專利名稱：一種基于位移傳感器的角度監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種角度監(jiān)測系統(tǒng)，尤其涉及一種基于位移傳感器的角度監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
蘇州河擋潮減災(zāi)應(yīng)急工程新建一應(yīng)急擋潮閘門，為保證安全可靠且保護(hù)閘門的美觀，設(shè)計采用浮體式一字間門，簡稱浮體門。浮體門是在浮箱式河間的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的， 適合動水中運(yùn)用，可以很好的解決河閘和交通的矛盾。浮體門一端利用鉸支固定在河岸閘墩的門柱上，另一端利用螺旋槳推動閘門啟閉，平時下沉于門庫的閘底板。浮體門關(guān)閘過程為關(guān)閘指令下達(dá)，啟動閘門壓載水箱排水，導(dǎo)致閘門上浮，上浮到位后，啟動閘門的旋轉(zhuǎn)； 開始關(guān)閘，關(guān)閘到位后向壓載水箱充水，使閘門下沉。開閘過程是關(guān)閘過程的逆過程。浮體門旋轉(zhuǎn)驅(qū)動采用雙螺旋槳驅(qū)動，根據(jù)實時監(jiān)測的浮體門旋轉(zhuǎn)角度或角速度， 在閘門旋轉(zhuǎn)過程中，來自動調(diào)節(jié)螺旋槳的轉(zhuǎn)速。由于浮體門采用鉸支結(jié)構(gòu)，門軸固定不能夠隨閘門的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，現(xiàn)在市場上常見的角度傳感器主要有兩種類型電位器式和光電編碼器式。這兩種類型的角度傳感器的工作原理均為通過監(jiān)測軸的旋轉(zhuǎn)測出實時角度值，都無法在這種情況下使用，所以擬采用角速度傳感器監(jiān)測間門旋轉(zhuǎn)角速度。但是浮體門的縱傾角變化過于頻繁，對角速度傳感器的測量值影響很大，不能反映閘門真實的角速度值。因此急需一種能實時監(jiān)測閘門角度，同時又能降低閘門縱傾角對測量值的影響的角度監(jiān)測系統(tǒng)。

實用新型內(nèi)容本實用新型提供一種能實時監(jiān)測閘門角度，同時又能降低閘門縱傾角對測量值的影響的角度監(jiān)測系統(tǒng)。為實現(xiàn)上述目的，所述述基于位移傳感器的角度監(jiān)測系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)處理單元、執(zhí)行單元和信號采集單元；所述信號采集單元包括，扇形角度轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，包括用于固定在河岸上的安裝支架；扇形板，其通過銷軸與所述安裝支架配合連接；以及，擋桿，其與所述扇形板靠近浮體門關(guān)閉方向的一端固連；用于固定在河岸上的拉線式位移傳感器，其與數(shù)據(jù)處理單元通訊連接，所述拉線式位移傳感器具有拉線和出線孔，所述拉線與扇形板靠近浮體門關(guān)閉方向的一端固連；以及，撥動機(jī)構(gòu)，包括用于固定在浮體門上部的固定板；撥桿座； 撥桿，所述撥桿嵌入撥桿座內(nèi)，并與所述撥桿座配合連接；所述撥桿和擋桿的相對位置關(guān)系使所述撥桿在隨浮體門轉(zhuǎn)動時可撥動所述擋桿。優(yōu)選地，所述扇形板的圓心位于浮體門軸的軸線上。優(yōu)選地，所述拉線具有自動回復(fù)力，所述出線孔與弧形凹槽中線等高。優(yōu)選地，所述固定板中心點(diǎn)布設(shè)在浮體門的中心線上，所述撥桿座固定在固定板的中心位置，所述撥桿垂直嵌入撥桿座內(nèi)并與撥桿座配合連接。本實用新型的有益效果在于，所述基于位移傳感器的角度監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便且操作靈活；所述基于位移傳感器的角度監(jiān)測系統(tǒng)，可應(yīng)用于常規(guī)的角度傳感器和角速度傳感器無法使用或使用有困難、測量精度要求高的浮體式閘門角度實時監(jiān)測的情況，同時又可以降低閘門縱傾角對測量值的影響。

