智能多功能電子標尺儀的設(shè)計研究

金立忠

簡介

本課題研究設(shè)計了一款新型的智能多功能電子標尺儀，該標尺儀能廣泛應(yīng)用于建筑、裝潢、教學(xué)等各個領(lǐng)域。該標尺儀使用“中鳴”RCU控制器，集智能水平校正、水平標線、垂直標線、地面直標線、超聲測距、智能尋中等多種功能于一體。該標尺儀的智能水平校正系統(tǒng)安裝有2個高靈敏度水銀傳感器，根據(jù)傳感器狀態(tài)，控制2個伺服馬達旋轉(zhuǎn)校正水平。測距尋中系統(tǒng)安裝有1個超聲波測距儀，能精確測距。在尋中模式下，超聲波測距儀能旋轉(zhuǎn)180度，測出前后總距離，然后計算分中，提示移動方向找到中心線。標線系統(tǒng)在兩個方向裝有2個激光標線器，能在地面和墻壁標出直線、垂直線和水平線。

研究目的

在建筑、裝潢等許多行業(yè)中，都要涉及長度測量、水平線和垂直線的標示。以前工人們使用連通水管進行水平測定，用掛線錘測定垂直線，用卷尺測定長度?，F(xiàn)在用專用的標線儀進行水平、垂直測定，長度用激光測距儀測定，但工人使用起來還是不夠簡便，特別是在需要尋中線的時候。本課題就是要研究制作一款新型的、智能多功能電子標尺儀，集多種功能于一體，讓人使用起來更方便。

研究方法和過程

硬件的準備

控制盒：中鳴X—RCU機器人控制盒

傳感器：開關(guān)式水銀傳感器

水平校正馬達：大扭力伺服馬達

超聲波測距儀：中鳴JMP-BE-6301

距儀旋轉(zhuǎn)馬達：數(shù)字伺服馬達

標線器：十字線激光器

功能按鈕開關(guān)：6×6不帶鎖按鈕開關(guān)

功能指示燈：普通發(fā)光二極管

設(shè)計、制作與安裝

設(shè)計

結(jié)構(gòu)原理見圖1。

硬件的加工、組裝

第1步：按功能選擇、水平校正、標線、超聲測距4個部分制作。面板采用透明有機玻璃進行激光切割加工。

第2步：電線的連接。根據(jù)RCU控制器的端口數(shù)，把功能選擇按鈕和LED指示燈分別連接到相應(yīng)的插口上。

第3步：完成硬件的安裝。標尺儀全貌見圖2，功能選擇區(qū)見圖3。

編程

電子標尺的功能共有3項：①測距；②標線；③水平校正。其中測距功能又包括長度L、寬度W和中線M，標線功能又包括垂線與地線及水平線。根據(jù)標尺各功能的要求，使用中鳴機器人快車V3.8進行編程設(shè)計。

調(diào)試與校正

水平校正調(diào)試測試水銀傳感器的靈敏度，配合程序及水平儀校正水平，水平度誤差小干0.5度。

超聲測距的校正

測試超聲測距儀，把測得的數(shù)據(jù)與實際數(shù)據(jù)進行比對，修改程序數(shù)據(jù)，校正測試數(shù)據(jù)與實際數(shù)據(jù)之間的誤差，使誤差值小于1mm。

然后將超聲測距儀旋轉(zhuǎn)180度校正。為了保證尋中線數(shù)據(jù)的準確度，必須保證測距儀精確旋轉(zhuǎn)180度，才能保證測距結(jié)果的準確性。

激光標線的校正

分別校正地線、垂線與水平線。垂線可以用掛線錘的方法進行，水平線可以用水平儀進行校正（見圖4）。

測試與修正

進行實踐檢測，并且不斷修正細微誤差。

研究結(jié)果

經(jīng)過多次測試，本裝置實現(xiàn)了多種功能集于一體，且操作簡單、數(shù)據(jù)精確，達到了設(shè)計要求。以下是實驗測得的本裝置各項參數(shù)：超聲測距范圍>2500mm

測距誤差<1mm

分中誤差<1mm

水平度誤差<0.5度

垂直度誤差<0.5度

該項目獲得第31屆全國青少年科技創(chuàng)新大賽科技輔導(dǎo)員創(chuàng)新成果科技發(fā)明類一等獎。

專家評語

項目研究了一種智能多功能電子標尺儀，具有水平校正、水平標線、垂直標線、地面直標線、超聲測距、智能尋中等多種實用功能，技術(shù)方案合理，有較好的創(chuàng)新性，有很好的實用性和推廣價值。endprint