一種獨立驅(qū)動式平衡裝置及調(diào)節(jié)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種獨立驅(qū)動式平衡裝置及調(diào)節(jié)方法，該裝置包括水平基座，所述水平基座相對的上下兩表面分別設有運動平臺和配重平臺，所述配重平臺的質(zhì)量小于所述運動平臺，控制系統(tǒng)控制所述第一驅(qū)動電機和第二驅(qū)動電機分別帶動所述運動平臺及配重平臺啟動或停止，該調(diào)節(jié)方法為控制系統(tǒng)通過控制第一驅(qū)動電機帶動運動平臺運動或靜止，并結(jié)合其運動參數(shù)控制第二驅(qū)動電機帶動所述配重平臺運動或靜止，使水平基座始終保持平衡。該裝置能夠保持水平基座平衡、穩(wěn)定，有利于減小運動過程中水平基座的角度變化，提高系統(tǒng)精度提高系統(tǒng)平衡的靈敏度及響應速度，尤其適用于三坐標測量儀、齒輪測量中心等設備，調(diào)節(jié)方法簡單可靠，同時提高儀器的測量精度。
【專利說明】
一種獨立驅(qū)動式平衡裝置及調(diào)節(jié)方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種測控技術與儀器領域，特別涉及一種獨立驅(qū)動式平衡裝置及調(diào)節(jié)方法。
【背景技術】
[0002]測量機廣泛應用于機械、航空航天、電子、儀表、塑膠等行業(yè)，如三坐標測量機是測量被測物輪廓和表面形狀尺寸、角度及位置的最有效的方法之一，它可以代替多種表面測量工具及昂貴的組合量規(guī)，并把復雜的測量任務所需時間從小時減少到分鐘，這是其它儀器達不到的效果；也可以對工件的尺寸、形狀和形位公差進行精密檢測，從而完成零件檢測、外形測量、過程控制等任務，提高了客戶的工作效率。
[0003]同時，產(chǎn)品尺寸的精確程度是衡量質(zhì)量目標的標準之一，因此，保證測量機的測量結(jié)果，提高測量機的測量精度，對測量機來說尤為重要。
[0004]現(xiàn)有測量機的支柱在測量過程中對被測物定位標定時需要進行水平運動，支柱運動過程中的重心變化，會導致水平基座出現(xiàn)蹺蹺板現(xiàn)象，造成測量精度降低，影響測量結(jié)果，為了避免出現(xiàn)蹺蹺板的現(xiàn)象，一般采用平衡部件來調(diào)節(jié)平衡?，F(xiàn)有測量儀支柱中的平衡部件一般采用運動平臺與配重平臺的搭配方式，如圖1所示，其具體方案是采用一個電機通過鋼帶、滑輪等連接件將水平基座上下的運動平臺和配重平臺同時連接進行驅(qū)動來保持平衡。該方案存在的問題是采用單一驅(qū)動電機同時驅(qū)動運動平臺與配重平臺，因配重平臺與運動平臺的質(zhì)量都很大，造成單一驅(qū)動電機負荷較大，在帶動配重平臺調(diào)節(jié)平衡時，在啟動與停止時容易出現(xiàn)顫動及滯后，造成響應速度慢或不同步的問題，降低了調(diào)節(jié)精確度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有三維坐標測量機在測量過程中，采用單一驅(qū)動電機同時驅(qū)動運動平臺與配重平臺調(diào)節(jié)重力平衡，因負荷較大容易出現(xiàn)顫動及滯后，造成響應速度慢或不同步的問題，降低了調(diào)節(jié)精確度的上述不足，提供一種獨立驅(qū)動式平衡裝置及調(diào)節(jié)方法，提高系統(tǒng)精度及響應速度，同時又能降低成本。
[0006]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術方案:
一種獨立驅(qū)動式平衡裝置，包括水平基座，所述水平基座相對的上下兩表面分別設有運動平臺和配重平臺，所述配重平臺的質(zhì)量小于所述運動平臺，所述運動平臺通過第一驅(qū)動電機驅(qū)動平移，所述配重平臺通過第二驅(qū)動電機驅(qū)動平移，所述第一驅(qū)動電機和第二驅(qū)動電機通過控制系統(tǒng)分別控制啟動或停止。
