二自由度電子水平儀研發(fā).pdf

1、水平儀作為一種小角度測量儀器，經(jīng)歷了從過去簡單的氣泡水平儀到現(xiàn)在的電子水平儀，在橋梁架設(shè)、鐵路鋪設(shè)、工業(yè)自動化、智能平臺、機械加工等領(lǐng)域已經(jīng)成為不可缺少的工具。但國內(nèi)的電子水平儀生產(chǎn)和研制能力與國外的產(chǎn)品還存在一定的差距，研究低價位，高性能的電子水平儀仍然具有很重要的意義。 本文研究了現(xiàn)有電子水平儀成本居高的原因后，重新對機械機構(gòu)和測量電路進行了設(shè)計。機械結(jié)構(gòu)首先采用PRO/E進行三維建模，建模過程中設(shè)計了機械放大結(jié)構(gòu)、可調(diào)檢測

2、區(qū)間結(jié)構(gòu)，并進行空間干涉分析。模型建立后，使用MATLAB編制程序進行了非線性放大倍數(shù)計算，得出檢測角度與傾斜角度之間的非線性方程。在檢測電路設(shè)計中，首先對多種角位移傳感器進行了對比分析，確定本系統(tǒng)的角位移傳感器。然后對AD芯片進行選擇和確定，使用PROTEL99對穩(wěn)壓電源電路，微處理器外圍電路，紅外發(fā)射接收電路都進行了相關(guān)設(shè)計，焊制了相應的電路，編制數(shù)據(jù)計算程序，通過軟件調(diào)試，系統(tǒng)完成檢測功能。另外本文對系統(tǒng)的功能進行了一定的擴展，拓

3、寬了該電子水平儀的應用場合。最后對測量精確度進行了實驗分析，得出了0～5度區(qū)間的誤差補償量公式，同時分析了誤差存在原因，計算了零件尺寸誤差對機械放大裝置放大倍數(shù)的影響，并提出相應的改進措施。數(shù)據(jù)檢測過程中發(fā)現(xiàn)減小機械零部件尺寸誤差和安裝誤差對提高測量精度有明顯效果，在接觸式測量中，減小接觸副處摩擦力對提高系統(tǒng)靈敏度和減小測量誤差效果明顯。整個研究過程中一直注重成本控制，配合一定的機械放大裝置和高分辨率轉(zhuǎn)換電路對提高系統(tǒng)分辨率、測量精確度