專利名稱：新型傾角儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種測量儀器領(lǐng)域，特別是涉及一種使用光學(xué)測量的新型傾角儀。
背景技術(shù)：
目前，傾角測量的技術(shù)有兩種一種為傳統(tǒng)的水泡式角度測量顯示裝置，是通過看水泡確定角度，缺點(diǎn)是測量不準(zhǔn)確，讀數(shù)困難；另一種為數(shù)字傾角測量儀，角度讀取方便， 但現(xiàn)有的數(shù)字傾角儀一般都是使用傾角傳感器將角度轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，然后通過AD轉(zhuǎn)換得出角度的數(shù)值，由于傾角傳感器價(jià)格較貴，一般在幾十元到上百元，導(dǎo)致整體儀器價(jià)格很高，不易普及。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種價(jià)格低廉的新型傾角儀。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是本實(shí)用新型是一種新型傾角儀，它主要由外殼、圓盤、配重塊、凸透鏡、發(fā)光管組成；所述的圓盤通過穿設(shè)于中心的轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)的安裝在外殼內(nèi)，配重塊偏心安裝在圓盤上， 凸透鏡設(shè)置在圓盤盤面的一側(cè)，發(fā)光管與圓盤盤面相對。本實(shí)用新型還包括光學(xué)傳感器、感光元件、支撐體、支撐件、顯示屏、電路板、按鍵； 所述的支撐體和支撐件安裝在外殼內(nèi)，在支撐體與支撐件之間形成一個(gè)容置腔，所述的圓盤通過穿設(shè)于中心的轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)的安裝在支撐體上且位于容置腔內(nèi)；在支撐件的上部開設(shè)一通孔，所述的凸透鏡安裝在支撐件的上部且與通過支撐件上的通孔與圓盤的上部盤面相對；所述的光學(xué)傳感器、感光元件、發(fā)光管安裝在電路板上且感光元件和發(fā)光管位于凸透鏡的一側(cè)，圓盤位于凸透鏡的另一側(cè)，感光元件安裝在發(fā)光管發(fā)出光線、經(jīng)圓盤盤面反射穿過凸透鏡的光線軌跡上；所述的按鍵安裝在外殼上且其內(nèi)端與電路板頂靠；所述的顯示屏安裝在外殼上且通過信號(hào)線連接電路板。所述的支撐件上、用于安裝凸透鏡的一個(gè)安裝面為反光面，該反光面與發(fā)光管相對。所述的外殼的底面為測量面。采用上述方案后，由于本實(shí)用新型使用光學(xué)傳感器， 成本低廉，測量精度可以按需求調(diào)節(jié)。本發(fā)明使用光學(xué)傳感器與偏重圓盤的相對運(yùn)動(dòng)完成傾角的測量。通過計(jì)算偏重圓盤與光學(xué)傳感器相對運(yùn)動(dòng)的位移，由電路板上的控制模塊將相對位移點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為角度值，由于光學(xué)傳感器價(jià)格低廉(零售不到2元)，所以可以大大降低整機(jī)成本，如果批量生產(chǎn)，整機(jī)成本更低(可以控制在6元以下)。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。

圖1是本實(shí)用新型的正面剖視圖；[0011]圖2是本實(shí)用新型的側(cè)面剖視圖；圖3是本實(shí)用新型的外形示意圖；圖4是本實(shí)用新型電路板的電路圖；圖5是本實(shí)用新型的原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型是一種新型傾角儀，它主要由外殼1、支撐體2、支撐件3、圓盤4、配重塊5、凸透鏡6、發(fā)光管7、光學(xué)傳感器8、感光元件9、顯示屏10、電路板20、 按鍵30組成。所述的外殼1為一個(gè)矩形殼體，其底面11為測量面。所述的支撐體2和支撐件3安裝在外殼1內(nèi)，在支撐體2與支撐件3之間形成一個(gè)容置腔21。所述的圓盤4為塑料圓盤4，其通過穿設(shè)于中心的轉(zhuǎn)軸41 (金屬銅軸)可旋轉(zhuǎn)的穿設(shè)于支撐體2的中部且位于容置腔21內(nèi)。在支撐件3的上部開設(shè)一通孔31，所述的凸透鏡6安裝在支撐件3的上部且與通過支撐件3上的通孔31與圓盤4的上部作為反射面42的盤面相對，支撐件3上、用于安裝凸透鏡6的一個(gè)安裝面32為反光面32，該反光面 32與發(fā)光管7相對。為了制造方便凸透鏡6與反光面32為一體。