專(zhuān)利名稱：一種角度測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測(cè)量系統(tǒng)，具體地說(shuō)是一種利用編碼器測(cè)量偏轉(zhuǎn)角度的角度測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
為了模擬空間低重力環(huán)境，需要利用繩索吊掛試驗(yàn)物體來(lái)平衡其多余的重力，并且繩索實(shí)時(shí)跟隨試驗(yàn)物體運(yùn)動(dòng)。在試驗(yàn)過(guò)程中，要求繩索的張力恒定且繩索始終保持垂直，這就需要跟隨運(yùn)動(dòng)裝置帶動(dòng)繩索運(yùn)動(dòng)以保證吊繩鉛垂及繩索張力恒定。但是，目前還沒(méi)有專(zhuān)門(mén)用來(lái)測(cè)量繩索傾角和張力的測(cè)量裝置。而一般的角度測(cè)量設(shè)備很難保證二維垂直，且回轉(zhuǎn)軸線交于一點(diǎn)，經(jīng)過(guò)測(cè)量得到的角度精度不高。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述在角度測(cè)量中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種角度測(cè)量裝置。該角度測(cè)量裝置在兩個(gè)方向測(cè)量角度，測(cè)量精度高。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:本發(fā)明包括吊繩、夾輪座、內(nèi)層轉(zhuǎn)動(dòng)塊、外層轉(zhuǎn)動(dòng)塊、角度座、內(nèi)層轉(zhuǎn)動(dòng)角度測(cè)量編碼器及外層轉(zhuǎn)動(dòng)角度測(cè)量編碼器，其中內(nèi)層轉(zhuǎn)動(dòng)塊通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在外層轉(zhuǎn)動(dòng)塊上，該外層轉(zhuǎn)動(dòng)塊通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地與角度座相連；所述內(nèi)層轉(zhuǎn)動(dòng)塊上設(shè)有與其連動(dòng)的夾輪座，在夾輪座上安裝有至少一組可轉(zhuǎn)動(dòng)的夾輪；所述角度座的頂部固定有試驗(yàn)物體，所述吊繩的一端連接于試驗(yàn)物體上，另一端由夾輪座上的一組夾輪中間穿過(guò)、連接有跟隨運(yùn)動(dòng)裝置，該吊繩通過(guò)夾輪夾緊；所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸及第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸上分別連接有內(nèi)層轉(zhuǎn)動(dòng)角度測(cè)量編碼器及外層轉(zhuǎn)動(dòng)角度測(cè)量編碼器。其中:所述內(nèi)層轉(zhuǎn)動(dòng)塊的兩側(cè)分別設(shè)有第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸，兩側(cè)的第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸分別通過(guò)軸承與外層轉(zhuǎn)動(dòng)塊連接，其中一側(cè)的第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸由外層轉(zhuǎn)動(dòng)塊穿出、與內(nèi)層轉(zhuǎn)動(dòng)角度測(cè)量編碼器相連，另一側(cè)的第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸由外層轉(zhuǎn)動(dòng)塊穿出、連接有配重塊；所述內(nèi)層轉(zhuǎn)動(dòng)塊為方框體，夾輪座位于內(nèi)層轉(zhuǎn)動(dòng)塊的內(nèi)部、與內(nèi)層轉(zhuǎn)動(dòng)塊固接；所述夾輪座包括兩塊相互平行的板，每塊板分別與內(nèi)層轉(zhuǎn)動(dòng)塊固接，一組兩個(gè)夾輪的夾輪軸安裝在兩塊板之間、相互平行且?jiàn)A輪軸的中心軸線位于同一水平面，每個(gè)夾輪軸上均安裝有可轉(zhuǎn)動(dòng)的夾輪；所述吊繩由兩個(gè)夾輪之間穿過(guò)，兩個(gè)夾輪夾緊吊繩；夾輪為兩組、共四個(gè)，在夾輪座的兩塊板之間設(shè)有支撐板，兩組夾輪上下設(shè)置、分別位于所述支撐板的上方及下方；所述支撐板的中間開(kāi)有供吊繩穿過(guò)的通孔，兩組夾輪分別夾緊吊繩；在夾輪的兩端與夾輪座兩塊板的內(nèi)壁之間分別設(shè)有套在夾輪軸上的隔套；所述外層轉(zhuǎn)動(dòng)塊為方框體，內(nèi)層轉(zhuǎn)動(dòng)塊位于外層轉(zhuǎn)動(dòng)塊內(nèi)部的中間；所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸的中心軸線與第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸的中心軸線相互垂直，并交于一點(diǎn)；所述角度座具有一頂板，該頂板為一方框，在頂板下方相對(duì)的兩側(cè)設(shè)有垂直于頂板的豎板，第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸通過(guò)軸承安裝在豎板上。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與積極效果為:
