一种自动升降调平装置及使用办法的制作方法

本发明属于机械工程技术，具体涉及施工测量领域全站仪测量时的一种自动升降调平装置及使用办法。

背景技术：

随着我国社会快速发展，城市的经济、文化、交通等进入快速发展时期，高速铁路同样发展迅速。高速铁路工程整个项目的规划、设计、施工等，都是依据测量人员使用测量技术所获得的数据为基础参数，隧道测量段施工测量均采用人工测量，因此测量人员需将测量仪器-全站仪携带至隧道测量点。

在施工测量中，全站仪需要测量人员进行反复的架设、调平、校准，导致测量效率低。

技术实现要素：

针对现有测量施工领域中全站仪测量无自动调平、升降，测量效率低的问题，本发明提供一种自动升降调平装置及使用办法，满足全站仪测量时的自动调平、升降的功能。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种自动升降调平装置，包括：

支撑平台，用于支撑及固定全站仪；

上安装板，与所述支撑平台固定连接；

下安装板，用于与载具固定连接；

三个电动推杆，下端与所述下安装板铰接，上端与所述上安装板采用球头方式连接，在所述上安装板和所述下安装板之间形成三点支撑结构，用于对所述上安装板进行升降和调平；

三个伺服电机，分别为三个所述电动推杆提供动力。

进一步的，所述电动推杆包括下盖板、电动缸体、上盖板和传动丝杠，所述下盖板和所述上盖板分别与所述电动缸体的下端和上端固定连接，用于封闭所述电动缸体，所述传动丝杆位于所述电动缸体内且上端贯穿所述上盖板后与所述上安装板采用球头方式连接。

进一步的，所述电动推杆上还设有限位结构，用于限制所述传动丝杆的动作范围。

进一步的，三个所述电动推杆的下端通过转动铰接件与所述下安装板铰接；

所述转动铰接件包括转动铰接底板、转动轴和两个转动轴支撑座，所述转动铰接底板与所述下安装板固定连接，两个所述转动轴支撑座与所述转动铰接底板连接，所述转动轴通过轴承与两个所述转动轴支撑座上的安装孔配合，所述转动轴与所述电动推杆连接，使所述电动推杆能够相对所述转动轴转动。

进一步的，还包括三个减速装置，分别安装在三个所述伺服电机与三个所述电动推杆之间；

所述减速装置包括减速器和传动轴，所述减速器与所述伺服电机的电动机轴连接，用于减缓所述伺服电机传输至所述电动推杆的转速。

进一步的，所述传动轴通过万向连接器与所述电动推杆连接，所述万向连接器用于改变所述伺服电机传输至所述电动推杆的动力方向。

进一步的，还包括水平传感器，与所述支撑平台固定连接，与所述伺服电机电连接，用于监测所述支撑平台的状态，并反馈信号给所述伺服电机，以便于所述伺服电机控制所述电动推杆对所述支撑平台的状态进行调整。

进一步的，所述支撑平台位于所述上安装板下方，通过若干支杆与所述上安装板连接；

所述上安装板的中部镂空，用于提供在所述支撑平台上安装全站仪的空间。

一种如上文所述的自动升降调平装置的使用方法，包括：

步骤1、将所述自动升降调平装置的下安装板与载具进行固定，将全站仪与支撑平台进行固定；

步骤2、启动所述自动升降调平装置，控制三个伺服电机驱动三个电动推杆，对所述上安装板进行升降、调平；

步骤3、待升降、调平到位后，启动全站仪进行测量；

步骤4、待测量完毕后，控制所述伺服电机收回所述电动推杆，并关闭所述自动升降调平装置，取下全站仪。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、采用自动调平技术，无需人工对全站仪反复调平，调平速度快，效率高；

2、设计自动升降功能，避免全站仪的架设、升降；

3、通过设计相应的控制程序，能够对装置工作进行控制，方便操作人员进行操控。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：

图1为本发明一实施例提供的一种自动升降调平装置的主视图；

图2a为本发明一实施例提供的一种自动升降调平装置的左视图；

图2b为本发明一实施例提供的一种自动升降调平装置的俯视图；

图2c为本发明一实施例提供的下安装板的主视图；

图3a为本发明一实施例提供的转动铰接件的主视图；

图3b为本发明一实施例提供的转动铰接件的左视图；

图3c为本发明一实施例提供的转动铰接件的俯视图；

图4a为本发明一实施例提供的伺服电机的主视图；

图4b为本发明一实施例提供的伺服电机的左视图；

图4c为本发明一实施例提供的伺服电机的俯视图；

图5a为本发明一实施例提供的减速装置的主视图；

图5b为本发明一实施例提供的减速装置的俯视图；

图6a为本发明一实施例提供的电动推杆的主视图；

图6b为本发明一实施例提供的电动推杆的左视图；

图6c为本发明一实施例提供的电动推杆的俯视图；

图7a为本发明一实施例提供的水平传感器的主视图；

图7b为本发明一实施例提供的水平传感器的左视图；

图7c为本发明一实施例提供的水平传感器的俯视图；

图8为本发明一实施例提供的支撑平台图的主视图；

图9为本发明一实施例提供的上安装板的主视图。

具体实施方式

以下结合附图1～9和具体实施方式对本发明提出的技术方案作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

