專利名稱：一種自動(dòng)水平儀及調(diào)平方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輔助調(diào)整水平的儀器及調(diào)平方法，特別是一種用于大型或異型工件精確吊裝的一種自動(dòng)水平儀及調(diào)平方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的大型工件吊裝多采用氣泡式水平儀人工找水平，或者采用傾角傳感器，但是傾角傳感器需要加工多個(gè)高精度的測(cè)量基準(zhǔn)面，且傾角傳感器對(duì)振動(dòng)過于敏感影響測(cè)量精度，通常的測(cè)量精度只能達(dá)到士0.25°，在大型工件上，例如長度達(dá)到5米的工件上， 士0. 25°的角度誤差就達(dá)到士21. 8mm的高度差；且對(duì)于異型工件來說加工出用于放置傾角傳感器的高精度的測(cè)量基準(zhǔn)面難度較高，采用氣泡式水平儀人工調(diào)平也存在同樣的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種自動(dòng)水平儀及調(diào)平方法，可以方便和高精度的實(shí)現(xiàn)大型或異型工件的自動(dòng)調(diào)平。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種自動(dòng)水平儀，多個(gè)測(cè)量裝置通過管路和連通頭連接，連通頭與供液裝置連接。所述的測(cè)量裝置為透射式光柵測(cè)量裝置或反射式光柵測(cè)量裝置。所述的透射式光柵測(cè)量裝置中，浮子安裝在殼體內(nèi)，浮子上設(shè)有標(biāo)尺光柵，在殼體相對(duì)應(yīng)位置設(shè)有指示光柵，光讀取元件安裝在指示光柵相對(duì)應(yīng)位置。所述的光讀取元件中，光源和透鏡設(shè)置在指示光柵一側(cè)，光電轉(zhuǎn)換模塊設(shè)置在殼體內(nèi)標(biāo)尺光柵一側(cè)的透明密閉空間內(nèi)。所述的反射式光柵測(cè)量裝置中，浮子安裝在殼體內(nèi)，浮子上設(shè)有標(biāo)尺光柵，在殼體相對(duì)應(yīng)位置設(shè)有指示光柵，光讀取元件安裝在指示光柵外側(cè)。所述的光讀取元件中，光源、多塊透鏡、反射鏡和光電轉(zhuǎn)換模塊均位于殼體外與指示光柵相對(duì)應(yīng)位置。所述的供液裝置中，電機(jī)與液壓泵連接，液壓泵的輸出端設(shè)有單向閥，單向閥和液壓泵還并聯(lián)有一回油回路，回油回路上設(shè)有電磁閥。液壓泵的輸出端還串聯(lián)有流量閥。一種利用上述的自動(dòng)水平儀進(jìn)行調(diào)平的方法，包括以下步驟
1)通過夾持裝置使各個(gè)測(cè)量裝置的基準(zhǔn)面與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)面對(duì)齊；
2)通過管路和連通頭連接各個(gè)測(cè)量裝置和供液裝置；
3)啟動(dòng)供液裝置給管路供液，直至至少一個(gè)測(cè)量裝置中的浮子的高程過零位開始測(cè)量，當(dāng)該浮子的位置過設(shè)定的量程時(shí)，停止供液裝置；
4)提升工件與其他測(cè)量裝置相對(duì)應(yīng)位置的高程，至各個(gè)測(cè)量裝置位于相同的位置或達(dá)到設(shè)計(jì)要求的公差范圍；5)如在調(diào)平過程中所有的測(cè)量裝置中的浮子均重新低于零位，則啟動(dòng)供液裝置繼續(xù)供液，并返回步驟3);
通過上述步驟實(shí)現(xiàn)工件的自動(dòng)調(diào)平。步驟1)是通過使測(cè)量裝置的基準(zhǔn)面距離工件測(cè)量點(diǎn)的基準(zhǔn)一個(gè)高程來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明提供的一種自動(dòng)水平儀及調(diào)平方法，通過多點(diǎn)測(cè)量的方式替代了現(xiàn)有技術(shù)中的線測(cè)量方式，由于各測(cè)量點(diǎn)之間是采用柔性管路連接，對(duì)于測(cè)量點(diǎn)的平面精度要求不高，有效的解決了現(xiàn)有技術(shù)中大型工件或異型工件吊裝中測(cè)量水平度的難題，且通過夾持裝置的合理設(shè)置，可以使工件以幾乎各種姿態(tài)進(jìn)行吊裝。本發(fā)明采用連通管和光柵傳感器的結(jié)合，并配合供液裝置實(shí)現(xiàn)了工件調(diào)平的自動(dòng)控制，為大型工件地面組裝后整體吊裝的加工模式提供了有力的技術(shù)支撐，從而提高了工程整體的施工速度和施工精度。測(cè)量裝置中采用的光柵傳感器體積小、精度高，價(jià)格便宜，精度通?？