专利名称：一种自动水平仪及调平方法
技术领域：
本发明涉及一种辅助调整水平的仪器及调平方法，特别是一种用于大型或异型工件精确吊装的一种自动水平仪及调平方法。
背景技术：
现有的大型工件吊装多采用气泡式水平仪人工找水平，或者采用倾角传感器，但是倾角传感器需要加工多个高精度的测量基准面，且倾角传感器对振动过于敏感影响测量精度，通常的测量精度只能达到士0.25°，在大型工件上，例如长度达到5米的工件上， 士0. 25°的角度误差就达到士21. 8mm的高度差；且对于异型工件来说加工出用于放置倾角传感器的高精度的测量基准面难度较高，采用气泡式水平仪人工调平也存在同样的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种自动水平仪及调平方法，可以方便和高精度的实现大型或异型工件的自动调平。为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是一种自动水平仪，多个测量装置通过管路和连通头连接，连通头与供液装置连接。所述的测量装置为透射式光栅测量装置或反射式光栅测量装置。所述的透射式光栅测量装置中，浮子安装在壳体内，浮子上设有标尺光栅，在壳体相对应位置设有指示光栅，光读取元件安装在指示光栅相对应位置。所述的光读取元件中，光源和透镜设置在指示光栅一侧，光电转换�？樯柚迷诳翘迥诒瓿吖庹ひ徊嗟耐该髅鼙湛占淠�。所述的反射式光栅测量装置中，浮子安装在壳体内，浮子上设有标尺光栅，在壳体相对应位置设有指示光栅，光读取元件安装在指示光栅外侧。所述的光读取元件中，光源、多块透镜、反射镜和光电转换�？榫挥诳翘逋庥胫甘竟庹は喽杂ξ恢谩Ｋ龅墓┮鹤爸弥校缁胍貉贡昧樱貉贡玫氖涑龆松栌械ハ蚍Вハ蚍Ш鸵貉贡没共⒘幸换赜突芈罚赜突芈飞仙栌械绱欧�。液压泵的输出端还串联有流量阀。一种利用上述的自动水平仪进行调平的方法，包括以下步骤
1)通过夹持装置使各个测量装置的基准面与设计基准面对齐；
2)通过管路和连通头连接各个测量装置和供液装置；
3)启动供液装置给管路供液，直至至少一个测量装置中的浮子的高程过零位开始测量，当该浮子的位置过设定的量程时，停止供液装置；
4)提升工件与其他测量装置相对应位置的高程，至各个测量装置位于相同的位置或达到设计要求的公差范围；5)如在调平过程中所有的测量装置中的浮子均重新低于零位，则启动供液装置继续供液，并返回步骤3);
通过上述步骤实现工件的自动调平。步骤1)是通过使测量装置的基准面距离工件测量点的基准一个高程来实现。本发明提供的一种自动水平仪及调平方法，通过多点测量的方式替代了现有技术中的线测量方式，由于各测量点之间是采用柔性管路连接，对于测量点的平面精度要求不高，有效的解决了现有技术中大型工件或异型工件吊装中测量水平度的难题，且通过夹持装置的合理设置，可以使工件以几乎各种姿态进行吊装。本发明采用连通管和光栅传感器的结合，并配合供液装置实现了工件调平的自动控制，为大型工件地面组装后整体吊装的加工模式提供了有力的技术支撑，从而提高了工程整体的施工速度和施工精度。测量装置中采用的光栅传感器体积小、精度高，价格便宜，精度通�？梢源锏溅� m级，而在普通工程应用中仅需达到士0. Imm的精度即可，降低的测量精度可以大大的降低测量装置的工艺要求，从而降低测量装置的生产成本。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。图1是本发明中异型工件的吊装示意图。图2是本发明中大型工件的吊装示意图。图3是本发明中透射式光栅测量装置的结构示意图。图4是本发明中反射式光栅测量装置的结构示意图。图5是本发明中供液装置的结构示意图。图6是本发明中透射式光栅测量装置的原理示意图。图7是本发明中反射式光栅测量装置的原理示意图。
具体实施例方式实施例1