请参考图1、图2a、图2b，本发明一实施例提供的一种自动升降调平装置包括支撑平台700、上安装板800、下安装板100、三个电动推杆500以及三个伺服电机400。所述支撑平台700用于支撑及固定全站仪；所述上安装板800与所述支撑平台700固定连接；所述下安装板100用于与载具固定连接；三个电动推杆500的下端均与所述下安装板100铰接，上端均与所述上安装板800采用球头方式连接，在所述上安装板800和所述下安装板100之间形成三点支撑结构，用于对所述上安装板800进行升降和调平；三个伺服电机400分别与三个所述电动推杆500连接，为三个所述电动推杆500提供动力。

根据施工测量技术要求，本发明的自动升降调平装置需实现上下运动及调平等功能。为实现以上功能，本发明采用了三自由度运动平台的设计方案，利用三个电动推杆500形成三点支撑结构，通过三个伺服电机400控制三个电动推杆500之间的配合运动，实现上安装板800和支撑平台700的上下、左右及前后的旋转三个维度的运动，从而可达到调平功能。同时，上安装板800和支撑平台700通过三个电动推杆500支撑，伺服电机400控制电动推杆500使上安装板800和支撑平台700上下运动，在调平的同时也能进行升降。

本实施例中，所述下安装板100主要用来承载整个自动升降调平装置，与载具连接安装固定，并限制其他零件(如三个电动推杆500)的相对位置。如图2c所示，所述下安装板100采用厚度为12mm的三角形结构盘，三边均开有φ13mm的通孔，用来和载具连接，三个端部均开有φ7mm的通孔，用来与三个电动推杆500实现铰接。优选的，为避免大平面加工，所述下安装板100的中部采用镂空。可以理解的是，三个电动推杆500在所述下安装板100上的铰接位置构成三角形的三个端点，考虑设备美观性，由此本实施例中所述下安装板100优选设计为三角形，而在其他实施例中所述下安装板100可以为其他形状，例如四边形、圆形、不规则形状等，本发明对所述下安装板100的形状不做具体限定。

如图1、图2a、图2b所示，三个所述电动推杆500的下端通过转动铰接件200与所述下安装板100铰接。所述转动铰接件200主要起到连接下安装板100与电动推杆500的作用，同时保证电动推杆500升降时不会因上下尺寸不一致而产生扭力。具体的，如图3a～图3c所示，所述转动铰接件200包括转动铰接底板201、转动轴203和两个转动轴支撑座202，所述转动铰接底板201与所述下安装板100固定连接，两个所述转动轴支撑座202与所述转动铰接底板201连接，所述转动轴203通过轴承与两个所述转动轴支撑座202上的安装孔配合，所述转动轴203与所述电动推杆500连接，使所述电动推杆500能够相对所述转动轴203转动。本实施例中，三个所述转动铰接件200安装在图2c所示的所述下安装板100的三个端部，用来连接下安装板100与电动推杆500，并能使电动推杆500前后转动。所述转动铰接底板201上开有3×φ8.5mm通孔，用来与下安装板100固定，转动轴支撑座202上开有2×φ5.5mm的通孔，用来与转动铰链底板201进行连接，上部开有通孔，通过轴承与转动轴203配合；转动轴203与电动推杆500连接，起到转动电动推杆500的作用。

本实施例中，所述伺服电机400主要起到动力输出的作用，用来为电动推杆500提供上升动力。如图4a～图4c所示，所述伺服电机400由电动机401、接线装置402及电动机轴403组成。所述电动机401的输入电流为额定15a，可以通过方向和脉冲方向进行位置控制；所述接线装置402通过传输线分别与电源及控制系统进行连接，起到电动机401供电及信号传输的功能；所述电动机轴403与电动推杆500连接，用来传输电动机401的动力。