1.本發(fā)明通過(guò)吊繩的偏斜引起相互垂直的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸發(fā)生相應(yīng)角度的旋轉(zhuǎn)，由編碼器測(cè)量得到轉(zhuǎn)動(dòng)角度，通過(guò)合成即可得到柔索的傾斜角度，測(cè)量精度高。2.本發(fā)明的內(nèi)層轉(zhuǎn)動(dòng)塊上的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上連接有配重塊，可以將內(nèi)層轉(zhuǎn)動(dòng)塊和外層轉(zhuǎn)動(dòng)塊的質(zhì)心調(diào)整到兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸的中心，保證測(cè)量裝置不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)也能保持平衡。3.本發(fā)明可以準(zhǔn)確測(cè)出吊繩的角度偏轉(zhuǎn)，測(cè)量精度高。4.本發(fā)明的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸相互垂直，中心軸線交于一點(diǎn)，編碼器測(cè)量方便。5.本發(fā)明在夾輪的兩端與夾輪座內(nèi)壁之間設(shè)置了套在夾輪軸上的隔套，用來(lái)隔開(kāi)夾輪與夾輪座，避免剛性接觸，在夾輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，對(duì)夾輪座產(chǎn)生破壞。6.本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，便于維護(hù)。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)主視圖；圖2為圖1中的A向剖視圖；圖3為圖1的左視圖；其中:1為吊繩，2為夾輪座，3為內(nèi)層轉(zhuǎn)動(dòng)塊，4為外層轉(zhuǎn)動(dòng)塊，5為角度座，6為內(nèi)層轉(zhuǎn)動(dòng)角度測(cè)量編碼器，7為外層轉(zhuǎn)動(dòng)角度測(cè)量編碼器，8為配重塊，9為第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸，10為第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸，11為左夾輪，12為左夾輪軸，13為右?jiàn)A輪，14為右?jiàn)A輪軸，15為隔套，16為軸承座，17為軸承端蓋,18為支撐板。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。如圖1 3所示，本發(fā)明包括吊繩1、夾輪座2、內(nèi)層轉(zhuǎn)動(dòng)塊3、外層轉(zhuǎn)動(dòng)塊4、角度座5、內(nèi)層轉(zhuǎn)動(dòng)角度測(cè)量編碼器6及外層轉(zhuǎn)動(dòng)角度測(cè)量編碼器7，其中內(nèi)層轉(zhuǎn)動(dòng)塊3為方框體、由四塊相互垂直的板組成，在內(nèi)層轉(zhuǎn)動(dòng)塊3相對(duì)的兩側(cè)壁的外表面(即內(nèi)層轉(zhuǎn)動(dòng)塊長(zhǎng)度方向兩側(cè)壁的外表面)上各連接有第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸9 ;外層轉(zhuǎn)動(dòng)塊4也為方框體、由四塊相互垂直的板組成，內(nèi)層轉(zhuǎn)動(dòng)塊3位于外層轉(zhuǎn)動(dòng)塊4內(nèi)部的中間，外層轉(zhuǎn)動(dòng)塊4相對(duì)的兩側(cè)壁(即外層轉(zhuǎn)動(dòng)塊長(zhǎng)度方向的兩側(cè)壁)上開(kāi)有通孔，通孔內(nèi)安裝有軸承座16，內(nèi)層轉(zhuǎn)動(dòng)塊3上的兩個(gè)第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸9分別通過(guò)軸承安裝在外層轉(zhuǎn)動(dòng)塊4上的軸承座16內(nèi)，并由軸承端蓋17固定，軸承通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸9上的軸肩及軸承端蓋17軸向定位。