一种用于实验室水槽的超声波地形仪驱动装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种用于实验室水槽的超声波地形仪驱动装置，包括：水槽，两侧边设置有水槽轨道，测量平台，包括分别滑动安装在两道水槽轨道上的纵向导轨，和垂直安装在两根纵向导轨上的移动架，移动架包括横向导轨和辅助杆，及垂直连接两者的驱动座，在驱动座的一侧安装有与纵向导轨平行的齿条；驱动电机，并连接有与齿条连接的齿轮组；超声波地形仪，其通过滑块安装在横向导轨下方，滑块通过曲柄结构与齿轮组连接，使滑块在齿轮组的驱动下沿横向导轨实现往复移动。本发明专利技术仅利用一台超声波地形仪即可完成一定范围内床面地形的扫描测量，可节约研制成本；且对采集通道和设备的数量要求低。

【技术实现步骤摘要】
一种用于实验室水槽的超声波地形仪驱动装置
本专利技术涉及地形测量领域，特别是涉及一种用于实验室水槽的超声波地形仪驱动装置。
技术介绍
超声波地形仪是利用发射超声波到接收反射波的时间差方式，来测量仪器到床面的距离，可用于模型实验中对床面定点冲淤演化的实时监测。其具有采集速度快、测量精度高、工作稳定可靠的优点。而对于床面整体三维形态的测量，目前较多采用超声波地形仪阵列或是可编程电机驱动的二维扫描系统。前者需要多个地形仪组成覆盖测量区域的阵列，其对传感器数量和采集通道数要求较高，且数据具有间断性；而后者则对电动机控制系统有较高要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种利用单驱动电机和单超声波地形仪实现实验室水槽地形测量的驱动装置。具体地，本专利技术提供一种用于实验室水槽的超声波地形仪驱动装置,包括：水槽，用于生成三维形态的地形，在相对的两侧边设置有水槽轨道，测量平台，可在水槽的上方实现平面移动，包括分别滑动安装在两道水槽轨道上的纵向导轨，和垂直安装在两根纵向导轨上的移动架，移动架包括一根横向导轨和一根平行设置的辅助杆，及连接两者的驱动座，在驱动座的一侧安装有与纵向导轨平行的齿条；驱动电机，安装在驱动座上，并连接有输出动力的齿轮组，齿轮组与齿条连接，带动移动架沿纵向导轨移动；超声波地形仪，用于测量水槽内的地形，其通过滑块安装在横向导轨下方，滑块通过曲柄结构与齿轮组连接，使滑块在齿轮组的驱动下沿横向导轨实现往复移动，且在齿轮组的控制下，滑块从横向导轨的一端移动到另一端后，移动架才沿纵向导轨移动预定距离。在本专利技术的一个实施方式中，所述齿轮组包括一个与所述驱动电机的输出轴连接的主动齿轮，和与主动齿轮啮合的从动齿轮，其中从动齿轮的直径大于主动齿轮的直径，从动齿轮连接有一套槽轮，槽轮通过轴承座连接有一个步进齿轮，步进齿轮与所述齿条啮合。在本专利技术的一个实施方式中，所述槽轮包括限制片和转动片，其中，限制片通过轴承座与固定在所述从动齿轮轴心处的固定杆连接，转动片的外圆周上设置有四个对称凸出的夹槽，限制片的底部伸出有带定位销的连杆，且限制片伸出连杆的位置设置有内弧形缺口，转动片的一个夹槽伸入内弧形缺口中，且将定位销卡在夹槽中，所述步进齿轮通过轴杆连接在转动片的轴心处。在本专利技术的一个实施方式中，所述从动齿轮每转动一周，所述转动片转动90度。在本专利技术的一个实施方式中，所述曲柄结构包括摇杆和曲柄，在所述辅助杆上安装有带摇杆轴的轴座，摇杆的一端与摇杆轴连接，所述滑块与卡在摇杆上且可沿摇杆轴向移动的滑座A轴连接，曲柄的一端与所述固定杆伸出所述从动齿轮下表面的一端连接，另一端与卡在摇杆上且可沿摇杆轴向移动的滑座B轴连接。