[0007]采用本發(fā)明所述的一種獨立驅(qū)動式平衡裝置，其中配重平臺較運動平臺的質(zhì)量更輕，分別通過第一驅(qū)動電機和第二驅(qū)動電機帶動并調(diào)節(jié)對應的運動平臺及配重平臺，使水平基座所受扭矩相同，有效保持水平基座的重力平衡與穩(wěn)定，從而減小系統(tǒng)誤差，提高系統(tǒng)精度，同時配重平臺質(zhì)量較輕，調(diào)節(jié)過程中響應速度更快，靈敏程度更高，成本更低。
[0008]優(yōu)選的，所述配重平臺與所述運動平臺的初始位置均位于水平基座的相對的兩側(cè)。
[0009]當所述配重平臺與所述運動平臺的初始位置均位于水平基座相對的兩側(cè)時，確保水平基座初始狀態(tài)下的平衡。
[0010]優(yōu)選的，所述第一驅(qū)動電機位于所述水平基座上所述運動平臺所在的表面上，所述第二驅(qū)動電機位于所述水平基座上所述運動平臺所在的表面上。
[0011 ]進一步優(yōu)選的，所述第一驅(qū)動電機與所述第二驅(qū)動電機質(zhì)量相同。
[0012]第一驅(qū)動電機和第二驅(qū)動電機分別與其驅(qū)動的運動平臺和配重平臺位于水平基座的同一表面上，有助于加強整個系統(tǒng)的剛度，同時所述第一驅(qū)動電機與所述第二驅(qū)動電機質(zhì)量一致，能夠簡化驅(qū)動參數(shù)的計算，使驅(qū)動更加便捷。
[0013]優(yōu)選的，所述運動平臺和配重平臺相對所述水平基座的位置替換為均設置在位于所述水平基座的同一上表面或下表面。
[0014]多種布置方式均能保證運動平臺在運動過程中水平基座的重力平衡，可以滿足設備的不同需求，適用性更廣泛。
[0015]優(yōu)選的，所述運動平臺與所述配重平臺的運動方向相平行。
[0016]運動平臺與配重平臺的運動方向相平行，對于實現(xiàn)運動過程的重力平衡更加便利，降低控制系統(tǒng)的處理難度，便于驅(qū)動電機的驅(qū)動及平臺的移動，同時，能夠提高對水平基座的空間利用率及調(diào)整精度。
[0017]優(yōu)選的，所述運動平臺采用第一絲杠與第一驅(qū)動電機連接，所述配重平臺采用第二絲杠與第二驅(qū)動電機連接。
[0018]采用絲杠連接電機與平臺，能夠加強整個系統(tǒng)的剛度，提升啟動、運動及制動時的靈敏程度，避免抖動與慣性位移造成的精度降低。
[0019]優(yōu)選的，所述第二驅(qū)動電機的性能低于所述第一驅(qū)動電機的性能。
[0020]由于第二驅(qū)動電機帶動配重平臺僅負責重力平衡，其對運動控制精度的要求低于第一驅(qū)動電機帶動的運動平臺，因此選擇低性能的驅(qū)動電機意味著成本更低。
[0021]優(yōu)選的，所述第一驅(qū)動電機為直線電機，第二驅(qū)動電機為普通伺服電機。
[0022]優(yōu)選的，所述配重平臺的材質(zhì)密度大于所述運動平臺的材質(zhì)密度。
[0023]配重平臺選擇的材質(zhì)密度更大，則體積更小，高度不變的情況下底面積更小，可調(diào)節(jié)的范圍更廣。
[0024]本發(fā)明還提供了一種獨立驅(qū)動式平衡裝置的調(diào)節(jié)方法，包括使用如上述任一所述的一種獨立驅(qū)動式平衡裝置，其調(diào)節(jié)方法包括以下步驟:
a、控制系統(tǒng)判斷水平基座是否移動，如果保持靜止狀態(tài)，則控制所述第一驅(qū)動電機和第二驅(qū)動電機保持靜止;如果水平基座移動，則控制系統(tǒng)發(fā)送運動指令啟動所述第一驅(qū)動電機，帶動所述運動平臺開始運動;控制系統(tǒng)發(fā)送運動指令給第一驅(qū)動電機，第一驅(qū)動電機帶動運動平臺開始運動；
b、控制系統(tǒng)根據(jù)所述第一驅(qū)動電機以及所述運動平臺質(zhì)量及初始位置及移動位移、方向及速度的參數(shù)，結(jié)合第二驅(qū)動電機及所述配重平臺質(zhì)量及初始位置參數(shù)，計算出配重平臺移動的位移、方向及速度的參數(shù)；
C、控制系統(tǒng)發(fā)送運動指令給第二驅(qū)動電機，第二驅(qū)動電機帶動配重平臺與所述運動平臺同時開始運動至停止，使水平基座始終保持平衡。