內(nèi)層轉(zhuǎn)動(dòng)塊3其中一側(cè)的第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸9由外層轉(zhuǎn)動(dòng)塊4上的通孔穿出、連接有內(nèi)層轉(zhuǎn)動(dòng)角度測(cè)量編碼器6。外層轉(zhuǎn)動(dòng)塊4寬度方向的兩側(cè)壁的外表面上各連接有第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸10 ;角度座5具有一頂板，該頂板為一方框，在頂板下方相對(duì)的兩側(cè)設(shè)有垂直于頂板的豎板，角度座5的頂板通過(guò)螺栓與試驗(yàn)物體固接；角度座5的兩個(gè)豎板上分別開(kāi)有通孔，通孔內(nèi)安裝有軸承座16，外層轉(zhuǎn)動(dòng)塊4上的兩個(gè)第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸10分別通過(guò)軸承安裝在角度座5豎板上的軸承座16內(nèi)，并由軸承端蓋17固定，軸承通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸10上的軸肩及軸承端蓋17軸向定位。外層轉(zhuǎn)動(dòng)塊4任一側(cè)的第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸10由支座5的豎板穿出、連接有外層轉(zhuǎn)動(dòng)角度測(cè)量編碼器7。兩個(gè)第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸9的中心軸線共線，兩個(gè)第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸10的中心軸線共線，并且第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸9的中心軸線與第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸10的中心軸線相互垂直，并交于一點(diǎn)。為了保證測(cè)量裝置不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)也保持平衡，需要將內(nèi)層轉(zhuǎn)動(dòng)塊3和外層轉(zhuǎn)動(dòng)塊4的質(zhì)心調(diào)整到第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸9及第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸10的中心；因此，在內(nèi)層轉(zhuǎn)動(dòng)塊3另一側(cè)的第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸9由外層轉(zhuǎn)動(dòng)塊4上的通孔穿出、通過(guò)螺栓與配重塊8連接，該配重塊用于將左右方向的質(zhì)心配到第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸9中心軸線及第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸10中心軸線的交點(diǎn)。在內(nèi)層轉(zhuǎn)動(dòng)塊3的內(nèi)部設(shè)有與其連動(dòng)的夾輪座2，夾輪座2包括兩塊相互平行的板，每塊板的頂部外表面向外延伸形成延伸部，內(nèi)層轉(zhuǎn)動(dòng)塊3長(zhǎng)度方向兩側(cè)內(nèi)壁向內(nèi)延伸形成延伸部，兩個(gè)延伸部重疊后通過(guò)螺栓固接。在夾輪座2的兩塊板之間安裝有至少一組可轉(zhuǎn)動(dòng)的夾輪，本實(shí)施例安裝了兩組、共四個(gè)夾輪，每一組的夾輪均分為左夾輪11及右?jiàn)A輪13，左夾輪11的左夾輪軸12及右?jiàn)A輪13的右?jiàn)A輪軸14分別固定在夾輪座的兩塊板之間，左夾輪11及右?jiàn)A輪13分別通過(guò)軸承安裝在左夾輪軸12及右?jiàn)A輪軸14上；四個(gè)夾輪的夾輪軸的中心軸線分別平行，并且一組的左夾輪軸12與右?jiàn)A輪軸14的中心軸線位于同一水平面，兩組的左夾輪軸12的中心軸線位于同一豎直面，兩組的右?jiàn)A輪軸14的中心軸線分位于同一豎直面。在夾輪座2的兩塊板的中間位置固接有支撐板18，支撐板18的中間開(kāi)有供吊繩I穿過(guò)的通孔，其中一組的兩個(gè)夾輪位于支撐板18的上方，另一組的兩個(gè)夾輪位于支撐板18的下方。