電子水準儀i角自動化檢測裝置研究

李開偉

摘要：電子水準儀i角誤差的傳統(tǒng)檢測方法較麻煩，不智能，本文旨在通過一種創(chuàng)新的自動化i角檢測裝置研究，使水準儀的i角檢測實現(xiàn)自動化、智能化。

關(guān)鍵詞：電子水準儀；i角誤差；檢測

由于電子水準儀的望遠鏡視準軸并不能保持完全的水平，總會與水準器軸在豎直面內(nèi)存在一個較小的夾角，稱之為電子水準儀的i角。當(dāng)i角為零時，不會造成測量誤差，但通常i角均不為零，因而會造成測量誤差，i角越大，所造成的誤差越大。因而在測量前，需要調(diào)整水準儀的i角，使其在誤差允許范圍內(nèi)。i角的測量有多種方法，但是，傳統(tǒng)測量方法存在以下問題：測量方法復(fù)雜、i角的計算過程復(fù)雜，效率低，導(dǎo)致前期的i角調(diào)整浪費大量時間；由于i角會受到外界環(huán)境的影響而變化，如溫度、濕度和震動等的影響，因而每隔一段時間甚至每次使用水準儀之前，均需要進行i角校驗，傳統(tǒng)的i角測量方式已不適于快速校驗的方式。本文提出一種水準儀i角檢測裝置，其測試過程簡單，自動化控制，測試效率高，占用時間少，適于i角的快速校驗，且測量精度高。

1 i角檢測裝置設(shè)計框架

i角檢測裝置設(shè)計圖

本文設(shè)計一款i角檢測裝置包括滑動基座、操作平臺、水準標尺、水準儀和橫向伸縮桿（如上圖）；所述滑動基座的底部設(shè)有滾輪，所述水準標尺垂直地固定于滑動基座上；所述操作平臺的底部設(shè)有滾輪，所述水準儀固定于操作平臺上；所述橫向伸縮桿水平設(shè)置，且橫向伸縮桿的一端與所述滑動基座固定連接，橫向伸縮桿的另一端與所述操作平臺固定連接。其中，滑動基座和操作平臺底部的滾輪，便于二者的移動搬運；橫向伸縮桿的設(shè)計是為了控制滑動基座的移動距離和移動方向。i角的測試方法是：控制滑動基座分別移動至距操作平臺不同距離的兩個點，分別讀出滑動基座上水準標尺的讀數(shù)，利用這兩個距離數(shù)據(jù)和水準標尺的兩次讀數(shù)，即可換算i角?；瑒踊鶅?nèi)設(shè)有電機、控制電機的驅(qū)動控制模塊、位移傳感器以及第一無線通信模塊；電機的輸出軸與所述滑動基座底部的滾輪相連；驅(qū)動控制模塊的信號輸出端與所述電機的信號輸入端相連，驅(qū)動控制模塊、位移傳感器均與第一無線通信模塊通信連接。其中，通過電機自動控制滑動基座的移動，位移傳感器用于實時測量滑動基座的位移。操作平臺上設(shè)有觸摸顯示屏，操作平臺內(nèi)置單片機和第二無線通信模塊；第二無線通信模塊、觸摸顯示屏均與單片機通信連接；電子水準儀內(nèi)置第三無線通信模塊，第三無線通信模塊與所述第二無線通信模塊通信連接。

測試時，由觸摸顯示屏中輸入滑動基座的位移，單片機接收該數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換成相應(yīng)控制信號，通過無線通信模塊發(fā)送給電機的驅(qū)動控制模塊，以控制電機移動，位移傳感器實時測試滑動基座的位移，當(dāng)滑動基座移動至規(guī)定位移時，控制滑動基座停止移動，此時，電子水準儀測量水準標尺上的讀數(shù)，且讀數(shù)精確到0.01毫米，水準儀將讀取的讀數(shù)通過第三無線通信模塊發(fā)送至第二無線通信模塊，進而發(fā)送給單片機。該裝置還包括縱向伸縮桿，垂直地固定于操作平臺上，水準儀固定于縱向伸縮桿上?？v向伸縮桿的設(shè)計，以便于電子水準儀高度的調(diào)節(jié)。

2 i角檢測測量原理

①選取水平的測試平面，將滑動基座10和操作平臺20置于該測試平面上；選取水平的測試平面，是為了提高i角的測試精度。

②在觸摸顯示屏21中輸入位移a分米，單片機22接收該數(shù)據(jù)后控制所述電機12運行，使滑動基座10移動a分米，利用電子水準儀40讀取此時水準標尺30上的讀數(shù)H1毫米；在移動過程中，位移傳感器14實時測試滑動基座10的位移，并將測試的位移數(shù)據(jù)實時回傳單片機22，當(dāng)滑動基座10移動至規(guī)定位移a時，單片機22控制滑動基座10停止移動。

③在觸摸顯示屏21中輸入位移b分米，單片機2接收該數(shù)據(jù)后控制所述電機12運行，使滑動基座10移動b分米，利用電子水準儀40讀取此時水準標尺30上的讀數(shù)H2毫米；在移動過程中，位移傳感器14實時測試滑動基座10的位移，并將測試的位移數(shù)據(jù)實時回傳單片機22，當(dāng)滑動基座10移動至規(guī)定位移b時，單片機22控制滑動基座10停止移動。

④數(shù)據(jù)H1、H2和b均回傳至單片機22中，單片機22根據(jù)如下公式計算水準儀的i角：

3 結(jié)語

利用本文所述設(shè)計的自動化、智能型電子水準儀i角檢測裝置進行水準儀的i角檢測，改變了傳統(tǒng)的水準儀i角檢測途徑，提高了檢測精度，省時省力。本文的研究為水準儀i角檢測裝置及檢測方法改革提供了參考。

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