阅读说明：本技术 一种大回环调平装置 (Large-loop leveling device ) 是由 杨晨光 金子迪 邢成 刘明辉 李丽娟 陈阳 庄灿涛 朱小毅 薛兵 李江 陈全胜 于 2019-10-17 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种大回环调平装置,用于将待调平仪器调节至水平状态,装置包括筒体及其内部的调平机构；调平机构包括调平组件、调节环件、第一调节轴组件、第二调节轴组件,调平组件与待调平仪器相连接；待调平仪器通过第一调节轴组件与调节环件相连接,待调平仪器可相对于调节环件以第一转轴为旋转轴在调节角度范围内转动；调节环件通过第二调节轴组件与筒体相连接,调节环件可相对于筒体以第二转轴为旋转轴在调节角度范围内转动。本发明能够对待调平仪器进行自动调平,保证待调平仪器的正常工作状态。(The invention discloses a large loop leveling device, which is used for adjusting an instrument to be leveled to a horizontal state and comprises a cylinder and a leveling mechanism inside the cylinder; the leveling mechanism comprises a leveling component, an adjusting ring component, a first adjusting shaft component and a second adjusting shaft component, and the leveling component is connected with an instrument to be leveled; the instrument to be leveled is connected with the adjusting ring piece through the first adjusting shaft assembly, and can rotate in an adjusting angle range relative to the adjusting ring piece by taking the first rotating shaft as a rotating shaft; the adjusting ring piece is connected with the cylinder body through a second adjusting shaft assembly, and the adjusting ring piece can rotate in an adjusting angle range relative to the cylinder body by taking the second rotating shaft as a rotating shaft. The invention can automatically level the instrument to be leveled and ensure the normal working state of the instrument to be leveled.)

一种大回环调平装置

技术领域

本发明涉及测量仪器技术领域，特别是指一种大回环调平装置。

背景技术

有些测量仪器需要在工作之前调节至水平状态才能保证正常工作，有些测量仪器的调平是通过手动完成的。

对于有些安装位置特殊的测量仪器，无法实现手动调节。例如，深井地震计、海底地震计，其工作环境恶劣，将地震计投入深井中或是海底时，很难实现人工调节水平状态，而地震计初始投入的状态未知，如果不对地震计进行调平将无法保证地震计的正常工作状态。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种大回环调平装置，能够对待调平仪器进行自动调平，保证待调平仪器的正常工作状态。

基于上述目的，本发明提供了一种大回环调平装置，用于将待调平仪器调节至水平状态，包括筒体及其内部的调平机构；

所述调平机构包括调平组件、调节环件、第一调节轴组件、第二调节轴组件，所述调平组件与所述待调平仪器相连接；

所述待调平仪器通过所述第一调节轴组件与所述调节环件相连接，所述待调平仪器可相对于所述调节环件以第一转轴为旋转轴在调节角度范围内转动；

所述调节环件通过所述第二调节轴组件与所述筒体相连接，所述调节环件可相对于所述筒体以第二转轴为旋转轴在所述调节角度范围内转动。

可选的，所述待调平仪器的侧壁的相对两端分别通过一组所述第一调节轴组件与所述调节环件的第一端、第二端相连接，两组所述第一调节轴组件的轴线为所述第一转轴。

可选的，所述筒体的相对两端分别通过一组所述第二调节轴组件与所述调节环件的第三端、第四端相连接，两组所述第二调节轴组件的轴线为所述第二转轴；所述第一转轴与第二转轴相互垂直。

可选的，所述筒体的内空间呈球形，所述调节机构与所述内空间对应的边缘表面设置为与所述球形相适应的弧面。

可选的，所述调节角度为45度。

可选的，所述调平组件包括驱动单元、传动单元、联动板，所述驱动单元可通过所述传动单元带动所述联动板上下运动，使得所述调平组件相对于所述待调平仪器位于第一位置或是第二位置，当所述调平组件位于所述第一位置时，所述待调平仪器可以所述第一转轴和第二转轴为轴在所述调节角度范围内自由摆动，当所述调平组件位于所述第二位置时，所述调平组件与所述筒体内壁刚性接触。

可选的，所述装置还包括控制单元，所控制单元包括主控芯片、角度传感器、位置检测电路，所述角度传感器、位置检测电路的信号输出端分别与所述主控芯片的信号输入端相连接，所述主控芯片的控制端与所述驱动单元的控制端相连接。