在左夾輪11的兩端及右?jiàn)A輪13的兩端與夾輪座2兩塊板的內(nèi)壁之間分別設(shè)有套在夾輪軸上的隔套15，用來(lái)隔開(kāi)夾輪與夾輪座，避免剛性接觸，在夾輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，對(duì)夾輪座產(chǎn)生破壞。吊繩I的一端連接于試驗(yàn)物體上，另一端由兩組夾輪之間及支撐板18上的通孔穿過(guò)、連接有跟隨運(yùn)動(dòng)裝置，兩組夾輪分別夾緊吊繩I。本發(fā)明的工作原理為:通過(guò)角度座5將測(cè)量裝置連接在試驗(yàn)物體上，吊繩I 一端(頂端)與試驗(yàn)物體相連，另一端(尾端)與跟隨運(yùn)動(dòng)裝置相連，試驗(yàn)物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)吊繩I運(yùn)動(dòng)，使吊繩I發(fā)生偏斜；當(dāng)?shù)趵KI發(fā)生偏斜，會(huì)引起相互垂直的第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸9及第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸10發(fā)生相應(yīng)角度的旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)的角度通過(guò)內(nèi)層轉(zhuǎn)動(dòng)角度測(cè)量編碼器6及外層轉(zhuǎn)動(dòng)角度測(cè)量編碼器7及時(shí)測(cè)量得到，然后將測(cè)量得到的角度值進(jìn)行合成即可得到吊繩的傾斜角度，并將測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸給控制系統(tǒng)(現(xiàn)有技術(shù))，通過(guò)控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)跟隨運(yùn)動(dòng)裝置來(lái)做相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明的內(nèi)層轉(zhuǎn)動(dòng)角度測(cè)量編碼器6及外層轉(zhuǎn)動(dòng)角度測(cè)量編碼器7均為市購(gòu)產(chǎn)品，購(gòu)置于Franck公司，型號(hào)為frm36。
權(quán)利要求
1.一種角度測(cè)量裝置，其特征在于:包括吊繩(I)、夾輪座(2)、內(nèi)層轉(zhuǎn)動(dòng)塊(3)、外層轉(zhuǎn)動(dòng)塊(4)、角度座(5)、內(nèi)層轉(zhuǎn)動(dòng)角度測(cè)量編碼器(6)及外層轉(zhuǎn)動(dòng)角度測(cè)量編碼器(7)，其中內(nèi)層轉(zhuǎn)動(dòng)塊(3)通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸(9)可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在外層轉(zhuǎn)動(dòng)塊(4)上，該外層轉(zhuǎn)動(dòng)塊⑷通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸(10)可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地與角度座(5)相連；所述內(nèi)層轉(zhuǎn)動(dòng)塊(3)上設(shè)有與其連動(dòng)的夾輪座(2)，在夾輪座(2)上安裝有至少一組可轉(zhuǎn)動(dòng)的夾輪；所述角度座(5)的頂部固定有試驗(yàn)物體，所述吊繩(I)的一端連接于試驗(yàn)物體上，另一端由夾輪座(2)上的一組夾輪中間穿過(guò)、連接有跟隨運(yùn)動(dòng)裝置，該吊繩(I)通過(guò)夾輪夾緊；所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸(9)及第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸(10)上分別連接有內(nèi)層轉(zhuǎn)動(dòng)角度測(cè)量編碼器(6)及外層轉(zhuǎn)動(dòng)角度測(cè)量編碼器⑵。
2.按權(quán)利要求1所述的角度測(cè)量裝置，其特征在于:所述內(nèi)層轉(zhuǎn)動(dòng)塊(3)的兩側(cè)分別設(shè)有第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸(9)，兩側(cè)的第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸(9)分別通過(guò)軸承與外層轉(zhuǎn)動(dòng)塊(4)連接，其中一側(cè)的第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸(9)由外層轉(zhuǎn)動(dòng)塊(4)穿出、與內(nèi)層轉(zhuǎn)動(dòng)角度測(cè)量編碼器(6)相連，另一側(cè)的第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸(9)由外層轉(zhuǎn)動(dòng)塊(4)穿出、連接有配重塊(8)。