如图1、图2和图3中，一种自动水平仪，多个测量装置5通过管路6和连通头7连接， 连通头7与供液装置8连接。所述的测量装置5为透射式光栅测量装置。所述的透射式光栅测量装置中，浮子55安装在壳体52内，浮子55上设有标尺光栅M，在壳体52相对应位置设有指示光栅53，光读取元件51安装在指示光栅53相对应位置。所述的光读取元件51中，光源511和透镜512设置在指示光栅53 —侧，光电转换�？� 513设置在壳体52内标尺光栅M —侧的透明密闭空间内。为便于安装通常将壳体52的上端面设为基准面3，壳体52的上端与空气相通，为避免受风的影响，将与空气相通的开口设置为迷宫的形状。如图6中，光源511通常采用发光二极管，光源511发出光线依次通过透镜512、指示光栅53和标尺光栅M后落在光电转换�？�513上转换成电信号，透明的指示光栅53和标尺光栅M上刻制有栅线，指示光栅53和标尺光栅M的栅线之间具有一个夹角，在本例中该倾斜的栅线位于标尺光栅M上，以便于加工，由于指示光栅53和标尺光栅M的栅线之间夹角的存在，会形成明暗相间的莫尔条纹，与栅线的宽度相比，莫尔条纹具有很大的宽度，从而将移动距离放大，光电转换�？�513通过监测一个莫尔条纹的光强度变化，形成一近似的正弦变化，通过电信号的细分技术，从而获得浮子阳的精确位移，为确定位移的方向，通常设有至少两组的光源511和光电转换�？�513，设置更多的光源511和光电转换�？�513可以达到更高的精度，但是在大型工件的调平过程中是不必要的。透射式光栅测量装置的结构较为简单，有利于降低成本，但是由于需要将光电转换�？�513设置在壳体52内，所以透射式光栅测量装置的整体高度较高。如图5中，所述的供液装置8中，电机83与液压泵84连接，电机83通常采用步进电机，液压泵84的输出端设有单向阀81，与单向阀81和液压泵84还并联有一回油回路，回油回路上设有电磁阀86。液压泵84的输出端还串联有流量阀82。测量完毕后通过PLC可以控制开启流量阀82，从而使管路6中的液体回流到储液箱85。实施例2
如图1、图2和图4中，一种自动水平仪，多个测量装置5通过管路6和连通头7连接， 连通头7与供液装置8连接。所述的测量装置5为反射式光栅测量装置。所述的反射式光栅测量装置中，浮子55安装在壳体52内，浮子55上设有标尺光栅M，在壳体52相对应位置设有指示光栅53，光读取元件51安装在指示光栅53外侧。为便于安装通常将壳体52的上端面设为基准面3，壳体52的上端与空气相通，为避免受风的影响，将与空气相通的开口设置为迷宫的形状。所述的光读取元件51中，光源511、多块透镜512、反射镜514和光电转换�？�513 均位于壳体52外与指示光栅53相对应位置。如图7中，与透射式光栅测量装置相比，反射式光栅测量装置增加了多块透镜和一块反射镜514，测量原理由实施例1中的透射方式改为反射方式，也是通过光电转换�？� 513监测莫尔条纹的光强度变化来进行测量，光电元件通常也为两组，透射式光栅测量装置虽然较多的光学元件相应的增加了成本，但是透射式光栅测量装置的光电元件均设置在壳体52外，可以有效降低透射式光栅测量装置的高度，例如浮子55上的标尺光栅M通常不高于5cm，加上5cm的量程和壳体52壁厚，通常透射式光栅测量装置的整体高度可以不高于 11cm。从而可以降低浮子55和壳体52的加工难度，提升浮子55的测量精度。如图5中，所述的供液装置8中，电机83与液压泵84连接，液压泵84的输出端设有单向阀81，与单向阀81和液压泵84还并联有一回油回路，回油回路上设有电磁阀86。液压泵84的输出端还串联有流量阀82。测量完毕后通过PLC可以控制开启流量阀82，从而使管路6中的液体回流到储液箱85。实施例3
如图1和图2中，一种利用上述的自动水平仪进行调平的方法，包括以下步骤 1)通过夹持装置4使各个测量装置5的基准面3与设计基准面9对齐；这是通过使测量装置5的基准面3距离工件测量点的基准一个高程来实现，例如图1中，将A点处的测量装置5的基准面3通过测量或靠模提升一个高度H1, B点和D点处的高程不变，C点处的测量装置5的基准面3降低一个高度H2,从而使A、B、C和D处的测量装置5的基准面3均与设计基准面9对齐。通过该方法，理论上可以将工件2以各种姿态进行高精度吊装。2)通过管路6和连通头7连接各个测量装置5和供液装置8 ；
3)启动供液装置8给管路6供液，液体通常采用纯净水，PLC控制步进电机旋转，带动液压泵84旋转，液体经过流量阀82和单向阀81进入管路6，流量阀82可以确保供液流量的稳定，液体最终进入到测量装置5中，直至至少一个测量装置5中的浮子55的高程过零位开始测量，测量信号送到PLC中，当该浮子55的位置过设定的量程时，例如过4/5量程或全量程时，停止供液装置8，单向阀81关闭，液体无法回流；
4)吊装装置1运作，提升工件2与其他测量装置5相对应位置的高程，提升时以第一个过设定的量程，即使供液装置8停止的测量装置5发送的高程信号为基准在PLC中进行比较，至各个测量装置5位于相同的位置或达到设计要求的公差范围；