可选的，当所述角度传感器检测所述待调平仪器的倾斜角度在所述调节角度范围之内，所述主控芯片控制所述驱动单元动作，当所述位置检测电路检测所述调平组件位于所述第一位置时，所述主控芯片控制所述驱动单元停止动作；当所述待调平仪器已调节至水平位置，所述主控芯片控制所述驱动单元动作，当所述位置检测电路检测所述调平组件位于所述第二位置时，所述主控芯片控制所述驱动单元停止动作。

可选的，所述传动单元为螺杆，所述联动板包括固定连接的第一安装板和第二安装板，所述驱动单元的输出轴与所述螺杆的一端相连接，所述螺杆的另一端与所述第一安装板旋合；所述驱动单元通过安装架、导柱安装板与所述待调平仪器固定连接，所述第二安装板上设有导孔，所述导孔内安装有导套，所述导柱安装板上对应所述导孔的位置固定连接有导柱，所述驱动单元可驱动所述螺杆转动，带动所述第一安装板和第二安装板沿所述导柱上下运动。

可选的，所述控制单元还包括报警单元，所述主控芯片的信号输出端与所述报警电路的控制端相连接，当所述角度传感器检测到所述待调平仪器的倾斜角度超出所述调节角度范围时，所述主控芯片控制所述报警电路启动报警。

本发明提供的大回环调平装置的优点是：

1)本发明的大回环调平装置，待调平仪器可相对于调节环件以第一转轴为旋转轴在调节角度范围内转动，待调平仪器与调节环件整体可相对于筒体以第二转轴为旋转轴在调节角度范围内转动；能够实现待调平仪器在调节角度范围内的调平，保证待调平仪器的正常工作状态；

2)本发明的大回环调平装置，通过控制单元对调平组件进行检测与控制，当大回环调平装置投放于安装位置时，能够实现待调平仪器的自动调平，调整至水平状态后，能够控制调平组件与筒体内壁刚性接触，保证待调平仪器的测量精度；

3)当待调平仪器为地震计时，可实现45度范围之内的角度调节，能够保证地震计安装于深井、海底、陆地无人区等特殊安装位置下的自由投放安装要求，当地震计安装于特殊安装位置时，能够通过自动调平，保证地震计工作于正常工作状态下，同时保证地震计的测量精度，得到良好的观测数据，降低仪器安装难度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的大回环调平装置的立体结构示意图，未示出上筒体；

图2为本发明实施例的大回环调平装置的立体结构示意图，未示出下筒体；

图3为本发明实施例的剖面结构示意图，调平组件处于撑开状态；

图4为本发明实施例的剖面结构示意图，调平组件处于收回状态；

图5为本发明实施例的调平机构的部分结构示意图；

图6为图5所示结构的剖面结构示意图；

图7为本发明实施例的调平组件的部分结构示意图；

图8A、8B为本发明实施例的调平机构的立体结构示意图；

图9为图8A所述结构的平面结构示意图；

图10为本发明实施例的调平组件的部分结构的俯视图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

如图1-4所示，本发明实施例提供一种大回环调平装置，能够自动对待调平仪器进行调平，保证待调平仪器工作于正常状态。所述大回环调平装置包括筒体及其内部的调平机构；

调平机构包括调平组件、调节环件、第一调节轴组件、第二调节轴组件，调平组件与待调平仪器相连接；

待调平仪器通过第一调节轴组件与调节环件相连接，待调平仪器可相对于调节环件以第一转轴为旋转轴在调节角度范围内转动；

调节环件通过第二调节轴组件与筒体相连接，调节环件可相对于筒体以第二转轴为旋转轴在调节角度范围内转动。

本发明实施例的大回环调平装置，投放于安装位置后，待调平仪器可相对于调节环件绕第一转轴在调节角度范围内转动以调节其在第一转轴上的角度，待调平仪器和调节环件可相对于筒体绕第二转轴在调节角度范围内转动以调节其在第二转轴上的角度，经过角度调节，能够使得待调平仪器调节至水平位置，保证待调平仪器工作于正常的工作状态。

如图3-7所示，调平组件包括驱动单元15、传动单元、联动板，驱动单元15通过传动单元与联动板相连接，驱动单元15可通过传动单元带动联动板上下运动，使得调平组件相对于待调平仪器13位于第一位置或是第二位置，当调平组件相对于待调平仪器13位于第一位置时，调平组件处于收回状态，调平组件与待调平仪器13可自由摆动调节角度，当调平组件相对于待调平仪器13位于第二位置时，调平组件位于撑开状态，调平组件与筒体内壁相抵而不可移动。