在本专利技术的一个实施方式中，在所述横向导轨的一端安装有激光位移传感器，在所述滑块上安装有反射板，激光位移传感器通过反射板相对所述横向导轨的移动来测量所述超声波地形仪的位置。在本专利技术的一个实施方式中，在所述纵向导轨的两端分别安装有横向固定架，所述齿条的两端搭置在横向固定架上。在本专利技术的一个实施方式中，在所述齿条的一侧平行安装有复位装置，所述复位装置包括滑动座和复位杆，滑动座的两端与所述横向固定架固定，复位杆放置在滑动座上，在滑动座上设置有防止复位杆侧移的挡块，复位杆与所述齿条通过拉杆实现连接，在复位杆的一端设置有方便拉动复位杆沿滑动座轴向移动的把手。在本专利技术的一个实施方式中，所述纵向导轨通过底部安装的滑轮卡在所述水槽轨道上。在本专利技术的一个实施方式中，在所述移动架上安装有限位开关，限位开关在所述移动架移动到所述纵向导轨的末端时被触发，触发后的限位开关断开所述驱动电机的电力供应。本专利技术仅利用一台超声波地形仪即可完成一定范围内床面地形的扫描测量，可节约研制成本；且对采集通道和设备数量要求低；仅利用一台匀速电机即可驱动超声波地形仪沿横向进行往复运动、并沿纵向进行间歇步进运动，对动力输入要求低、易采购；整个传动机构主要零件为齿轮(齿条)、槽轮、滑块导轨、轴承等标准零件，加工难度低；主要结构性零件均为标准铝材，装配简单，适合实验室自行研制组装。附图说明图1是本专利技术一个实施方式的驱动装置结构示意图；图2是本专利技术一个实施方式的齿轮组结构示意图；图3是本专利技术一个实施方式的曲柄结构示意图；图4是本专利技术一个实施方式的复位装置结构示意图。具体实施方式以下通过具体实施例和附图对本方案的具体结构和实施过程进行详细说明。在下面的描述中，以水槽水平放置时的状态作为描述对象，其中，以水槽朝向画面的方向为“纵向”，以水槽平行于画面的方向为“横向”。如图1所示，在本专利技术的一个实施方式中，公开一种用于实验室水槽的超声波地形仪驱动装置,其包括水槽1、测量平台2、驱动电机6和超声波地形仪7。该水槽1用于生成三维形态的地形，在其纵向的两侧边分别设置有水槽轨道11。该测量平台2作为承载超声波地形仪7在水槽1上方水平移动的平台，包括分别滑动安装在两道水槽轨道11上的纵向导轨21和垂直安装在两根纵向导轨21上的移动架22，该纵向导轨21通过底部安装的滑轮211卡在水槽轨道11上；该移动架22包括平行的横向导轨221和辅助杆225，在横向导轨221和辅助杆之间垂直连接有驱动座222，在驱动座222的一侧安装有与纵向导轨21平行的齿条23。移动架22通过横向导轨221和辅助杆225两端与纵向导轨21的卡合连接结构，能够沿纵向导轨21往复滑动，移动架22与纵向导轨21之间的连接方式可以是燕尾槽形状的卡合滑动结构。如图2所示，该驱动电机6安装在驱动座222上，并连接有输出动力的齿轮组9，齿轮组9与齿条23连接，进而带动移动架22沿纵向导轨21移动。如图3所示，该超声波地形仪7用于测量水槽1内的三维地形，其通过滑块71安装在一根横向导轨221下方，滑块71能够沿横向导轨221实现轴向移动，滑块71安装在横向导轨221上；滑块71通过曲柄结构8与齿轮组9连接，使滑块71在齿轮组9的驱动下沿横向导轨221的轴向实现往复移动，且在齿轮组9的控制下，滑块71从横向导轨221的一端移动到另一端后，移动架22才沿纵向导轨21移动至下一扫描距离。在工作时，移动架22位于水槽1的一侧，以水槽1的左下角为坐标原点，超声波地形仪7位于该原点处，启动驱动电机6后，驱动电机6先利用齿轮组9带动曲柄结构8，使超声波地形仪7沿横向导轨221开始移动，并对下方的水槽1中地形进行扫描。