圖1示出了基于位移傳感器的角度監(jiān)測系統(tǒng)的原理示意圖。圖2示出了信號采集單元的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3(a)和圖3(b)示出了誤差修正原理圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型做進(jìn)一步說明圖1示出了基于位移傳感器的角度監(jiān)測系統(tǒng)100的原理示意圖。所述基于位移傳感器的角度監(jiān)測系統(tǒng)100包括數(shù)據(jù)處理單元20和與所述數(shù)據(jù)處理單元20通訊連接的執(zhí)行單元30 ；所述數(shù)據(jù)處理單元20包括PLC22和與所述PLC22通訊連接的顯示器23 ；所述執(zhí)行單元30包括與所述PLC22通訊連接的驅(qū)動裝置33，所述驅(qū)動裝置33與電機(jī)32電連接以控制電機(jī)32的轉(zhuǎn)動，所述電機(jī)32與螺旋槳31配合連接，以帶動螺旋槳31轉(zhuǎn)動；所述螺旋槳 31具有轉(zhuǎn)速傳感器，所述轉(zhuǎn)速傳感器與所述驅(qū)動裝置33通訊連接；所述基于位移傳感器的角度監(jiān)測系統(tǒng)100還包括信號采集單元10 ；所述信號采集單元10具有與所述PLC22通訊連接的拉線式位移傳感器13、扇形角度轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)12和撥動機(jī)構(gòu)11。圖2示出了信號采集單元10的結(jié)構(gòu)示意圖。所述撥動機(jī)構(gòu)11包括固定板8、撥桿6和撥桿座7 ；所述固定板固定在在浮體門上部，且所述固定板8中心點(diǎn)布設(shè)在浮體門的中心線上；撥桿座7采用螺栓安裝方式固定在所述固定板8的中心位置；撥桿6垂直嵌入撥桿座7內(nèi)與所述撥桿座7配合連接，采用螺釘固定，并且撥桿6與浮體門上部平面的垂直度不大于0. 2mm。所述扇形角度轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)12包括安裝支架2、扇形板4、銷軸3和弧形凹槽； 所述安裝支架2采用膨脹螺栓固定在河岸9上，并且所述扇形板4的圓心位于浮動門軸的軸線上且偏差不大于0. 2mm,以確保扇形板4旋轉(zhuǎn)角度與浮體門的旋轉(zhuǎn)角度基本相同；扇形板4通過銷軸3與所述安裝支架2配合連接；擋桿5采用螺栓與所述扇形板4靠近浮體門關(guān)閉方向的一端固連；所述扇形板4的圓弧面具有防止所述擋桿5滑出所述圓弧面的弧形凹槽；所述撥桿6和擋桿5的相對位置關(guān)系使所述撥桿6在隨浮體門轉(zhuǎn)動時可撥動所述擋桿5。所述固定在河岸9上的拉線式位移傳感器13包括出線孔和拉線，并且其出線孔與所述扇形板4圓弧面的弧形凹槽中線等高，且偏差不大于0. 2mm ；拉線與所述扇形板4靠近浮體門關(guān)閉方向的一端固連，所述拉線具有1千克的自動回復(fù)力。所述基于位移傳感器的角度監(jiān)測系統(tǒng)100的標(biāo)定方法為，首先將浮體門置于完全開啟狀態(tài)，此時所述拉線式位移傳感器13輸出電壓值設(shè)置為零；其次將所述浮體門置于完全關(guān)閉狀態(tài)，此時讀取所述拉線式位移傳感器13輸出電壓值，從而確定所述拉線式位移傳感器13輸出電壓的變化范圍；最后手動旋轉(zhuǎn)所述浮體門，從浮體門完全開啟位置開始，所述浮體門每旋轉(zhuǎn)5度，記錄一次所述拉線式位移傳感器13輸出的電壓值，將所記錄的電壓值和其對應(yīng)的浮體門旋轉(zhuǎn)角度列表計算，得到所述基于位移傳感器的角度監(jiān)測系統(tǒng)100的靈敏度，從而完成所述基于位移傳感器的角度監(jiān)測系統(tǒng)100的標(biāo)定。[0017]所述P LC22將電信號轉(zhuǎn)化為角度值的工作方法為，根據(jù)所述靈敏度調(diào)整PLC22的控制程序，輸入至PLC22內(nèi)的拉線式位置傳感器的輸出電壓值經(jīng)所述控制程序轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的角度值。