待调平仪器13通过第一调节轴组件与调节环件9相连接。待调平仪器13的侧壁的相对两端分别通过一组第一调节轴组件与调节环件9的第一端、第二端相连接。第一调节轴组件包括第一轴承座12、第一轴承11、第一轴承销10；以一组第一调节轴组件为例，第一轴承座12与待调平仪器13的侧壁固定连接，第一轴承销10的一端通过第一轴承11与第一轴承座12相连接，第一轴承销10的另一端与调节环件9的第一端相连接。若将两组第一调节轴组件的两个第一轴承销10的轴线定义为第一转轴，第一转轴为X轴(如图1、6、7所示)，当调平组件处于收回状态时，待调平仪器13可相对于调节环件9以第一转轴为旋转轴在调节角度范围内转动。

筒体的相对两端分别通过一组第二调节轴组件与调节环件9的第三端、第四端相连接。第二调节轴组件包括第二轴承座19、第二轴承20、第二轴承销22；以一组第二调节轴组件为例，调节环件9的第三端通过第二轴承销22、第二轴承20、第二轴承座19与筒体相连接。若将两组第二调节轴组件的两个第二轴承销22的轴线定义为第二转轴，第二转轴为Y轴(如图1、3所示)，当调平组件处于收回状态时，待调平仪器13与调节环件9整体可相对于筒体以第二转轴为旋转轴在调节角度范围内转动。需说明的是，上述的第一转轴与第二转轴互相垂直。

如图所示，传动单元可以选用螺杆1，联动板包括第一安装板2和第二安装板7，驱动单元的输出轴与螺杆1的一端相连接，螺杆1的另一端与第一安装板2旋合，第一安装板2与第二安装板7固定连接，驱动单元15的输出轴转动，带动螺杆1转动，可带动第一安装板2和第二安装板7沿螺杆1上下运动。

驱动单元15通过安装架4、连接件41与导柱安装板8固定连接，导柱安装板8与待调平仪器13固定连接。第二安装板7上设有导孔，导孔内安装有导套6，导柱安装板8上对应导孔的位置固定连接有导柱5，驱动单元15可驱动螺杆1转动，带动第一安装板2和第二安装板7沿导柱5上下运动。

具体的说，驱动单元15与安装架4固定连接，驱动单元15的输出轴***螺杆1的配合孔内，输出轴与螺杆1过盈配合紧固，螺杆1与安装架4通过第三轴承及第三轴承座3相连接。第一安装板2与第二安装板7通过螺钉23固定连接。安装架4与导柱安装板8的第一面通过螺钉41固定连接，导柱安装板8的第二面与待调平仪器13固定连接；结合图10所示，第二安装板7上等距设置三个导孔，三个导套6分别***三个导孔内，导孔与导套6之间过盈配合，导柱安装板8的第一面上与三个导孔对应的位置连接三个导柱5，导柱5与导套6间隙配合，能够保证待调平仪器与调平组件之间能够上下移动，而不会产生左右移动。

当驱动单元15的输出轴转动时，带动螺杆1转动，带动第一安装板2、第二安装板7沿螺杆1上下运动，第一安装板2与第二安装板7沿导柱5上下运动，如图4所示，当第一安装板2与第二安装板7向上移动至第一位置时，调平组件处于收回状态，待调平仪器13可在调节角度范围之内自由调节角度，即待调平仪器13可相对于调节环件9在调节角度范围内绕第一转轴转动以调节其在第一转轴上的角度，待调平仪器13与调节环件9整体可相对于筒体在调节角度范围内绕第二转轴转动以调节待调平仪器13在第二转轴上的角度；如图3所示，当第一安装板2与第二安装板7向下移动至第二位置时，调平组件处于撑开状态，调平组件与筒体内壁刚性接触并压紧，调平组件与待调平仪器13不可移动，外部振动可通过筒体传递至待调平仪器，保证待调平仪器的测量精度。

如图8A、8B所示，大回环调平装置还包括控制单元，控制单元包括主控芯片、角度传感器、位置检测电路，角度传感器、位置检测电路的信号输出端分别与主控芯片的信号输入端相连接，主控芯片的控制端与驱动单元的控制端相连接，待调平仪器13内部用于检测仪器水平状态的检测电路的信号输出端与主控芯片的信号输入端相连接；角度传感器设置于待调平仪器13或是调平组件上，用于检测大回环调平装置的倾斜角度。位置检测电路包括限位端电路17和移动端电路16，限位端电路17设置于待调平仪器13或是导柱安装板8上，移动端电路16设置于调平组件上，例如设置于第二安装板7上。