超声波地形仪7此时移动相当于是沿X方向移动，在到达另一侧的纵向导轨21处时，完成当前水槽区域的扫描，此时齿轮组9中与齿条23连接的齿轮被触发，移动架22通过齿条23的推力沿纵向导轨21行进到下一扫描位置，超声波地形仪7在移动架22的移动过程中，回到左侧的端点处，重复前述扫描过程，直至移动架22到达水槽1的末端，同时超声波地形仪7移动到移动架22的右端，完成此次扫描。在扫描过程中，如水槽1的长度(纵向)大于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于实验室水槽的超声波地形仪驱动装置,其特征在于，包括：/n水槽，用于生成三维形态的地形，在相对的两侧边设置有水槽轨道，/n测量平台，可在水槽的上方实现平面移动，包括分别滑动安装在两道水槽轨道上的纵向导轨，和垂直安装在两根纵向导轨上的移动架，移动架包括一根横向导轨和一根平行设置的辅助杆，及连接两者的驱动座，在驱动座的一侧安装有与纵向导轨平行的齿条；/n驱动电机，安装在驱动座上，并连接有输出动力的齿轮组，齿轮组与齿条连接，带动移动架沿纵向导轨移动；/n超声波地形仪，用于测量水槽内的地形，其通过滑块安装在横向导轨下方，滑块通过曲柄结构与齿轮组连接，使滑块在齿轮组的驱动下沿横向导轨实现往复移动，且在齿轮组的控制下，滑块从横向导轨的一端移动到另一端后，移动架才沿纵向导轨移动预定距离。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于实验室水槽的超声波地形仪驱动装置,其特征在于，包括：
水槽，用于生成三维形态的地形，在相对的两侧边设置有水槽轨道，
测量平台，可在水槽的上方实现平面移动，包括分别滑动安装在两道水槽轨道上的纵向导轨，和垂直安装在两根纵向导轨上的移动架，移动架包括一根横向导轨和一根平行设置的辅助杆，及连接两者的驱动座，在驱动座的一侧安装有与纵向导轨平行的齿条；
驱动电机，安装在驱动座上，并连接有输出动力的齿轮组，齿轮组与齿条连接，带动移动架沿纵向导轨移动；
超声波地形仪，用于测量水槽内的地形，其通过滑块安装在横向导轨下方，滑块通过曲柄结构与齿轮组连接，使滑块在齿轮组的驱动下沿横向导轨实现往复移动，且在齿轮组的控制下，滑块从横向导轨的一端移动到另一端后，移动架才沿纵向导轨移动预定距离。


2.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，
所述齿轮组包括一个与所述驱动电机的输出轴连接的主动齿轮，和与主动齿轮啮合的从动齿轮，其中从动齿轮的直径大于主动齿轮的直径，从动齿轮连接有一套槽轮，槽轮通过轴承座连接有一个步进齿轮，步进齿轮与所述齿条啮合。


3.根据权利要求2所述的驱动装置，其特征在于，
所述槽轮包括限制片和转动片，其中，限制片通过轴承座与固定在所述从动齿轮轴心处的固定杆连接，转动片的外圆周上设置有四个对称凸出的夹槽，限制片的底部伸出有带定位销的连杆，且限制片伸出连杆的位置设置有内弧形缺口，转动片的一个夹槽伸入内弧形缺口中，且将定位销卡在夹槽中，所述步进齿轮通过轴杆连接在转动片的轴心处。


4.根据权利要求3所述的驱动装置，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪宁，漆文刚，高福平，
申请(专利权)人：中国科学院力学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11