专利名称：新型倾角仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测量仪器领域，特别是涉及一种使用光学测量的新型倾角仪。
背景技术：
目前，倾角测量的技术有两种一种为传统的水泡式角度测量显示装置，是通过看水泡确定角度，缺点是测量不准确，读数困难；另一种为数字倾角测量仪，角度读取方便， 但现有的数字倾角仪一般都是使用倾角传感器将角度转化为电压信号，然后通过AD转换得出角度的数值，由于倾角传感器价格较贵，一般在几十元到上百元，导致整体仪器价格很高，不易普及。

实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种价格低廉的新型倾角仪。为实现上述目的，本实用新型的技术解决方案是本实用新型是一种新型倾角仪，它主要由外壳、圆盘、配重块、凸透镜、发光管组成；所述的圆盘通过穿设于中心的转轴可旋转的安装在外壳内，配重块偏心安装在圆盘上， 凸透镜设置在圆盘盘面的一侧，发光管与圆盘盘面相对。本实用新型还包括光学传感器、感光元件、支撑体、支撑件、显示屏、电路板、按键； 所述的支撑体和支撑件安装在外壳内，在支撑体与支撑件之间形成一个容置腔，所述的圆盘通过穿设于中心的转轴可旋转的安装在支撑体上且位于容置腔内；在支撑件的上部开设一通孔，所述的凸透镜安装在支撑件的上部且与通过支撑件上的通孔与圆盘的上部盘面相对；所述的光学传感器、感光元件、发光管安装在电路板上且感光元件和发光管位于凸透镜的一侧，圆盘位于凸透镜的另一侧，感光元件安装在发光管发出光线、经圆盘盘面反射穿过凸透镜的光线轨迹上；所述的按键安装在外壳上且其内端与电路板顶靠；所述的显示屏安装在外壳上且通过信号线连接电路板。所述的支撑件上、用于安装凸透镜的一个安装面为反光面，该反光面与发光管相对。所述的外壳的底面为测量面。采用上述方案后，由于本实用新型使用光学传感器， 成本低廉，测量精度可以按需求调节。本发明使用光学传感器与偏重圆盘的相对运动完成倾角的测量。通过计算偏重圆盘与光学传感器相对运动的位移，由电路板上的控制模块将相对位移点数转换为角度值，由于光学传感器价格低廉(零售不到2元)，所以可以大大降低整机成本，如果批量生产，整机成本更低(可以控制在6元以下)。
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明。

图1是本实用新型的正面剖视图；[0011]图2是本实用新型的侧面剖视图；图3是本实用新型的外形示意图；图4是本实用新型电路板的电路图；图5是本实用新型的原理图。
具体实施方式
如图1、图2所示，本实用新型是一种新型倾角仪，它主要由外壳1、支撑体2、支撑件3、圆盘4、配重块5、凸透镜6、发光管7、光学传感器8、感光元件9、显示屏10、电路板20、 按键30组成。所述的外壳1为一个矩形壳体，其底面11为测量面。所述的支撑体2和支撑件3安装在外壳1内，在支撑体2与支撑件3之间形成一个容置腔21。所述的圆盘4为塑料圆盘4，其通过穿设于中心的转轴41 (金属铜轴)可旋转的穿设于支撑体2的中部且位于容置腔21内。在支撑件3的上部开设一通孔31，所述的凸透镜6安装在支撑件3的上部且与通过支撑件3上的通孔31与圆盘4的上部作为反射面42的盘面相对，支撑件3上、用于安装凸透镜6的一个安装面32为反光面32，该反光面 32与发光管7相对。为了制造方便凸透镜6与反光面32为一体。所述的光学传感器8、感光元件9、发光管7安装在电路板20上，装配时，感光元件 9和发光管7位于凸透镜6的一侧，圆盘4位于凸透镜6的另一侧，感光元件9与发光管7 的相对位置为感光元件9应安装在发光管7发出的光线、经圆盘4盘面反射穿过凸透镜6 的光线轨迹上，以便光学传感器8捕捉到圆盘4相对自身的微小图像变化并将此变化传送给感光元件9。所述的配重块5为一个小铜块，偏心卡置在在圆盘4上，S卩，配重块5卡置在在圆盘4的上半部或下半部上，使得配重块5始终指向地面。偏重圆盘4 一半的重量远远大于另一半重量，圆盘4竖直安装在外壳1中，可以相对与外壳1壳体转动。由于重力的作用， 圆盘4质量大的一边始终垂直指向地面。圆盘4面向凸透镜6的一面表面有不规则纹理， 这样光学传感器8更容易感知圆盘4与其自身的相对运动。所述的按键30安装在外壳1的壳体面板上且其内端与电路板20顶靠；所述的显示屏10安装在外壳的壳体面板上且通过信号线连接电路板20。所述的电路板20主要由控制电路201、IXD显示电路202、光学传感器电路203、红外发光管电路204、按键电路205、电源电路206和电源开关电路207组成。本实用新型的工作原理如图2参考图5所示，红外发光管7将红外线照射在面向光学传感器8对应的圆盘4位置，光学传感器8通过接收反射的红外线感知圆盘4状态，当本实用新型测量目标对象时，本实用新型机身与偏重圆盘4发生相对运动，这时光学传感器8将捕捉到圆盘4相对自身的微小位置变化，从而产生位移点数信息。控制电路201快速读取该信息并进行处理， 将其转化为对应的倾角值后向LCD显示屏10输出，从而完成倾角的测量。所述的树脂凸透镜6将红外发光管7发射的光线通过反光面32反射到偏重圆盘 4上部的反射面42，然后通过凸透镜6将圆盘4被照射部分的图像成像到光学传感器8内部的感光元件9上。
