的六轴组合传感器布置在被调平台上，并且处于四个电缸对角线的交点上，用于检测被调平台的当前姿态和发出姿态信息；

所述的着地检测开关安装在电缸伸出杆端头上，每个电缸都安装有着地检测开关，用于检测电缸伸出杆与地面的接触状态；

所述的激光测距传感器安装在电缸缸体的侧面，电缸伸出杆端头上设有向外探出的测距反光挡板，并使激光束与测距反光挡板对准，用于检测电缸伸出杆的伸缩量；

所述控制器包括调平系统的控制中枢CPU、外围模块和控制四个伺服电动机运转的驱动模块；

所述CPU是具有信息获取、数据处理并发出控制指令作用的单片机最小系统；