[发明专利]一种测斜仪自动率定装置及率定方法

权利要求书

1.一种测斜仪自动率定装置，其特征在于，包括水平面率定单元和竖直面率定单元；

所述水平面率定单元包括水平转盘以及驱动水平转盘在水平面内转动的竖直轴驱动伺服电机；

所述竖直面率定单元设于水平转盘上且随水平转盘转动而转动，所述竖直面率定单元包括测斜仪固定转轮以及驱动测斜仪固定转轮在竖直面内转动的水平轴驱动伺服电机，所述测斜仪固定转轮上设有用于安装测斜仪杆的测斜仪杆固定孔；

所述水平转盘的轴线、测斜仪固定转轮的轴线以及测斜仪杆的轴线始终相交于一点；

采用所述测斜仪自动率定装置进行测斜仪自动率定的方法，包括以下步骤：

将待率定的测斜仪杆安装于测斜仪杆固定孔中，确保水平转盘的轴线、测斜仪固定转轮的轴线以及测斜仪杆的轴线相交于一点；

将测斜仪的读数装置、水平轴驱动伺服电机和竖直轴驱动伺服电机分别与计算机相连，由计算机实现同步控制和读数；

启动水平轴驱动伺服电机和竖直轴驱动伺服电机，根据测斜仪精度要求确定步进角，记录两台电机累计旋转角度和测斜仪自身对应的读数，通过两台伺服电机的旋转角度计算测斜仪的理论测量角度，当测斜仪的理论测量角度达到测斜仪两倍量程时伺服电机停止前进；

控制水平轴驱动伺服电机和竖直轴驱动伺服电机以步进角反向旋转，直至复位到初始位置；

计算机自动计算测斜仪的最大误差或测斜仪的线性度、稳定性及滞后参数，实现对测斜仪的自动率定；

其中，通过两台伺服电机的旋转角度计算测斜仪的理论测量角度的公式为：

式中，α和β分别为竖直轴驱动伺服电机和水平轴驱动伺服电机的旋转角度，θ和分别为测斜仪在水平面和竖直面内的理论测量角度。

2.根据权利要求1所述的测斜仪自动率定装置，其特征在于，所述水平面率定单元还包括与水平转盘固定相连的第一传动轴，所述第一传动轴与竖直轴驱动伺服电机相连，所述竖直轴驱动伺服电机能够带动第一传动轴在水平面内转动。

3.根据权利要求1所述的测斜仪自动率定装置，其特征在于，所述竖直面率定单元还包括与测斜仪固定转轮固定相连的第二传动轴，所述第二传动轴与水平轴驱动伺服电机相连，所述水平轴驱动伺服电机能够带动第二传动轴在竖直面内转动。

4.根据权利要求3所述的测斜仪自动率定装置，其特征在于，所述第二传动轴通过支撑架与水平转盘连接。

5.根据权利要求1所述的测斜仪自动率定装置，其特征在于，所述水平转盘上设有水平气泡。

6.根据权利要求1所述的测斜仪自动率定装置，其特征在于，还包括控制器，所述控制器分别与水平轴驱动伺服电机、竖直轴驱动伺服电机以及测斜仪的读数装置相连。

7.一种采用权利要求1～6中任一项所述的测斜仪自动率定装置进行测斜仪自动率定的方法，其特征在于，包括以下步骤：

将待率定的测斜仪杆安装于测斜仪杆固定孔中，确保水平转盘的轴线、测斜仪固定转轮的轴线以及测斜仪杆的轴线相交于一点；

将测斜仪的读数装置、水平轴驱动伺服电机和竖直轴驱动伺服电机分别与计算机相连，由计算机实现同步控制和读数；

启动水平轴驱动伺服电机和竖直轴驱动伺服电机，根据测斜仪精度要求确定步进角，记录两台电机累计旋转角度和测斜仪自身对应的读数，通过两台伺服电机的旋转角度计算测斜仪的理论测量角度，当测斜仪的理论测量角度达到测斜仪两倍量程时伺服电机停止前进；

控制水平轴驱动伺服电机和竖直轴驱动伺服电机以步进角反向旋转，直至复位到初始位置；

计算机自动计算测斜仪的最大误差或测斜仪的线性度、稳定性及滞后参数，实现对测斜仪的自动率定；

其中，通过两台伺服电机的旋转角度计算测斜仪的理论测量角度的公式为：

式中，α和β分别为竖直轴驱动伺服电机和水平轴驱动伺服电机的旋转角度，θ和分别为测斜仪在水平面和竖直面内的理论测量角度。

8.根据权利要求7所述的测斜仪自动率定方法，其特征在于，水平轴驱动伺服电机和竖直轴驱动伺服电机前进或后退时的步进角为测斜仪精度的1/10角度。