4[0025]光学传感器8会实时对偏重圆盘4面向光学传感器8的平面进行“摄像”。当倾角仪测量角度时，圆盘4与光学传感器8发生相对运动，传感器8内部的DSP (数字信号处理器)芯片，对连续拍摄的图片进行对比分析，从而确定偏重圆盘4与光学传感器8的相对运动方向和位移，并将该位移对应的点数值进行输出。如图4参考图2所示，为倾角仪数字电路原理图。1.在测量开始时，先将本实用新型放于水平面上，按kro键进行归零。kro对应按键电路205中的keyl键，当该键按下后，控制电路201 (控制模块为AT89C52单片机)通过Pl. 5 口得以感知，并将自己内存中记录角度的寄存器设置为0.2.然后将本实用新型放于被测物体上，这时光学传感器8与偏重圆盘4发生相对运动，并通过串行IO 口 SDIO将位移点数传送到控制电路201的P1.3 口。控制模块基于 Za= KXcoimt公式，将位移点数转化为相应的角度，并将该角度存储在寄存器中，最后通过Ρ2.(ΓΡ2. 7 口将寄存器中的角度值输出到IXD进行显示。当IXD显示的角度读数稳定后，可以按Hold键(对应按键电路205中的key2键)将LCD读数进行锁定，此时用户可以方便地读取最终的测量角度。当再次按下Hold键时，控制模块重新开始向LCD上更新角度数据，用户可以重新开始其他测量。4.具体实施时，光学传感器8使用MX8620，光学透镜使用树脂透镜，控制模块使用单片机AT89C52，IXD显示屏10使用16X02点阵IXD。使用方法如图3参考图2所示，当使用倾角仪时，首先将其放在水平面上校准。按^ro键， 此时系统将光学传感器8与偏重圆盘4的相对位置作为0度的基准。然后使用本实用新型的测量面11对所要测量的对象进行测量，只要将测量面11贴在被测试物体的倾角边上即可。测量时由于测量仪内部的偏重圆盘4质量大的一侧始终指向地面，所以偏重圆盘4仍保持0度时的基准状态。本实用新型的机身放于被测对象上，所以相对于原始的0度基准发生了变化。这时光学传感器8感应到偏重圆盘4与自己发生了位置的变化。将产生位移变化的数值发送给控制电路201，控制电路201将收到的位移变化值通过计算转化为本实用新型测量面11与水平方向的角度值，然后通过LCD显示屏10显示。如果仅仅要测试两个对象之间的相对倾角，可以在对象1上按^ro键进行校准， 然后在对象2上进行测量，这时的测量值就为两个对象之间的相对倾角。当测量完成后，读取角度时，可以按Hold键，将当前测量的结果进行锁定，以便于读数，这时IXD显示屏10屏幕上有Hold标志；再次按Hold键，控制电路201将解除锁定。
权利要求1.一种新型倾角仪，其特征在于它主要由外壳、圆盘、配重块、凸透镜、发光管组成； 所述的圆盘通过穿设于中心的转轴可旋转的安装在外壳内，配重块偏心安装在圆盘上，凸透镜设置在圆盘盘面的一侧，发光管与圆盘盘面相对。
2.根据权利要求1所述的新型倾角仪，其特征在于它还包括光学传感器、感光元件、 支撑体、支撑件、显示屏、电路板、按键；所述的支撑体和支撑件安装在外壳内，在支撑体与支撑件之间形成一个容置腔，所述的圆盘通过穿设于中心的转轴可旋转的安装在支撑体上且位于容置腔内；在支撑件的上部开设一通孔，所述的凸透镜安装在支撑件的上部且与通过支撑件上的通孔与圆盘的上部盘面相对；所述的光学传感器、感光元件、发光管安装在电路板上且感光元件和发光管位于凸透镜的一侧，圆盘位于凸透镜的另一侧，感光元件安装在发光管发出光线、经圆盘盘面反射穿过凸透镜的光线轨迹上；所述的按键安装在外壳上且其内端与电路板顶靠；所述的显示屏安装在外壳上且通过信号线连接电路板。
3.根据权利要求1所述的新型倾角仪，其特征在于所述的支撑件上、用于安装凸透镜的一个安装面为反光面，该反光面与发光管相对。
4.根据权利要求1所述的新型倾角仪，其特征在于所述的外壳的底面为测量面。
专利摘要本实用新型公开了一种新型倾角仪，它主要由外壳、圆盘、配重块、凸透镜、发光管组成；所述的圆盘通过穿设于中心的转轴可旋转的安装在外壳内，配重块偏心安装在圆盘上，凸透镜设置在圆盘盘面的一侧，发光管与圆盘盘面相对。由于本实用新型使用光学传感器，成本低廉，测量精度可以按需求调节。本实用新型使用光学传感器与偏重圆盘的相对运动完成倾角的测量。通过计算偏重圆盘与光学传感器相对运动的位移，由电路板上的控制模块将相对位移点数转换为角度值，由于光学传感器价格低廉，所以可以大大降低整机成本，如果批量生产，整机成本更低。
文档编号G01C9/02GK202013189SQ20112001513
公开日2011年10月19日 申请日期2011年1月18日 优先权日2011年1月18日
发明者于孝辉, 刘阳 申请人:厦门理工学院