本发明实施例的大回环调平装置的工作过程是，将大回环调平装置投放于安装位置时，角度传感器检测待调平仪器13的角度，当检测待调平仪器13的倾斜角度在调节角度范围之内时，主控芯片控制驱动单元15正向转动，调平组件向待调平仪器13的方向移动，移动过程中，当移动端电路16检测到限位端电路17时，主控芯片控制驱动单元15停止动作，此时，调平组件13相对于待调平仪器13位于第一位置，调平组件处于收回状态，此状态下，待调平仪器13与调平组件悬空，受重力作用可在调节角度范围之内自由摆动，待调平仪器13可以第一转轴为轴自由旋转，待调平仪器13与调节环件9相对于筒体以第二转轴为轴自由旋转，使得待调平仪器13调整至水平位置。

当待调平仪器13内部用于检测仪器水平状态的检测电路检测到待调平仪器13已调整至水平位置后，主控芯片控制驱动单元15反向转动，调平组件向远离待调平仪器13的方向移动，移动过程中，当移动端电路16检测到限位端电路17时，主控芯片控制驱动单元15停止动作，此时，调平组件相对于待调平仪器13位于第二位置，调平组件处于撑开状态，此状态下，调平组件与筒体内壁相抵，已经调整至水平位置的待调平仪器13通过调平组件与筒体刚性接触，外部振动通过筒体传递至待调平仪器13，能够保证待调平仪器13的测量精度。

如图1-4所示，一些实施方式中，筒体包括上筒体21与下筒体18，上筒体21与下筒体18固定连接。为使装置整体体积较小，同时保证筒体内部的待调平仪器13能够自由摆动调整角度，筒体内壁呈弧形，相对应的，调平机构与筒体内壁相对应的边缘表面设置为相对应的弧形；如图所示，待调平仪器13上安装顶板14，顶板14与第一安装板2的边缘表面呈与筒体内壁相适应的弧形。

于一实施例中，上筒体与下筒体组成的筒体，其内空间呈球形，球形的直径为D，顶板14与第一安装板2的边缘表面呈与筒体内壁相适应的弧面，如图1-4、9所示，所述第一转轴(X轴)与第二转轴(Y轴)的交点位于球形的圆心O，待调平仪器13可在球形空间内以第一转轴和第二转轴为旋转轴自由摆动以调节角度。

如图3所示，于一些实施例中，调节角度θ为45度，当调平组件处于收回状态时，待调平仪器13可在45度范围之内自由摆动实现角度调节。当大回环调平装置投放于安装位置时，若筒体外表面A与水平面之间的角度在45度范围之内时，大回环调平装置能够自动进行角度调节，以使得调节后的待调平仪器13调节至水平的工作状态。当待调平仪器为地震计时，能够在45度范围之内调节角度，保证地震计安装于深井、海底、陆地无人区等特殊安装位置下的自由投放安装要求。

可选的，所述控制单元还包括报警电路，主控芯片的信号输出端与报警电路的控制端相连接，将大回环调平装置投放于安装位置时，当角度传感器检测到待调平仪器13的倾斜角度超出调节角度范围时，主控芯片控制报警电路启动报警，例如提示装置需要重新投入放置，以使得装置能够实现自动调节角度的功能。

如图8A所示，在一种实施方式中，所述位置检测电路包括限位端电路17和移动端电路16，移动端电路16设有移动金属探针，限位端电路17设有上限位金属探针与下限位金属探针。调平组件向上移动至移动金属探针与上限位金属探针接触时，位置检测电路的回路导通，位置检测电路向主控芯片发送上限位位置信号，主控芯片控制驱动单元停止动作，调平组件处于收回状态；调平组件向下移动至移动金属探针与下限位金属探针接触时，位置检测电路的回路导通，位置检测电路向主控芯片发送下限位位置信号，主控芯片控制驱动单元停止动作，调平组件与筒体内壁抵紧而刚性接触。

于一些实施例中，驱动单元可以选用减速电机。

上述实施例的装置用于实现前述实施例中相应的方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本发明难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本发明难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本发明的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本发明的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本发明。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。

尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。

本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。