3.按權(quán)利要求2所述的角度測(cè)量裝置，其特征在于:所述內(nèi)層轉(zhuǎn)動(dòng)塊(3)為方框體，夾輪座⑵位于內(nèi)層轉(zhuǎn)動(dòng)塊⑶的內(nèi)部、與內(nèi)層轉(zhuǎn)動(dòng)塊⑶固接。
4.按權(quán)利要求1或3所述的角度測(cè)量裝置，其特征在于:所述夾輪座(2)包括兩塊相互平行的板，每塊板分別與內(nèi)層轉(zhuǎn)動(dòng)塊(3)固接，一組兩個(gè)夾輪的夾輪軸安裝在兩塊板之間、相互平行且?jiàn)A輪軸的中心軸線位于同一水平面，每個(gè)夾輪軸上均安裝有可轉(zhuǎn)動(dòng)的夾輪；所述吊繩(I)由兩個(gè)夾輪之間穿過(guò)，兩個(gè)夾輪夾緊吊繩(I)。
5.按權(quán)利要求4所述的角度測(cè)量裝置，其特征在于:所述夾輪為兩組、共四個(gè)，在夾輪座(2)的兩塊板之間設(shè)有支撐板(18)，兩組夾輪上下設(shè)置、分別位于所述支撐板(18)的上方及下方；所述支撐板(18)的中間開(kāi)有供吊繩(I)穿過(guò)的通孔，兩組夾輪分別夾緊吊繩⑴。
6.按權(quán)利要求4所述的角度測(cè)量裝置，其特征在于:在夾輪的兩端與夾輪座(2)兩塊板的內(nèi)壁之間分別設(shè)有套在夾輪軸上的隔套(15)。
7.按權(quán)利要求1所述的角度測(cè)量裝置，其特征在于:所述外層轉(zhuǎn)動(dòng)塊(4)為方框體，內(nèi)層轉(zhuǎn)動(dòng)塊(3)位于外層轉(zhuǎn)動(dòng)塊(4)內(nèi)部的中間。
8.按權(quán)利要求1、2或6所述的角度測(cè)量裝置，其特征在于:所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸(9)的中心軸線與第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸(10)的中心軸線相互垂直,并交于一點(diǎn)。
9.按權(quán)利要求1所述的角度測(cè)量裝置，其特征在于:所述角度座(5)具有一頂板，該頂板為一方框，在頂板下方相對(duì)的兩側(cè)設(shè)有垂直于頂板的豎板，第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸(10)通過(guò)軸承安裝在豎板上。
全文摘要
本發(fā)明涉及測(cè)量系統(tǒng)，具體地說(shuō)是一種利用編碼器測(cè)量偏轉(zhuǎn)角度的角度測(cè)量裝置，包括吊繩、夾輪座、內(nèi)層轉(zhuǎn)動(dòng)塊、外層轉(zhuǎn)動(dòng)塊、角度座、內(nèi)層轉(zhuǎn)動(dòng)角度測(cè)量編碼器及外層轉(zhuǎn)動(dòng)角度測(cè)量編碼器，內(nèi)層轉(zhuǎn)動(dòng)塊通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在外層轉(zhuǎn)動(dòng)塊上，外層轉(zhuǎn)動(dòng)塊通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地與角度座相連；內(nèi)層轉(zhuǎn)動(dòng)塊上設(shè)有與其連動(dòng)的夾輪座，夾輪座上安裝有夾輪；角度座的頂部固定有試驗(yàn)物體，吊繩的一端連接于試驗(yàn)物體上，另一端由夾輪座上的夾輪中間穿過(guò)、連接有跟隨運(yùn)動(dòng)裝置，吊繩通過(guò)夾輪夾緊；第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸及第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸上分別連接有內(nèi)層轉(zhuǎn)動(dòng)角度測(cè)量編碼器及外層轉(zhuǎn)動(dòng)角度測(cè)量編碼器。本發(fā)明具有測(cè)量精度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，便于維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01C9/10GK103090852SQ201110340318
公開(kāi)日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2011年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月1日
發(fā)明者徐志剛, 劉勇, 徐永利, 王軍義, 李峰 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所