小型平台机电式自动调平系统的研究.pdf

第36卷第7期 2014-07(下) 【105】小型平台机电式自动调平系统的研究THE杨红军,姚金YANG Hong-jun, YAO Jin(武汉轻工大学机械工程学院,武汉 430023)摘要:本文介绍了一种专为小型平台而设计的自动调平装置,并给出了系统的调平原理、结构方案以及软硬件构成。该装置可以快速实现设备的高度和水平度的自动调节;创造性地采用丝杆及直线滚动导轨组合的方式来调节平台的水平位置;运用了电子触摸屏的人机操作界面,集状态显示与参数设定于一体;具有虚腿检测及限位保护装置,安全可靠。关键词:小型平台;机电式;自动调平系统;单片机中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号:1009-0134(2014)07(下)-0105-04Doi:.1009-(下).27收稿日期:2014-03-13基金项目:湖北省教育厅科学研究计划重点项目(D20131706)作者简介:杨红军(1976 -),男,副教授,硕士研究生导师,主要研究方向产品数字化设计,机电一体化技术。0 引言机动陆面载体如车载雷达天线、发射架等设备,到达预定位置后,要求快速架设精确的水平基准[1]。纵观国内外,此类平台的调平系统,其形式是多样的:按支撑结构方式分有三点支撑调平、四点支撑调平和六点支撑调平;按自动化程度分有手动调平和自动调平;按执行机构分有机电式和液压式[2]。目前,各种调平装置主要是为大中型设备而设计的,对于一些小型设备,如测量仪器的平台,电力设备的安装平台等各种灵活且负载小的设备而言,显得笨重而成本较高。对于小型设备的调平,由于负载较小,不宜采用液压式调平装置,考虑到机电式调平具有调平时间短, 调平精度高,可靠性强等特点[3],本课题设计了一种以ATMEGA162单片机为控制核心的小型平台机电式自动调平装置。该装置主要适用于载荷较小的电力设备或某些对水平度要求较高的小型设备,具有小巧,灵活,精度高等优点。1 调平原理本课题所研究的小型设备在安装时,要求设备能升降、能调节水平度以及水平位置。目前所用的各种调平装置,都不具备这些功能。为了满足上述要求,本课题设计了一种四点支撑的调平系统,具有承载能力高,抗倾覆能力强,控制相对较易等优点。对本调平系统而言,应综合考虑以下因素:调平精度高、调平效率高、调平稳定性强等。对于调平策略而言,主要有各支腿分别调节,分方向调节等。由于各支腿单独调节控制复杂,容易出现虚腿,本课题采用一种单向升高支腿的调平方法,即不确定平台的最高点,按X方向和Y方向的依次调平的方法,调平的时候只调节各个方向中较低的一边[4,5]。具体的调平过程如下:先调节X方向水平,如图1所示,判断水平倾角传感器测得的倾角α的大小,如果α<0,此信息通过AD转换器传递给控制核心,经单片机或PLC处理后,可知X轴正向低于负向,固定A、D两点不动,升高B、C两点,即让BC以AD为轴作逆时针方向转动,从而使倾角α的数值逐渐减小,直到满足精度要求,即X方向达到水平;反之固定BC不动,让AD绕BC顺时针旋转,从而使倾角α的数值满足精度要求。Y方向调节与X方向类似,方法与之相同。图1 X方向调平原理图运用单向升高支腿方法调平时,可能会出现干扰,即调节一个方向水平时,对另一方向的水【106】第3