[发明专利]物体动态倾角的测量方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及测量技术，特别是涉及一种物体动态倾角的测量方法及其装置的技术。

背景技术

在许多工程领域需要对物体的倾斜角度进行监测，如海浪作用下船载设备的摇摆，风载作用下高层建筑的摆动，机械手的摆动，环境振动下精密机械运动台的倾斜等。目前，物体动态倾角测量多采用惯性陀螺仪或基于多普勒效应的光学系统。但是陀螺仪的价格较贵，光学系统所需辅助设备较多、测试成本较高。此外，在人员不宜长期滞留以及现场布线困难的场合，将测量数据以无线通信的方式传输到笔记本电脑亦非常必要。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能利用对加速度的测量就能解决物体动态倾角的测量问题的，能对现场物体动态倾角进行实时无线遥测的物体动态倾角的测量方法及其装置。

为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种物体动态倾角的测量方法，步骤如下：

1)动态测量加速度：用加速度计动态测量X轴、Y轴上的加速度分量a_X、a_Y；

2)无线传输测试数据；采用射频发射模块和射频接收模块进行测试数据——加速度分量a_X、a_Y的无线传输；

3)计算物体动态倾角：物体绕X轴动态倾角为：θ_x＝5.8480a_y-0.4006r；物体绕Y轴动态倾角为：θ_y＝5.8480a_x-0.4006r。

进一步的，所述步骤2)采用免申请的2.4GHz ISM频段进行无线传输。

为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种物体动态倾角的测量装置，包括：

一加速度测量部分，为用于测量加速度分量a_X、a_Y的加速度计；

一数据无线传输部分，包括射频发射模块和射频接收模块，射频发射模块输入端连接加速度计的输出端；通过射频发射模块内的单片机的计数器T0实现PWM的脉宽计数，再通过射频模块的发射单元完成数据的无线发射；在(射频接收模块的)接收端，通过与RS232接口的连接，实现与PC机的通信与数据处理；

一动态倾角计算部分，用于实现与无线接收端的串口通信、加速度到角度的计算与曲线绘图二个功能，包括电脑和连接无线接收模块与电脑的RS232接口；电脑设有物体动态倾角的计算程序，能利用接收到的加速度分量a_X、a_Y，根据物体绕X轴动态倾角为：θ_x＝5.8480a_y-0.4006r，物体的Y轴动态倾角为：θ_y＝5.8480a_x-0.4006r的公式实时计算出物体的倾角，并绘制对应的曲线。

进一步的，所述电脑设有的物体动态倾角的计算程序采用VC++的MFC(微软基础类库)编程的软件实现。

进一步的，所述射频发射模块内采用SOC无线单片机。

进一步的，所述电脑为便携式笔记本电脑，所述笔记本电脑采用一USB-232转接线实现与无线接收模块的数据通信。

利用本发明提供的物体动态倾角的测量方法及其装置，由于采用合理的只需测量加速度就能计算得到物体动态倾角的测量方法，使本发明只需通过价格低廉的MEMS加速度计对加速度的测量就能解决物体动态倾角的测量问题，并可同时测量低速摇摆物体绕X轴与Y轴的倾斜角度，方便地与笔记本电脑进行无线通信；由于采用无线传输的数据传输方式，所以能对现场物体的动态倾角进行实时(无线)遥测；由于采用SOC无线单片机实现无线通信，所以降低开发成本；由于采用全球免申请的2.4GHz的ISM频段，而且空间无障碍传输距离约为30米，所以与篮牙技术相比，传输距离长，即实时无线遥测的距离长。

附图说明

图1是本发明实施例物体动态倾角测量装置的加速度测量部分的外围电路图；

图2是本发明实施例物体动态倾角测量装置的射频发射模块的电路图；

图3是本发明实施例物体摇摆倾角测试曲线示意图。

具体实施方式

以下结合附图说明对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似方法、结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。