梢赃_(dá)到μ m級(jí)，而在普通工程應(yīng)用中僅需達(dá)到士0. Imm的精度即可，降低的測(cè)量精度可以大大的降低測(cè)量裝置的工藝要求，從而降低測(cè)量裝置的生產(chǎn)成本。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。圖1是本發(fā)明中異型工件的吊裝示意圖。圖2是本發(fā)明中大型工件的吊裝示意圖。圖3是本發(fā)明中透射式光柵測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明中反射式光柵測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明中供液裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本發(fā)明中透射式光柵測(cè)量裝置的原理示意圖。圖7是本發(fā)明中反射式光柵測(cè)量裝置的原理示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
如圖1、圖2和圖3中，一種自動(dòng)水平儀，多個(gè)測(cè)量裝置5通過管路6和連通頭7連接， 連通頭7與供液裝置8連接。所述的測(cè)量裝置5為透射式光柵測(cè)量裝置。所述的透射式光柵測(cè)量裝置中，浮子55安裝在殼體52內(nèi)，浮子55上設(shè)有標(biāo)尺光柵M，在殼體52相對(duì)應(yīng)位置設(shè)有指示光柵53，光讀取元件51安裝在指示光柵53相對(duì)應(yīng)位置。所述的光讀取元件51中，光源511和透鏡512設(shè)置在指示光柵53 —側(cè)，光電轉(zhuǎn)換模塊 513設(shè)置在殼體52內(nèi)標(biāo)尺光柵M —側(cè)的透明密閉空間內(nèi)。為便于安裝通常將殼體52的上端面設(shè)為基準(zhǔn)面3，殼體52的上端與空氣相通，為避免受風(fēng)的影響，將與空氣相通的開口設(shè)置為迷宮的形狀。如圖6中，光源511通常采用發(fā)光二極管，光源511發(fā)出光線依次通過透鏡512、指示光柵53和標(biāo)尺光柵M后落在光電轉(zhuǎn)換模塊513上轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，透明的指示光柵53和標(biāo)尺光柵M上刻制有柵線，指示光柵53和標(biāo)尺光柵M的柵線之間具有一個(gè)夾角，在本例中該傾斜的柵線位于標(biāo)尺光柵M上，以便于加工，由于指示光柵53和標(biāo)尺光柵M的柵線之間夾角的存在，會(huì)形成明暗相間的莫爾條紋，與柵線的寬度相比，莫爾條紋具有很大的寬度，從而將移動(dòng)距離放大，光電轉(zhuǎn)換模塊513通過監(jiān)測(cè)一個(gè)莫爾條紋的光強(qiáng)度變化，形成一近似的正弦變化，通過電信號(hào)的細(xì)分技術(shù)，從而獲得浮子陽的精確位移，為確定位移的方向，通常設(shè)有至少兩組的光源511和光電轉(zhuǎn)換模塊513，設(shè)置更多的光源511和光電轉(zhuǎn)換模塊513可以達(dá)到更高的精度，但是在大型工件的調(diào)平過程中是不必要的。透射式光柵測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，有利于降低成本，但是由于需要將光電轉(zhuǎn)換模塊513設(shè)置在殼體52內(nèi)，所以透射式光柵測(cè)量裝置的整體高度較高。如圖5中，所述的供液裝置8中，電機(jī)83與液壓泵84連接，電機(jī)83通常采用步進(jìn)電機(jī)，液壓泵84的輸出端設(shè)有單向閥81，與單向閥81和液壓泵84還并聯(lián)有一回油回路，回油回路上設(shè)有電磁閥86。液壓泵84的輸出端還串聯(lián)有流量閥82。測(cè)量完畢后通過PLC可以控制開啟流量閥82，從而使管路6中的液體回流到儲(chǔ)液箱85。實(shí)施例2
如圖1、圖2和圖4中，一種自動(dòng)水平儀，多個(gè)測(cè)量裝置5通過管路6和連通頭7連接， 連通頭7與供液裝置8連接。所述的測(cè)量裝置5為反射式光柵測(cè)量裝置。所述的反射式光柵測(cè)量裝置中，浮子55安裝在殼體52內(nèi)，浮子55上設(shè)有標(biāo)尺光柵M，在殼體52相對(duì)應(yīng)位置設(shè)有指示光柵53，光讀取元件51安裝在指示光柵53外側(cè)。為便于安裝通常將殼體52的上端面設(shè)為基準(zhǔn)面3，殼體52的上端與空氣相通，為避免受風(fēng)的影響，將與空氣相通的開口設(shè)置為迷宮的形狀。所述的光讀取元件51中，光源511、多塊透鏡512、反射鏡514和光電轉(zhuǎn)換模塊513 均位于殼體52外與指示光柵53相對(duì)應(yīng)位置。