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倾角传感器车体辅助调平装置

倾角传感器车体辅助调平装置

  • 分类:技术文章
  • 作者:3499cc拉斯维加斯(中国)有限公司
  • 来源:
  • 发布时间:2023-08-31 09:52
  • 访问量:

【概要描述】将倾角传感器测得的车体平台两个方向的倾斜角装换为4个支撑点的垂直方向调整量,并在显示界面上输出,提供给操作人员作为调整调整依据;检测车体平台的水平状况

倾角传感器车体辅助调平装置

【概要描述】将倾角传感器测得的车体平台两个方向的倾斜角装换为4个支撑点的垂直方向调整量,并在显示界面上输出,提供给操作人员作为调整调整依据;检测车体平台的水平状况

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  一、项目总体需求:1. 将倾角传感器测得的车体平台两个方向的倾斜角装换为4个支撑点的垂直方向调整量,并在显示界面上输出,提供给操作人员作为调整调整依据;2. 检测车体平台的水平状况,超差时给予报警提醒。

  二、数学计算模型推演:

  (一)标准水平面的确定

  取车体的任一标准水平截面M,将车体的4个调整支座简化为位于水平面M内两条垂直相交线段的4个端点A、B、C、D,交点即为水平面的中心点O,如图1所示:

  图1 车体标准水平面示意图

  (二)计算模型的建立

  一般情况下,车体水平面的初始状态一般会处于倾斜状态。任意一个倾斜状态的平面都可以用一个处于水平的平面经过两个步骤的转动来实现:当一个平面倾斜时,可以将其倾斜状态分解为沿平面内两条垂直相交直线段各自倾斜一个相同或不同的角度后形成的状态,如在图1中,当平面M倾斜时,可将其分解为第一步:将平面以CD为旋转轴转动一个角度α,第二步:是再将平面以AB为旋转轴转动一个角度β。换言之,任意一个倾斜状态的平面都可以通过将平面以CD为旋转轴转动一个角度-α,再将平面以AB为旋转轴转动一个角度-β,而使平面回到水平状态。这里的α、β就是平面沿AB轴和CD轴方向的倾角,在本项目中可以通过高精度的双轴水平传感器系统进行测量获得。由此,可以通过一系列数学推算,获得通过调整4个支点A、B、C、D而倾斜平面M回复到水平状态各自所需的高度Ha、Hb、Hc、Hd的值。其过程如下:

  首先,先将上述过程作进一步变换和设定,转动时将旋转轴平移至过平面M的A点和C点的两条直线,并确定旋转方向为B点向下和D点向下,当旋转角度不大(在本项目中不超过10o)时,对第二次旋转视为起始状态仍然为平面处于水平状态。第一次转动时A、B、C、D等4个点下降的高度分别为Ha1、Hb1、Hc1、Hd1,第二次转动时A、B、C、D等4个点下降的高度分别为Ha2、Hb2、Hc2、Hd2,最后A、B、C、D等4个点下降的总高度分别为Ha、Hb、Hc、Hd 。

  第一步,如图2所示,计算平面以CD平行移动至过A点的边线为旋转轴,顺时针转动一个角度α时,B点旋转到B1点位置,此时支点A高度不变(即Ha1为0)、B点高度下降至B1点,下降距离为Hb1,C、D点下降Hc1、Hd1 。

  图2 第一次旋转计算示意图

  第二步,如图3所示,计算平面以AB平行移动至过C点的边线为旋转轴,D点向下转动一个角度β时,D点旋转到D2点位置,此时支点C高度不变、D点高度下降Hd2,A点下降Ha2、B点下降Hb2

  图3 第二次旋转计算示意图

  通过以上分析计算可以得出一个方案:在本项目中,当车体水平面处于倾斜状态时,连接4个调整支座A和B、C和D的长度为已知,沿AB、CD方向的水平倾角α、β可以通过倾角传感器测得,则可通过公式5、公式6、公式7、公式8计算出通过调整A、B、C、D等4个支座的调整量Ha、Hb、Hc、Hd进行调整,从而使车体由倾斜状态调整到水平状态。

  (三)实际操作中调整方式的确定

  1. 在计算模型的建立过程中,我们采用的是设定两次转换都是顺时针转动的方式。但在在实际情况下,合成最终效果的两次转动的角度既可能是顺时针也可能是逆时针,体现在计算模型中就是α、β角可能取正值,也可能取负值,继而使得4个调整点最后的调整值也有正有负,也就是说,在操作人员调整4个支腿高度的时候,有的需要抬高,有的需要降低。

  而车体的初始位置,一般情况下只能调高而不能调低,这就必须通过适当的转换,将4个调整点的调整值进行转换,一是确定相对高度最高的调整点,对其高度不作调整,节省调整人员的工作量和调整时间;二是将其他调整点的调整量转换为只调高而不调低,适应阵地操作的实际地形条件。

  参数转换方案:对4个计算值进行排序,取最小值的调整点为最高点,不进行调整,将其它3个点的调整值减去最小值这个点的调整值,设置为这3个点的最终向上调整值输出到显示屏供操作人员使用。

  2. 结合具体倾角传感器角度正负方向设置和传感器安装方向,确定计算模型中α、β角的正负关系。

  上面的计算模型对应的传感器角度正负关系如下图:

 

 

  若具体的传感器方向设置获安装方向与上图不符,则应根据其具体情况对α、β角正负作相应改变。

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