所述的光學(xué)傳感器8、感光元件9、發(fā)光管7安裝在電路板20上，裝配時(shí)，感光元件 9和發(fā)光管7位于凸透鏡6的一側(cè)，圓盤4位于凸透鏡6的另一側(cè)，感光元件9與發(fā)光管7 的相對位置為感光元件9應(yīng)安裝在發(fā)光管7發(fā)出的光線、經(jīng)圓盤4盤面反射穿過凸透鏡6 的光線軌跡上，以便光學(xué)傳感器8捕捉到圓盤4相對自身的微小圖像變化并將此變化傳送給感光元件9。所述的配重塊5為一個(gè)小銅塊，偏心卡置在在圓盤4上，S卩，配重塊5卡置在在圓盤4的上半部或下半部上，使得配重塊5始終指向地面。偏重圓盤4 一半的重量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于另一半重量，圓盤4豎直安裝在外殼1中，可以相對與外殼1殼體轉(zhuǎn)動(dòng)。由于重力的作用， 圓盤4質(zhì)量大的一邊始終垂直指向地面。圓盤4面向凸透鏡6的一面表面有不規(guī)則紋理， 這樣光學(xué)傳感器8更容易感知圓盤4與其自身的相對運(yùn)動(dòng)。所述的按鍵30安裝在外殼1的殼體面板上且其內(nèi)端與電路板20頂靠；所述的顯示屏10安裝在外殼的殼體面板上且通過信號(hào)線連接電路板20。所述的電路板20主要由控制電路201、IXD顯示電路202、光學(xué)傳感器電路203、紅外發(fā)光管電路204、按鍵電路205、電源電路206和電源開關(guān)電路207組成。本實(shí)用新型的工作原理如圖2參考圖5所示，紅外發(fā)光管7將紅外線照射在面向光學(xué)傳感器8對應(yīng)的圓盤4位置，光學(xué)傳感器8通過接收反射的紅外線感知圓盤4狀態(tài)，當(dāng)本實(shí)用新型測量目標(biāo)對象時(shí)，本實(shí)用新型機(jī)身與偏重圓盤4發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)，這時(shí)光學(xué)傳感器8將捕捉到圓盤4相對自身的微小位置變化，從而產(chǎn)生位移點(diǎn)數(shù)信息?？刂齐娐?01快速讀取該信息并進(jìn)行處理， 將其轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的傾角值后向LCD顯示屏10輸出，從而完成傾角的測量。所述的樹脂凸透鏡6將紅外發(fā)光管7發(fā)射的光線通過反光面32反射到偏重圓盤 4上部的反射面42，然后通過凸透鏡6將圓盤4被照射部分的圖像成像到光學(xué)傳感器8內(nèi)部的感光元件9上。
4[0025]光學(xué)傳感器8會(huì)實(shí)時(shí)對偏重圓盤4面向光學(xué)傳感器8的平面進(jìn)行“攝像”。當(dāng)傾角儀測量角度時(shí)，圓盤4與光學(xué)傳感器8發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)，傳感器8內(nèi)部的DSP (數(shù)字信號(hào)處理器)芯片，對連續(xù)拍攝的圖片進(jìn)行對比分析，從而確定偏重圓盤4與光學(xué)傳感器8的相對運(yùn)動(dòng)方向和位移，并將該位移對應(yīng)的點(diǎn)數(shù)值進(jìn)行輸出。如圖4參考圖2所示，為傾角儀數(shù)字電路原理圖。1.在測量開始時(shí)，先將本實(shí)用新型放于水平面上，按kro鍵進(jìn)行歸零。kro對應(yīng)按鍵電路205中的keyl鍵，當(dāng)該鍵按下后，控制電路201 (控制模塊為AT89C52單片機(jī))通過Pl. 5 口得以感知，并將自己內(nèi)存中記錄角度的寄存器設(shè)置為0.2.然后將本實(shí)用新型放于被測物體上，這時(shí)光學(xué)傳感器8與偏重圓盤4發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)，并通過串行IO 口 SDIO將位移點(diǎn)數(shù)傳送到控制電路201的P1.3 口?？刂颇K基于 Za= KXcoimt公式，將位移點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的角度，并將該角度存儲(chǔ)在寄存器中，最后通過Ρ2.(ΓΡ2. 7 口將寄存器中的角度值輸出到IXD進(jìn)行顯示。當(dāng)IXD顯示的角度讀數(shù)穩(wěn)定后，可以按Hold鍵(對應(yīng)按鍵電路205中的key2鍵)將LCD讀數(shù)進(jìn)行鎖定，此時(shí)用戶可以方便地讀取最終的測量角度。當(dāng)再次按下Hold鍵時(shí)，控制模塊重新開始向LCD上更新角度數(shù)據(jù)，用戶可以重新開始其他測量。4.具體實(shí)施時(shí)，光學(xué)傳感器8使用MX8620，光學(xué)透鏡使用樹脂透鏡，控制模塊使用單片機(jī)AT89C52，IXD顯示屏10使用16X02點(diǎn)陣IXD。使用方法如圖3參考圖2所示，當(dāng)使用傾角儀時(shí)，首先將其放在水平面上校準(zhǔn)。