[0025]該方法通過控制系統(tǒng)控制第一驅(qū)動電機帶動運動平臺運動或靜止，并結(jié)合其運動參數(shù)控制第二驅(qū)動電機帶動所述配重平臺運動或靜止，使水平基座所受扭矩保持相同，實現(xiàn)重力保持平衡，從而保證水平基座的平衡穩(wěn)定，降低運動過程中的系統(tǒng)誤差，提高系統(tǒng)精度。
[0026]綜上所述，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:
1、采用本發(fā)明所述的一種獨立驅(qū)動式平衡裝置，通過第一驅(qū)動電機和第二驅(qū)動電機分別帶動運動平臺及配重平臺，使水平基座所受扭矩相同，有效保持水平基座的重力平衡與穩(wěn)定，從而減小系統(tǒng)誤差，提高系統(tǒng)精度，同時配重平臺質(zhì)量較輕，調(diào)節(jié)過程中響應速度更快，靈敏程度更高，成本更低。
[0027]2、采用本發(fā)明所述的一種獨立驅(qū)動式平衡裝置，利用雙電機分別驅(qū)動運動平臺和配重平臺，運動平臺及配重平臺能夠采取多種布置方法，優(yōu)化了裝置的空間結(jié)構(gòu)，滿足設備的不同需求，適用性更廣泛。
[0028]3、采用本發(fā)明所述的一種獨立驅(qū)動式平衡裝置，配重平臺選擇的材質(zhì)密度更大，則體積更小，高度不變的情況下底面積更小，可調(diào)節(jié)的范圍更廣。
[0029]4、采用本發(fā)明所述的一種獨立驅(qū)動式平衡裝置，該裝置結(jié)構(gòu)造型簡便，制造方便，可以廣泛引用于三坐標測量機、齒輪測量中心等設備。
[0030]5、采用本發(fā)明所述的一種獨立驅(qū)動式平衡裝置的調(diào)節(jié)方法，該方法通過控制系統(tǒng)控制第一驅(qū)動電機帶動運動平臺運動或靜止，并結(jié)合其運動參數(shù)控制第二驅(qū)動電機帶動所述配重平臺運動或靜止，使水平基座所受扭矩保持相同，實現(xiàn)重力保持平衡，從而保證水平基座的平衡穩(wěn)定，降低測量過程中的系統(tǒng)誤差，提高系統(tǒng)精度。
[0031]【附圖說明】:
圖1為現(xiàn)有技術采用的重力平衡裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖2為本發(fā)明所述的雙電機驅(qū)動的重力平衡機構(gòu)的結(jié)構(gòu)主視圖。
[0033]圖3為本發(fā)明實施例1所述重力平衡裝置的結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0034]圖4為本發(fā)明實施例2所述重力平衡裝置的結(jié)構(gòu)主視圖。
[0035]圖中標記:1_水平基座，2-運動平臺，3-配重平臺，4-第一驅(qū)動電機，5-第二驅(qū)動電機，6-第一絲杠，7-第二絲杠。
【具體實施方式】
[0036]下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述。但不應將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本
【發(fā)明內(nèi)容】
所實現(xiàn)的技術均屬于本發(fā)明的范圍。
[0037]實施例1
本實施例為配重平臺與運動平臺分別位于水平基座的相對表面，兩個驅(qū)動電機質(zhì)量不相同的情況。
[0038]如圖2所示，一種獨立驅(qū)動式平衡裝置，包括水平基座I，所述水平基座I上表面設有運動平臺2，所述水平基座I下表面設有配重平臺3，所述運動平臺2的質(zhì)量為G，所述配重平臺3的質(zhì)量為1/2G，所述運動平臺2的初始位置位于水平基座上表面的右側(cè)，所述配重平臺3位于水平基座下表面的左側(cè)，第一驅(qū)動電機4通過第一絲杠6驅(qū)動所述運動平臺2平移，第二驅(qū)動電機5通過第二絲杠7驅(qū)動所述配重平臺3平移，所述第一驅(qū)動電機4和第二驅(qū)動電機6通過控制系統(tǒng)分別控制啟動或停止。