优选的，如图1、图2a所示，所述自动升降调平装置还包括三个减速装置300，分别安装在三个所述伺服电机400与三个所述电动推杆500之间，用于将所述伺服电机400输出的动力传输到电动推杆500中，同时将伺服电机400输出的转速降低，使电动推杆500运动更平稳。如图5a～图5b所示，所述减速装置300包括减速器302和传动轴301，所述减速器302与所述伺服电机400的电动机轴403连接，用于减缓所述伺服电机400传输至所述电动推杆500的转速，防止所述电动推杆500动作过快；所述传动轴301通过万向连接器与所述电动推杆500连接，所述万向连接器用于改变所述伺服电机400传输至所述电动推杆500的动力方向。

本实施例中，所述电动推杆500与所述上安装板800进行连接，起到支撑和升降、调平的作用，通过控制上安装板800的空间位置来控制支撑平台700的升降、调平。如图6a～图6c所示，所述电动推杆500包括下盖板501、电动缸体502、上盖板504和传动丝杠505，所述下盖板501和所述上盖板504分别与所述电动缸体502的下端和上端固定连接，用于封闭所述电动缸体502，所述传动丝杆505位于所述电动缸体502内且上端贯穿所述上盖板504后与所述上安装板800采用球头方式连接。具体的，所述下盖板501和所述上盖板504可通过沉头螺栓与所述电动缸体502进行安装，起到封闭电动缸体502、保护传动丝杠505的作用；所述电动缸体502主要用来承载传动丝杠505及万向连接器，所述减速装置300的传动轴301通过万向连接器与传动丝杠505连接，起到改变传输动力方向的作用；传动丝杠505与上安装板800连接方式为球头连接，方便电动推杆500前后动作，同时保证电动推杆500动作不会对上安装板800产生扭力。

进一步的，如图6a～图6c所示，所述电动推杆500上还设有限位结构503，所述限位结构503起到限制传动丝杠505位置的作用，保证传动丝杠505不会过动作，能够限制其动作范围。优选的，所述限位结构503为限位传感器。

优选的，如图1所示，所述自动升降调平装置还包括水平传感器600，与所述支撑平台700固定连接，与所述伺服电机400电连接，用于监测所述支撑平台700的状态，并反馈信号给所述伺服电机400，以便于所述伺服电机400控制所述电动推杆500对所述支撑平台700的状态进行调整，确保所述支撑平台700水平。具体的，所述水平传感器600的结构如图7a～图7c所示，其可以安装在支撑平台700下方，通过信号线与伺服电机400连接，可以监测支撑平台700状态，然后将信号反馈到伺服电机400，伺服电机400控制电动推杆500对支撑平台700的状态进行调整。

本实施例中，所述支撑平台700采用圆盘形状，主要用来支撑及固定全站仪。如图8所示，所述支撑平台700为φ230mm圆盘状，中间开有8×φ4.5mm圆孔，用来与全站仪进行安装固定。

优选地，所述支撑平台700位于所述上安装板800下方，上安装板800通过若干支杆与支撑平台700进行连接。如图9所示，所述上安装板800为三角盘状，三个端部分别与三个电动推杆500进行连接，并且所述上安装板800的中部镂空，用于提供在所述支撑平台700上安装全站仪的空间。所述支撑平台700的升降调平通过所述上安装板800升降调平进行控制。

本发明的另一实施例提供一种如上文所述的自动升降调平装置的使用方法，包括如下步骤：

步骤1、将所述自动升降调平装置的下安装板与载具进行固定，将全站仪与支撑平台进行固定。

本步骤中，还需要检查设备各机械连接是否牢靠，检查无误后对设备进行接线，接通设备及控制系统电源。

步骤2、启动所述自动升降调平装置，控制三个伺服电机驱动三个电动推杆，对所述上安装板进行升降、调平。

通过控制程序控制伺服电机工作，伺服电机通过减速器带动电动推杆工作，水平传感器通过信号线将支撑平台状态反馈至伺服电机，伺服电机通过信号对电动推杆的传动丝杠进行转动，传动丝杠在电动缸体内升降。

上安装板利用球头装置与传动丝杠连接，通过三个传动丝杠的上下移动控制上安装板的升降、调平动作。由于上安装板与支撑平台为刚性连接，且水平传感器安装在支撑平台上，所以经过传动丝杠控制后，可保证支撑平台处于水平状态。

步骤3、待升降、调平到位后，启动全站仪进行测量。

通过控制程序操控全站仪进行测量工作，并将测量数据传输至电脑，实时记录。

步骤4、待测量完毕后，控制所述伺服电机收回所述电动推杆，关闭所述自动升降调平装置，取下全站仪。

关闭设备电源，并作相关检查，检查无误后，将自动升降调平装置和全站仪运回基地。

重复上述步骤即可进行下一次作业。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。