按^ro鍵， 此時(shí)系統(tǒng)將光學(xué)傳感器8與偏重圓盤4的相對位置作為0度的基準(zhǔn)。然后使用本實(shí)用新型的測量面11對所要測量的對象進(jìn)行測量，只要將測量面11貼在被測試物體的傾角邊上即可。測量時(shí)由于測量儀內(nèi)部的偏重圓盤4質(zhì)量大的一側(cè)始終指向地面，所以偏重圓盤4仍保持0度時(shí)的基準(zhǔn)狀態(tài)。本實(shí)用新型的機(jī)身放于被測對象上，所以相對于原始的0度基準(zhǔn)發(fā)生了變化。這時(shí)光學(xué)傳感器8感應(yīng)到偏重圓盤4與自己發(fā)生了位置的變化。將產(chǎn)生位移變化的數(shù)值發(fā)送給控制電路201，控制電路201將收到的位移變化值通過計(jì)算轉(zhuǎn)化為本實(shí)用新型測量面11與水平方向的角度值，然后通過LCD顯示屏10顯示。如果僅僅要測試兩個(gè)對象之間的相對傾角，可以在對象1上按^ro鍵進(jìn)行校準(zhǔn)， 然后在對象2上進(jìn)行測量，這時(shí)的測量值就為兩個(gè)對象之間的相對傾角。當(dāng)測量完成后，讀取角度時(shí)，可以按Hold鍵，將當(dāng)前測量的結(jié)果進(jìn)行鎖定，以便于讀數(shù)，這時(shí)IXD顯示屏10屏幕上有Hold標(biāo)志；再次按Hold鍵，控制電路201將解除鎖定。
權(quán)利要求1.一種新型傾角儀，其特征在于它主要由外殼、圓盤、配重塊、凸透鏡、發(fā)光管組成； 所述的圓盤通過穿設(shè)于中心的轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)的安裝在外殼內(nèi)，配重塊偏心安裝在圓盤上，凸透鏡設(shè)置在圓盤盤面的一側(cè)，發(fā)光管與圓盤盤面相對。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型傾角儀，其特征在于它還包括光學(xué)傳感器、感光元件、 支撐體、支撐件、顯示屏、電路板、按鍵；所述的支撐體和支撐件安裝在外殼內(nèi)，在支撐體與支撐件之間形成一個(gè)容置腔，所述的圓盤通過穿設(shè)于中心的轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)的安裝在支撐體上且位于容置腔內(nèi)；在支撐件的上部開設(shè)一通孔，所述的凸透鏡安裝在支撐件的上部且與通過支撐件上的通孔與圓盤的上部盤面相對；所述的光學(xué)傳感器、感光元件、發(fā)光管安裝在電路板上且感光元件和發(fā)光管位于凸透鏡的一側(cè)，圓盤位于凸透鏡的另一側(cè)，感光元件安裝在發(fā)光管發(fā)出光線、經(jīng)圓盤盤面反射穿過凸透鏡的光線軌跡上；所述的按鍵安裝在外殼上且其內(nèi)端與電路板頂靠；所述的顯示屏安裝在外殼上且通過信號(hào)線連接電路板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型傾角儀，其特征在于所述的支撐件上、用于安裝凸透鏡的一個(gè)安裝面為反光面，該反光面與發(fā)光管相對。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型傾角儀，其特征在于所述的外殼的底面為測量面。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種新型傾角儀，它主要由外殼、圓盤、配重塊、凸透鏡、發(fā)光管組成；所述的圓盤通過穿設(shè)于中心的轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)的安裝在外殼內(nèi)，配重塊偏心安裝在圓盤上，凸透鏡設(shè)置在圓盤盤面的一側(cè)，發(fā)光管與圓盤盤面相對。由于本實(shí)用新型使用光學(xué)傳感器，成本低廉，測量精度可以按需求調(diào)節(jié)。本實(shí)用新型使用光學(xué)傳感器與偏重圓盤的相對運(yùn)動(dòng)完成傾角的測量。通過計(jì)算偏重圓盤與光學(xué)傳感器相對運(yùn)動(dòng)的位移，由電路板上的控制模塊將相對位移點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為角度值，由于光學(xué)傳感器價(jià)格低廉，所以可以大大降低整機(jī)成本，如果批量生產(chǎn)，整機(jī)成本更低。
文檔編號(hào)G01C9/02GK202013189SQ20112001513
公開日2011年10月19日 申請日期2011年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月18日
發(fā)明者于孝輝, 劉陽 申請人:廈門理工學(xué)院