[发明专利]一种垂线式时钟倾角测量仪

说明书

技术领域

本发明属于工程测量领域，更具体地讲，涉及一种垂线式时钟倾角测量仪。

背景技术

精密角度测量是几何量测量的一个重要分支，也是计量科学中发展较为完备的一个分支。角度测量技术分为静态测量和动态测量两种，某些静态测量技术仍然是动态测量的基础，一些动态测角技术可以实现静态测量。精密角度测量广泛应用于工程测量、航空航天、军事装备等领域，如陀螺转台、惯导平台、经纬仪、星体跟踪器、雷达、导弹发射架、空间望远镜、高精度数控机床、机器人等系统中都需要角度传感器，用于测量被测物体相对于某基准方位的绝对转角或相对于自身在不同时刻的相对转角。

角度测量方法上，分为电学测量和机械测量两大类。其中，电学测量和机械测量都是以铅锤线为基准，前者测量电学参量改变，后者直接测量角度偏转，电学测量容易受测试环境电磁场干扰。机械式测量，当前有游标式，光电编码盘等，虽不受环境电磁场干扰，但精度低。急需开发抗干扰能力强、成本低、体积小、可靠性高的倾斜角度测量仪表。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种垂线式时钟倾角测量仪，其具有抗干扰能力强、精度高、体积小的特点。

为实现上述目的，本发明提供了一种垂线式时钟倾角测量仪，其包括：

时钟部件，包括带刻度线的时钟表盘、位于时钟表盘面上的时针、分针和秒针，以及驱动这三者运动的齿轮结构；

设置在时针中部位置的光敏管，通过垂线悬挂在所述时钟表盘的中心轴处的自由摆锤，位于所述垂线上并与所述光敏管对重位置设置的反光标签；

对重识别器，其一端与所述光敏管相连，用于识别所述光敏管与所述反光标签是否重合，并发送信号至微控制器；

微控制器，其一端与所述对重识别器相连，发出驱动信号以驱动微进步进电机转动，当所述光敏管与所述反光标签重合时，驱动信号停止；

微进步进电机，其一端与所述微控制器连接，另一端与所述齿轮结构相连，通过微步进电机的转动以带动齿轮结构转动，进而依次带动秒针、分针和时针转动，直至所述光敏管与所述反光标签重合。

作为进一步优选地，所述垂线式时钟倾角测量仪还包括读数模块和显示模块，读数模块一端与微进步进电机相连，另一端与显示模块相连。

作为进一步优选地，所述垂线式时钟倾角测量仪还包括与所述微控制器相连的指示灯，当所述光敏管与所述反光标签对重时，所述指示灯为绿色；否则所述指示灯为红色。

作为进一步优选地，所述齿轮结构包括：与所述时针轴连接的时针齿轮、与所述分针轴连接的分针齿轮、与所述秒针轴连接的秒针齿轮、第一转换齿轮和第二转换齿轮；

所述秒针齿轮与所述分针齿轮通过位于这两者之间的所述第一转换齿轮轴连接，所述分针齿轮与所述时针齿轮通过位于这两者之间的所述第二转换齿轮轴连接。

作为进一步优选地，所述垂线式时钟倾角测量仪还包括设置在所述时钟表盘顶端的调零旋钮，所述调零旋钮与所述秒针齿轮相连。

作为进一步优选地，所述微进步进电机与所述秒针齿轮连接。

作为进一步优选地，所述秒针齿轮和所述分针齿轮的齿数均为60齿，所述时针齿轮的齿数为60齿或120齿，并且秒针转动一周，分针转动一小格；分针转动1周，时针转动一小格。

作为进一步优选地，所述时针齿轮的齿数为120齿时，时针转动一小格的角度为3°，分针转动一小格的角度为3′，秒针转动一小格的角度为3″。

工作时，通过调节时钟表盘上的调零装置使得时针、分针和秒针位于表盘零点，并保证光敏管与反光标签位置重合；将倾角仪置于待测面上，铅锤摆将在重力作用下运动，反光标签位置发生偏离，光敏管的电阻值随反光标签位置的变化而改变，对重识别器通过光敏管阻值的变化来识别反光标签与光敏管是否对重，当反光标签与光敏管未对重时，对重识别器发送识别信号至微控制器，微控制器开启并发送控制信号驱动微进步进电机转动，通过微进步进电机的转动带动秒针齿轮的转动，从而依次带动秒针、分针和时针的转动，直至光敏管与反光标签重合，指示灯亮，微控制器关闭，微进步进电机停止运动，此时，倾角读数可通过读数模块产生的测量信号借助显示模块显示或通过时针、分针和秒针的转动情况从表盘读数直接读取。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：