The invention discloses a combined six axis sensor with four point automatic leveling system and its working method based on four point automatic leveling system of the six axis combination consists of sensors and actuators, detection switch, laser ranging sensor and controller; the six axis combined sensor to obtain the current data on the Euler attitude angle type actuator, calculation electric cylinder rod expansion amount by using the method of coordinate transformation, thus simplifying the leveling system of attitude representation method with the expansion amount calculation formula, reduce the complexity of system design, the system improves the work efficiency.
【技术实现步骤摘要】
基于六轴组合传感器的四点自动调平系统及其工作方法
本专利技术属于工作台姿态自动调平
技术背景目前,为了提高施工的安全性与操作的可靠性,需要对特定工况下的施工装置进行调平控制,如重型车辆调平、机床加工、防空火炮控制、海洋钻井平台、并联机构等。现有调平方法主要有三点调平、四点调平、六点调平法等,其中,三点调平法简单易行,但受到外力时极易倾覆。而六点调平法算法复杂、调平工况多变,使得调平系统难以有效控制,因此,现有调平方法普遍采用四点调平法,与本申请有关的技术是四点调平法。目前四点调平法主要技术特点是:(1)采用倾角传感器检测平台倾角。(2)采用二维姿态检测方法,控制四个支腿液压缸的伸缩量以实现平台二维姿态的调平。(3)采用“追逐式”调平法对重型液压平板车进行调平。(4)采用液压缸式调平执行机构进行调平。(5)采用“基于PLC控制的4台电缸”进行平台调平。上述四点调平法的不足是,由于检测方法和控制方法所限,调平精度和系统工作效率低。尤其是液压缸式调平系统,除了调平精度和系统工作效率低,所需的液压泵站与液压缸等设备均占地面积大,系统复杂。去年,随着搭载传感器的智能手机和游戏机等设备的开发,传感器的需求持续增加。Kionix,Inc.(总部位于美国纽约州伊萨卡)作为ROHM集团旗下的mems传感器的领军企业,开发出六轴加速度陀螺仪组合传感器(3轴加速度传感器+3轴陀螺仪传感器),以下简称“六轴组合传感器”,它采用Kionix独家开发的相位检测的检测方式。目前该传感器还没有用于自动调平系统的先例。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足,本专利技术提出一种基于六 ...
【技术保护点】
一种基于六轴组合传感器的四点自动调平系统及其工作方法,其特征在于,它由六轴组合传感器、执行机构、着地检测开关、激光测距传感器以及控制器所组成;所述的执行机构为四个由伺服电动机驱动的电缸,四个电缸按矩形布置方式分别布置在被调平台下面的四角上;所述的六轴组合传感器布置在被调平台上,并且处于四个电缸对角线的交点上,用于检测被调平台的当前姿态和发出姿态信息;所述的着地检测开关安装在电缸伸出杆端头上,每个电缸都安装有着地检测开关,用于检测电缸伸出杆与地面的接触状态;所述的激光测距传感器安装在电缸缸体的侧面,电缸伸出杆端头上设有向外探出的测距反光挡板,并使激光束与测距反光挡板对准,用于检测电缸伸出杆的伸缩量;所述控制器包括调平系统的控制中枢CPU、外围模块和控制四个伺服电动机运转的驱动模块;所述CPU是具有信息获取、数据处理并发出控制指令作用的单片机最小系统;所述外围模块包括:用于显示调平系统运行状态信息的显示装置,用于调平系统启动、停止的输入装置,以及为调平系统提供动力的电源装置。
【技术特征摘要】
1.一种基于六轴组合传感器的四点自动调平系统及其工作方法,其特征在于,它由六轴组合传感器、执行机构、着地检测开关、激光测距传感器以及控制器所组成;所述的执行机构为四个由伺服电动机驱动的电缸,四个电缸按矩形布置方式分别布置在被调平台下面的四角上;所述的六轴组合传感器布置在被调平台上,并且处于四个电缸对角线的交点上,用于检测被调平台的当前姿态和发出姿态信息;所述的着地检测开关安装在电缸伸出杆端头上,每个电缸都安装有着地检测开关,用于检测电缸伸出杆与地面的接触状态;所述的激光测距传感器安装在电缸缸体的侧面,电缸伸出杆端头上设有向外探出的测距反光挡板,并使激光束与测距反光挡板对准,用于检测电缸伸出杆的伸缩量;所述控制器包括调平系统的控制中枢CPU、外围模块和控制四个伺服电动机运转的驱动模块;所述CPU是具有信息获取、数据处理并发出控制指令作用的单片机最小系统;所述外围模块包括:用于显示调平系统运行状态信息的显示装置,用于调平系统启动、停止的输入装置,以及为调平系统提供动力的电源装置。2.一种如权利要求1所述的四点自动调平系统的工作方法,其特征在于,第一步:工作时,打开控制器,启动四个电缸同时运行,使四个电缸伸出杆伸出,当某个电缸伸出杆杆着地时,该端头上的检测开关发出信号,控制器得到着地信号后使该电缸停止运行,直至四个电缸伸出杆全部稳实着地;全部着地后,六轴组合传感器发出被调平台的当前姿态数据信息,控制器获取当前姿态数据信息后转换为欧拉角表达式,表达形式为X-Y-Z欧拉角数据θx、θy、θz;第二步:控制器根据欧拉角数据计算四个电缸伸出杆伸缩量,计算过程是:第2.1步:以当前四个电缸轴心顶点形成的平面矩形FEA'G,建立机身实时坐标系;该坐标系以对角线的交点O'作为机身坐标系的原点,以与A'G、EF平行的方向作为X轴方向,与A'E、GF平行的方向为Y轴方向,并以与所述X轴、Y轴叉乘的方向作为Z轴方向;已知平面矩形FEA'G的边长FG=EA'=l1,FE=A'G=l2;第2.2步:以四个电缸轴心底部形成的平面矩形ABCD为参考平面,建立参考坐标系;O点为O'沿竖直方向在平面ABCD上的投影,O点为参考坐标系的原点,设参考坐标系所在平面欧拉角θx、θy的初始值均为0,当沿X轴、Y轴...
【专利技术属性】
技术研发人员:李东民,陈志强,张砚强,李佳,马国芳,
申请(专利权)人:山东科技大学,
类型:发明
国别省市:山东,37
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。