如圖7中，與透射式光柵測(cè)量裝置相比，反射式光柵測(cè)量裝置增加了多塊透鏡和一塊反射鏡514，測(cè)量原理由實(shí)施例1中的透射方式改為反射方式，也是通過光電轉(zhuǎn)換模塊 513監(jiān)測(cè)莫爾條紋的光強(qiáng)度變化來進(jìn)行測(cè)量，光電元件通常也為兩組，透射式光柵測(cè)量裝置雖然較多的光學(xué)元件相應(yīng)的增加了成本，但是透射式光柵測(cè)量裝置的光電元件均設(shè)置在殼體52外，可以有效降低透射式光柵測(cè)量裝置的高度，例如浮子55上的標(biāo)尺光柵M通常不高于5cm，加上5cm的量程和殼體52壁厚，通常透射式光柵測(cè)量裝置的整體高度可以不高于 11cm。從而可以降低浮子55和殼體52的加工難度，提升浮子55的測(cè)量精度。如圖5中，所述的供液裝置8中，電機(jī)83與液壓泵84連接，液壓泵84的輸出端設(shè)有單向閥81，與單向閥81和液壓泵84還并聯(lián)有一回油回路，回油回路上設(shè)有電磁閥86。液壓泵84的輸出端還串聯(lián)有流量閥82。測(cè)量完畢后通過PLC可以控制開啟流量閥82，從而使管路6中的液體回流到儲(chǔ)液箱85。實(shí)施例3
如圖1和圖2中，一種利用上述的自動(dòng)水平儀進(jìn)行調(diào)平的方法，包括以下步驟 1)通過夾持裝置4使各個(gè)測(cè)量裝置5的基準(zhǔn)面3與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)面9對(duì)齊；這是通過使測(cè)量裝置5的基準(zhǔn)面3距離工件測(cè)量點(diǎn)的基準(zhǔn)一個(gè)高程來實(shí)現(xiàn)，例如圖1中，將A點(diǎn)處的測(cè)量裝置5的基準(zhǔn)面3通過測(cè)量或靠模提升一個(gè)高度H1, B點(diǎn)和D點(diǎn)處的高程不變，C點(diǎn)處的測(cè)量裝置5的基準(zhǔn)面3降低一個(gè)高度H2,從而使A、B、C和D處的測(cè)量裝置5的基準(zhǔn)面3均與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)面9對(duì)齊。通過該方法，理論上可以將工件2以各種姿態(tài)進(jìn)行高精度吊裝。2)通過管路6和連通頭7連接各個(gè)測(cè)量裝置5和供液裝置8 ；
3)啟動(dòng)供液裝置8給管路6供液，液體通常采用純凈水，PLC控制步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)液壓泵84旋轉(zhuǎn)，液體經(jīng)過流量閥82和單向閥81進(jìn)入管路6，流量閥82可以確保供液流量的穩(wěn)定，液體最終進(jìn)入到測(cè)量裝置5中，直至至少一個(gè)測(cè)量裝置5中的浮子55的高程過零位開始測(cè)量，測(cè)量信號(hào)送到PLC中，當(dāng)該浮子55的位置過設(shè)定的量程時(shí)，例如過4/5量程或全量程時(shí)，停止供液裝置8，單向閥81關(guān)閉，液體無法回流；
4)吊裝裝置1運(yùn)作，提升工件2與其他測(cè)量裝置5相對(duì)應(yīng)位置的高程，提升時(shí)以第一個(gè)過設(shè)定的量程，即使供液裝置8停止的測(cè)量裝置5發(fā)送的高程信號(hào)為基準(zhǔn)在PLC中進(jìn)行比較，至各個(gè)測(cè)量裝置5位于相同的位置或達(dá)到設(shè)計(jì)要求的公差范圍；
5)如在調(diào)平過程中所有 的測(cè)量裝置5中的浮子55均重新低于零位，則啟動(dòng)供液裝置8 繼續(xù)供液，并返回步驟3);
通過上述步驟實(shí)現(xiàn)工件2的自動(dòng)調(diào)平。測(cè)量完畢后通過PLC控制開啟流量閥82，從而使管路6中的液體回流到儲(chǔ)液箱85。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)水平儀，其特征在于多個(gè)測(cè)量裝置(5)通過管路(6)和連通頭(7)連接， 連通頭(7 )與供液裝置(8 )連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動(dòng)水平儀，其特征在于所述的測(cè)量裝置(5)為透射式光柵測(cè)量裝置或反射式光柵測(cè)量裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種自動(dòng)水平儀，其特征在于所述的透射式光柵測(cè)量裝置中，浮子(55 )安裝在殼體(52 )內(nèi)，浮子(55 )上設(shè)有標(biāo)尺光柵(54 )，在殼體(52 )相對(duì)應(yīng)位置設(shè)有指示光柵(53 )，光讀取元件(51)安裝在指示光柵(53 )相對(duì)應(yīng)位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種自動(dòng)水平儀，其特征在于所述的光讀取元件(51)中，光源(511)和透鏡(512)設(shè)置在指示光柵(53)—側(cè)，光電轉(zhuǎn)換模塊(513)設(shè)置在殼體(52)內(nèi)標(biāo)尺光柵(54 ) —側(cè)的透明密閉空間內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種自動(dòng)水平儀，其特征在于所述的反射式光柵測(cè)量裝置中，浮子(55 )安裝在殼體(52 )內(nèi)，浮子(55 )上設(shè)有標(biāo)尺光柵(54 )，在殼體(52 )相對(duì)應(yīng)位置設(shè)有指示光柵(53 )，光讀取元件(51)安裝在指示光柵(53 )外側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種自動(dòng)水平儀，其特征在于所述的光讀取元件(51)中，光源(511)、多塊透鏡(512)、反射鏡(514)和光電轉(zhuǎn)換模塊(513)均位于殼體(52)外與指示光柵(53)相對(duì)應(yīng)位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動(dòng)水平儀，其特征在于所述的供液裝置(8)中，電機(jī) (83 )與液壓泵(84 )連接，液壓泵(84 )的輸出端設(shè)有單向閥(81)，單向閥(81)和液壓泵(84 ) 還并聯(lián)有一回油回路，回油回路上設(shè)有電磁閥(86)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種自動(dòng)水平儀，其特征在于液壓泵(84)的輸出端還串聯(lián)有流量閥(82)。
9.一種利用權(quán)利要求1-6所述的自動(dòng)水平儀進(jìn)行調(diào)平的方法，其特征在于包括以下步驟1)通過夾持裝置(4 )使各個(gè)測(cè)量裝置(5 )的基準(zhǔn)面(3 )與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)面(9 )對(duì)齊；2 )通過管路(6 )和連通頭(7 )連接各個(gè)測(cè)量裝置(5 )和供液裝置(8 )；3)啟動(dòng)供液裝置(8)給管路(6)供液，直至至少一個(gè)測(cè)量裝置(5)中的浮子(55)的高程過零位開始測(cè)量，當(dāng)該浮子(55)的位置過設(shè)定的量程時(shí)，停止供液裝置(8)；4)提升工件(2)與其他測(cè)量裝置(5)相對(duì)應(yīng)位置的高程，至各個(gè)測(cè)量裝置(5)位于相同的位置或達(dá)到設(shè)計(jì)要求的公差范圍；5)如在調(diào)平過程中所有的測(cè)量裝置(5)中的浮子(55)均重新低于零位，則啟動(dòng)供液裝置(8)繼續(xù)供液，并返回步驟3);通過上述步驟實(shí)現(xiàn)工件的自動(dòng)調(diào)平。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于步驟1)是通過使測(cè)量裝置(5)的基準(zhǔn)面 3距離工件測(cè)量點(diǎn)的基準(zhǔn)一個(gè)高程來實(shí)現(xiàn)。
全文摘要
一種自動(dòng)水平儀，多個(gè)測(cè)量裝置通過管路和連通頭連接，連通頭與供液裝置連接。所述的測(cè)量裝置為透射式光柵測(cè)量裝置或反射式光柵測(cè)量裝置。本發(fā)明提供的一種自動(dòng)水平儀及調(diào)平方法，通過多點(diǎn)測(cè)量的方式替代了現(xiàn)有技術(shù)中的線測(cè)量方式，由于各測(cè)量點(diǎn)之間是采用柔性管路連接，對(duì)于測(cè)量點(diǎn)的平面精度要求不高，有效的解決了現(xiàn)有技術(shù)中大型工件或異型工件吊裝中測(cè)量水平度的難題，且通過夾持裝置的合理設(shè)置，可以使工件以幾乎各種姿態(tài)進(jìn)行吊裝。本發(fā)明采用連通管和光柵傳感器的結(jié)合，并配合供液裝置實(shí)現(xiàn)了工件調(diào)平的自動(dòng)控制，為大型工件地面組裝后整體吊裝的加工模式提供了有力的技術(shù)支撐，從而提高了工程整體的施工速度和施工精度。
文檔編號(hào)G01B11/02GK102183241SQ201110041528
公開日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月21日
發(fā)明者劉經(jīng)軍, 吳俊江, 曾紅革, 朱云峰, 邸書茵, 黃萬林, 黃丹玲 申請(qǐng)人:葛洲壩集團(tuán)第一工程有限公司