所述基于位移傳感器的角度監(jiān)測系統(tǒng)100控制浮體門關(guān)閉速度的工作方法為，首先對所述基于位移傳感器的角度監(jiān)測系統(tǒng)100進(jìn)行標(biāo)定；標(biāo)定后當(dāng)浮體門旋轉(zhuǎn)關(guān)閉時，固定板8帶動撥桿6圍繞浮體門軸同步旋轉(zhuǎn)；撥桿6撥動擋桿5，以帶動扇形板4同步旋轉(zhuǎn)， 拉線式位移傳感器13的拉線沿扇形板4的弧形凹槽拉出；所述拉線式位移傳感器13將拉出的拉線長度轉(zhuǎn)化為電信號并傳輸至數(shù)據(jù)處理單元20的PLC22中；所述PLC22將接收到的電信號轉(zhuǎn)化為角度值并進(jìn)行誤差修正，修正后的角度值經(jīng)顯示器23顯示，PLC22將修正后的角度值與期望的角度值對比得出角度差值，進(jìn)而轉(zhuǎn)化成期望的螺旋槳31轉(zhuǎn)速，結(jié)合檢測螺旋槳31轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速傳感器得到電機(jī)32的控制信號，最終控制螺旋槳31按期望的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，從而控制浮體門的關(guān)閉速度。所述基于位移傳感器的角度監(jiān)測系統(tǒng)100控制浮體門開啟速度的工作方法為，首先對所述基于位移傳感器的角度監(jiān)測系統(tǒng)100進(jìn)行標(biāo)定；標(biāo)定后當(dāng)浮體門旋轉(zhuǎn)關(guān)開啟時， 固定板8帶動撥桿6圍繞浮體門軸同步旋轉(zhuǎn)；借助拉線的自動回復(fù)力，擋桿5跟隨撥桿6回轉(zhuǎn)，同時扇形板4同步回轉(zhuǎn)，拉線式位移傳感器13的拉線沿扇形板4的弧形凹槽收回；所述拉線式位移傳感器13將收回的拉線長度轉(zhuǎn)化為電信號并傳輸至數(shù)據(jù)處理單元20的PLC22 中；所述PLC22將接收到的電信號轉(zhuǎn)化為角度值并進(jìn)行誤差修正，修正后的角度值經(jīng)顯示器23顯示，PLC22將修正后的角度值與期望的角度值對比得出角度差值，進(jìn)而轉(zhuǎn)化成期望的螺旋槳31轉(zhuǎn)速，結(jié)合檢測螺旋槳31轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速傳感器得到電機(jī)32的控制信號，最終控制螺旋槳31按期望的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，從而控制浮體門的開啟速度。圖3 (a)和圖3 (b)示出了誤差修正原理圖。所述PLC22修正浮體門縱傾角引起的誤差的方法為，浮體門在啟閉過程中發(fā)生縱傾的同時會引起所述撥桿6的擺動。如圖3(a) 所示由浮體門縱傾角引起的弦長表示為L，L由公式Z = 2xsin(3/2)確定，其中χ表示固定板 8到擋桿5的距離』表示浮體門的縱傾角。如圖3(b)所示對于撥桿6和扇形板4來說浮體門縱傾角引起的弦長是相等的，同樣表示為L，L也可由公式L = 2ysin(i3 /2)，其中y表示扇形板4中心到擋桿5的距離，β表示扇形板4的波動角。上述兩公式可推出Xsin(CiA) =ysin(i3/2)，由此扇形板4波動角β由公式Xsin(a/2) = ysin ( β/2)確定，具體會受到x、y和α三個因素的影響。其中χ值在浮體門啟閉過程中時變隨水位變化的，其可實時地由公式χ = ζ-Δχ 確定，ζ為浮體門在水位最低點(diǎn)時的水位最低值，Δχ為浮體門啟閉過程中水位上漲的幅度值，所述水位上漲幅度值Δ χ可通過液位傳感器測得；y值為扇形板4中心孔至擋桿5的距離，此值在系統(tǒng)安裝完成以后已經(jīng)確定；浮體門縱傾角a值在浮體門啟閉過程中也可通過雙軸傾角傳感器進(jìn)行測量。綜上，所述浮體門縱傾角引起的誤差，即扇形板4波動角β可由上述方法確定，進(jìn)而PLC22根據(jù)此修正值對實時測量的角度值進(jìn)行修正。以上所述，僅為本實用新型的優(yōu)選的具體實施方式