[0039]具體如圖3，所述第一絲杠6與所述第二絲杠7平行，所述第一驅(qū)動電機4質(zhì)量為G1,所述第二驅(qū)動電機5質(zhì)量為1/2&，所述第一驅(qū)動電機4的初始位置位于水平基座I的中心軸線左側(cè)L1處，所述第二驅(qū)動電機5的初始位置位于水平基座I的中心軸線右側(cè)21^處，運動平臺2與配重平臺3以水平基座I的中心不對稱設置，如可以采用運動平臺2的初始位置位于水平基座I的中心軸線右側(cè)1^2處，所述配重平臺3的初始位置位于水平基座I的中心軸線左側(cè)2L2&，初始狀態(tài)下，水平基座I保持重力平衡。
[0040]第一驅(qū)動電機4通過第一絲杠6驅(qū)動運動平臺2移動，同時，第二驅(qū)動電機5通過第二絲杠7驅(qū)動配重平臺3移動，所述配重平臺3移動的距離是所述運動平臺2移動距離的兩倍，移動過程中，運動平臺2與配重平臺3的移動方向相反，移動速度相同，水平基座I受到的扭矩達到平衡，水平基座I保持穩(wěn)定，該裝置配重平臺3質(zhì)量更輕，響應速度更快，配重平臺和電機的質(zhì)量減小可以在保障平衡、穩(wěn)定的情況下節(jié)約成本。
[0041 ] 實施例2
本實施例為配重平臺與運動平臺均位于水平基座的同一表面，兩個驅(qū)動電機質(zhì)量相同的情況。
[0042]如圖4所示，一種獨立驅(qū)動式平衡裝置，其結(jié)構(gòu)與實施例1大致相同，與實施例1不同之處在于，所述運動平臺2與配重平臺3均設于所述水平基座I的上表面，第一驅(qū)動電機4與第二驅(qū)動電機5的質(zhì)量相等，以水平基座I的上表面中心對稱，所述第二驅(qū)動電機5的性能較所述第一驅(qū)動電機4低，如所述第一驅(qū)動電機4為直線電機，第二驅(qū)動電機5為普通伺服電機，所述配重平臺3的材質(zhì)密度大于所述運動平臺2的材質(zhì)密度，初始狀態(tài)下，水平基座I保持重力平衡。
[0043]第一驅(qū)動電機4驅(qū)動運動平臺2向左移動，同時，第二驅(qū)動電機5通過第二絲杠7驅(qū)動配重平臺3向右移動，所述配重平臺3移動的距離是所述運動平臺2移動距離的兩倍，移動過程中，運動平臺2與配重平臺3的移動時間相同，方向相反，保證運動平臺運動時，水平基座受到的扭矩達到平衡，該裝置響應速度更快，系統(tǒng)精度更高，所述配重平臺3的材質(zhì)密度更大，體積更小，在高度不變的情況下，底面積更小，可調(diào)節(jié)的范圍更廣，同時由于第二驅(qū)動電機5驅(qū)動的配重平臺3僅負責重力平衡，其對運動控制精度的要求低于第一驅(qū)動電機4驅(qū)動的運動平臺2，選擇較低性能的第二驅(qū)動電機5，則成本更低。
[0044]實施例3
一種獨立驅(qū)動式平衡裝置的調(diào)節(jié)方法，包括使用如實施例1或2中的一種獨立驅(qū)動式平衡裝置，其調(diào)節(jié)方法包含以下步驟:
步驟一、控制系統(tǒng)判斷水平基座I是否移動，如果保持靜止狀態(tài)，則控制所述第一驅(qū)動電機4和第二驅(qū)動電機5保持靜止;如果水平基座I移動，則控制系統(tǒng)發(fā)送運動指令啟動所述第一驅(qū)動電機4，帶動所述運動平臺2開始運動；
步驟二、控制系統(tǒng)根據(jù)所述第一驅(qū)動電機4以及所述運動平臺2質(zhì)量及初始位置及移動位移、方向及速度的參數(shù)，結(jié)合第二驅(qū)動電機5及所述配重平臺3質(zhì)量及初始位置參數(shù)，計算出配重平臺3移動的位移、方向及速度的參數(shù)；
步驟三、控制系統(tǒng)發(fā)送運動指令給第二驅(qū)動電機5，第二驅(qū)動電機5帶動配重平臺3與所述運動平臺2同時開始運動至停止，使水平基座I始終保持平衡。