5)如在调平过程中所有 的测量装置5中的浮子55均重新低于零位，则启动供液装置8 继续供液，并返回步骤3);
通过上述步骤实现工件2的自动调平。测量完毕后通过PLC控制开启流量阀82，从而使管路6中的液体回流到储液箱85。
权利要求
1.一种自动水平仪，其特征在于多个测量装置(5)通过管路(6)和连通头(7)连接， 连通头(7 )与供液装置(8 )连接。
2.根据权利要求1所述的一种自动水平仪，其特征在于所述的测量装置(5)为透射式光栅测量装置或反射式光栅测量装置。
3.根据权利要求2所述的一种自动水平仪，其特征在于所述的透射式光栅测量装置中，浮子(55 )安装在壳体(52 )内，浮子(55 )上设有标尺光栅(54 )，在壳体(52 )相对应位置设有指示光栅(53 )，光读取元件(51)安装在指示光栅(53 )相对应位置。
4.根据权利要求3所述的一种自动水平仪，其特征在于所述的光读取元件(51)中，光源(511)和透镜(512)设置在指示光栅(53)—侧，光电转换�？�(513)设置在壳体(52)内标尺光栅(54 ) —侧的透明密闭空间内。
5.根据权利要求2所述的一种自动水平仪，其特征在于所述的反射式光栅测量装置中，浮子(55 )安装在壳体(52 )内，浮子(55 )上设有标尺光栅(54 )，在壳体(52 )相对应位置设有指示光栅(53 )，光读取元件(51)安装在指示光栅(53 )外侧。
6.根据权利要求5所述的一种自动水平仪，其特征在于所述的光读取元件(51)中，光源(511)、多块透镜(512)、反射镜(514)和光电转换�？�(513)均位于壳体(52)外与指示光栅(53)相对应位置。
7.根据权利要求1所述的一种自动水平仪，其特征在于所述的供液装置(8)中，电机 (83 )与液压泵(84 )连接，液压泵(84 )的输出端设有单向阀(81)，单向阀(81)和液压泵(84 ) 还并联有一回油回路，回油回路上设有电磁阀(86)。
8.根据权利要求7所述的一种自动水平仪，其特征在于液压泵(84)的输出端还串联有流量阀(82)。
9.一种利用权利要求1-6所述的自动水平仪进行调平的方法，其特征在于包括以下步骤1)通过夹持装置(4 )使各个测量装置(5 )的基准面(3 )与设计基准面(9 )对齐；2 )通过管路(6 )和连通头(7 )连接各个测量装置(5 )和供液装置(8 )；3)启动供液装置(8)给管路(6)供液，直至至少一个测量装置(5)中的浮子(55)的高程过零位开始测量，当该浮子(55)的位置过设定的量程时，停止供液装置(8)；4)提升工件(2)与其他测量装置(5)相对应位置的高程，至各个测量装置(5)位于相同的位置或达到设计要求的公差范围；5)如在调平过程中所有的测量装置(5)中的浮子(55)均重新低于零位，则启动供液装置(8)继续供液，并返回步骤3);通过上述步骤实现工件的自动调平。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于步骤1)是通过使测量装置(5)的基准面 3距离工件测量点的基准一个高程来实现。
全文摘要
一种自动水平仪，多个测量装置通过管路和连通头连接，连通头与供液装置连接。所述的测量装置为透射式光栅测量装置或反射式光栅测量装置。本发明提供的一种自动水平仪及调平方法，通过多点测量的方式替代了现有技术中的线测量方式，由于各测量点之间是采用柔性管路连接，对于测量点的平面精度要求不高，有效的解决了现有技术中大型工件或异型工件吊装中测量水平度的难题，且通过夹持装置的合理设置，可以使工件以几乎各种姿态进行吊装。本发明采用连通管和光栅传感器的结合，并配合供液装置实现了工件调平的自动控制，为大型工件地面组装后整体吊装的加工模式提供了有力的技术支撑，从而提高了工程整体的施工速度和施工精度。
文档编号G01B11/02GK102183241SQ201110041528
公开日2011年9月14日 申请日期2011年2月21日 优先权日2011年2月21日
发明者刘经军, 吴俊江, 曾红革, 朱云峰, 邸书茵, 黄万林, 黄丹玲 申请人:葛洲坝集团第一工程有限公司
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