，應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，比如對機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)的變更，也屬于本發(fā)實用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種基于位移傳感器的角度監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于包括數(shù)據(jù)處理單元、執(zhí)行單元和信號采集單元；所述信號采集單元包括，扇形角度轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，包括用于固定在河岸上的安裝支架；扇形板，其通過銷軸與所述安裝支架配合連接，所述扇形板的圓弧面具有弧形凹槽；以及，擋桿，其與所述扇形板靠近浮體門關(guān)閉方向的一端固連；用于固定在河岸上的拉線式位移傳感器，其與數(shù)據(jù)處理單元通訊連接，所述拉線式位移傳感器具有拉線和出線孔，所述拉線與扇形板靠近浮體門關(guān)閉方向的一端固連；以及，撥動機(jī)構(gòu)，包括用于固定在浮體門上部的固定板；撥桿座；撥桿，所述撥桿嵌入撥桿座內(nèi)，并與所述撥桿座配合連接；所述撥桿和擋桿的相對位置關(guān)系使所述撥桿在隨浮體門轉(zhuǎn)動時可撥動所述擋桿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于位移傳感器的角度監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述扇形板的圓心位于浮體門軸的軸線上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于位移傳感器的角度監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述拉線具有自動回復(fù)力，所述出線孔與弧形凹槽中線等高。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于位移傳感器的角度監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述固定板中心點(diǎn)布設(shè)在浮體門的中心線上，所述撥桿座固定在固定板的中心位置，所述撥桿垂直嵌入撥桿座內(nèi)并與撥桿座配合連接。
專利摘要本實用新型公開了一種基于位移傳感器的角度監(jiān)測系統(tǒng)，其包括數(shù)據(jù)處理單元、執(zhí)行單元和信號采集單元；信號采集單元包括扇形角度轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，用于固定在河岸上的拉線式位移傳感器和撥動機(jī)構(gòu)；扇形角度轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)包括固定在河岸上的安裝支架；扇形板，其通過銷軸與所述安裝支架配合連接，其圓弧面具有弧形凹槽；以及擋桿，其與扇形板靠近浮體門關(guān)閉方向的一端固連。拉線式位移傳感器與數(shù)據(jù)處理單元通訊連接，其具有拉線和出線孔，拉線與扇形板靠近浮體門關(guān)閉方向的一端固連。所述撥動機(jī)構(gòu)包括用于固定在浮體門上部的固定板；撥桿座；撥桿，撥桿嵌入撥桿座內(nèi)與撥桿座配合連接；撥桿和擋桿的相對位置關(guān)系使撥桿在隨浮體門轉(zhuǎn)動時可撥動所述擋桿。
文檔編號G01B7/30GK202101643SQ20102069679
公開日2012年1月4日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者周偉新, 孫紹芹, 李灝晨, 汪鍵, 郭建志, 馬崢, 黃國富 申請人:上海市東方海事工程技術(shù)有限公司, 中國船舶科學(xué)研究中心上海分部