[0045]當水平基座I保持靜止時，運動平臺2與配重平臺3均保持靜止，維持初始狀態(tài)下的平衡，當水平基座I需要運動時，由控制系統(tǒng)控制第一驅(qū)動電機4帶動運動平臺2移動，根據(jù)所述運動平臺2的移動參數(shù)，計算出配重平臺3的移動參數(shù)，并控制第二驅(qū)動電機5帶動配重平臺同時開始運動，使所述運動平臺與配重平臺的重力保持平衡，從而使水平基座I受到的扭矩保持相同，實現(xiàn)水平基座I在運動及停止狀態(tài)下平衡穩(wěn)定，避免出現(xiàn)蹺蹺板現(xiàn)象，降低系統(tǒng)誤差，提高系統(tǒng)精度，同時配重平臺質(zhì)量更輕，調(diào)節(jié)起來效率更高，響應速度更快，所需驅(qū)動電機性能要求低，有效節(jié)省成本。
[0046]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種獨立驅(qū)動式平衡裝置，包括水平基座(I)，其特征在于，所述水平基座(I)相對的上下兩表面分別設有運動平臺(2)和配重平臺(3)，所述配重平臺(3)的質(zhì)量小于所述運動平臺(2)，所述運動平臺(2)通過第一驅(qū)動電機(4)驅(qū)動平移，所述配重平臺(3)通過第二驅(qū)動電機(5)驅(qū)動平移，所述第一驅(qū)動電機(4)和第二驅(qū)動電機(5)分別通過控制系統(tǒng)控制啟動或停止。2.根據(jù)權利要求1所述的一種獨立驅(qū)動式平衡裝置，其特征在于，所述配重平臺(3)與所述運動平臺(2)的初始位置均位于水平基座相對的兩側(cè)。3.根據(jù)權利要求1所述的一種獨立驅(qū)動式平衡裝置，其特征在于，所述第一驅(qū)動電機(4)位于所述水平基座(I)上所述運動平臺(2)所在的表面上，所述第二驅(qū)動電機(5)位于所述水平基座(I)上所述運動平臺(2)所在的表面上。4.根據(jù)權利要求3所述的一種獨立驅(qū)動式平衡裝置，其特征在于，所述第一驅(qū)動電機(4)與所述第二驅(qū)動電機(5)質(zhì)量相同。5.根據(jù)權利要求1-4任一所述的一種獨立驅(qū)動式平衡裝置，其特征在于，所述運動平臺(2)和配重平臺(3)相對所述水平基座(I)的位置替換為均設置在位于所述水平基座(I)的同一上表面或下表面。6.根據(jù)權利要求1所述的一種獨立驅(qū)動式平衡裝置，其特征在于，所述運動平臺(2)與所述配重平臺(3)的運動方向相平行。7.根據(jù)權利要求1所述的一種獨立驅(qū)動式平衡裝置，其特征在于，所述運動平臺(2)采用第一絲杠(6)與第一驅(qū)動電機(4)連接，所述配重平臺(3)采用第二絲杠(7)與第二驅(qū)動電機(5)連接。8.根據(jù)權利要求1所述的一種獨立驅(qū)動式平衡裝置，其特征在于，所述第二驅(qū)動電機(5)的性能低于所述第一驅(qū)動電機(4)的性能。9.根據(jù)權利要求1所述的一種獨立驅(qū)動式平衡裝置，其特征在于，所述配重平臺(3)的材質(zhì)密度大于所述運動平臺(2)的材質(zhì)密度。10.一種獨立驅(qū)動式平衡裝置的調(diào)節(jié)方法，其特征在于，包括使用如上述權利要求1-9任一所述的一種獨立驅(qū)動式平衡裝置，其調(diào)節(jié)方法包括以下步驟: a、控制系統(tǒng)判斷水平基座(I)是否移動，如果保持靜止狀態(tài)，則控制所述第一驅(qū)動電機(4)和第二驅(qū)動電機(5)保持靜止;如果水平基座(I)移動，則控制系統(tǒng)發(fā)送運動指令啟動所述第一驅(qū)動電機(4)，帶動所述運動平臺(2)開始運動； b、控制系統(tǒng)根據(jù)所述第一驅(qū)動電機(4)以及所述運動平臺(2)質(zhì)量及初始位置及移動位移、方向及速度的參數(shù)，結(jié)合第二驅(qū)動電機(5)及所述配重平臺(3)質(zhì)量及初始位置參數(shù)，計算出配重平臺(3)移動的位移、方向及速度的參數(shù)； C、控制系統(tǒng)發(fā)送運動指令給第二驅(qū)動電機(5)，第二驅(qū)動電機(5)帶動配重平臺(3)與所述運動平臺(2)同時開始運動至停止，使水平基座(I)始終保持平衡。
【文檔編號】G01B21/00GK105973182SQ201610633991
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年8月2日
【發(fā)明人】潘俊濤, 張白
【申請人】北方民族大學