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调平系统的发展与趋势

2020-12-21 15:20:26

自动调平系统是高精度工作平台的重要组成部分。其主要功能是:自动、快捷地调节工作平台的水平,缩短调平工作时间,提高设备的快速反应能力。目前,调平系统是多种多样的,在许多行业得到应用。


调平系统的发展


从支撑方式上看,早期调平系统的支撑方式是三点支撑,随后出现了四点支撑,后来出现了六点支撑甚至八点支撑等。从驱动方式上看,最早的调平系统是依靠人工驱动的,后来依靠液压系统驱动,目前大部分采用机电驱动。从操作方式上看,早期调平系统是手动操作,采用液压驱动之后出现了半自动操作,随后过渡到自动操作。


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手动调平

早期的调平系统大部分采用三点支撑、手动调平。调平主要依靠人工完成,通常需要一个操作员观察水准仪的水泡位置同时进行指挥,另一部分操作人员通过手摇机构使支腿上升或下降来使其达到水平,这种方法调节时间长,调平精度差,操作难度大。


20世纪80年代,多点调平系统开始由手动调平系统向自动调平系统过度,支撑方式也出现了四点支撑、六点支撑等方式。以液压系统作为执行机构的液压式自动调平系统的出现早于以伺服系统作为执行机构的机电式自动调平系统。液压式调平系统有很多优点:液压传动动力特性优秀,应用于调平系统可以使系统体积小、重量轻、结构紧凑;液压系统动态性能良好,响应频率高,可以获得极大的加速度;液压传动是直线传动,其运动方向与支腿运动方向相同,定位精度高;液压系统刚度大,在有大的后坐力或冲击震动情况下表现优秀。因此,大吨位调平系统一般采用液压式。


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但是液压系统的缺点也非常明显。首先,液压系统通过液压油进行动力传递,很难避免泄漏。液压油的泄漏和液压油体积的热胀冷缩使液压传动无法保证严格的传动比。其次,液压系统对温度的变化比较敏感,不宜在低温及高温条件下工作。最后,使用不方便,维护困难。这些缺点限制了液压调平系统的应用。


近年来,现代控制理论、伺服控制技术和传感器技术获得了迅猛发展,为调平系统提高调平精度,缩短调平时间提供了可能,许多新器件、新算法得到了应用,使调平系统性能提高,应用领域更加广泛。


调平系统的趋势


如今,调平系统在许多行业得到应用,调平技术相对成熟,但随着社会的发展和技术进步,对调平系统性能要求也相应提高,今后的自动调平系统将向以下几个方向发展。


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1.高精度

调平系统的精度主要取决于倾角传感器的精度。近年来,基于3D-MEMS技术的新型倾角传感器出现,其在全温区都能表现出良好的可靠性,超凡的稳定性及极高的高精度,且具有显著的负载能力和非常好的冲击耐久性。目前高精度倾角传感器的分辨率已达到0.001度。


2.高稳定性

稳定性是指调平系统的精度保持能力,为了适应现代战争和经济建设的需要,工作平台应具有更高的稳定性,液压式调平系统由于自身的局限,很多时候不能满足对调平系统的稳定性要求,应用新技术的机电式调平系统使调平系统稳定性获得极大提高。


3.速度更快

调平系统的速度主要由两方面因素决定,一是倾角传感器的数据输出速率,二是驱动系统的反应速度。随着传感器技术的发展,倾角传感器数据输出速率显著提高。目前,世界上先进的倾角传感器数据输出速率达到了200次/s。驱动系统采用新型伺服控制系统,应用了现代控制算法,动态性能显著提高,反应速度更快。这些都大大缩短了调平时间,使调平系统的调平速度更快。


4.操作性更强

目前,新设计的调平系统中大部分都有人机交互界面,人机交互界面要友好、操作性强。要能实时显示系统的状态和各种参数,并能对系统的参数进行设置,通过界面能够实现各种操作,可以对调平系统出现故障进行指示,有利于提高系统的维修性。这些都将使调平系统的操作性更强。

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