一种新的斜面倾角和倾角方位的测量方法.pdf

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1、一种新的斜面倾角和倾角方位的测量方法袁浩浩，等一种新的斜面倾角和倾角方位的测量方法NewMeasurementMethodforInclinationAngleofBevelFaceandtheAzimuthofInclinationAngle袁蹭结1旅联盟2(广西工学院计算机系1，广西柳州545006；75140部队2，广西柳州545013)摘要：针对当前倾角测量仪器不能确定倾角方位的问题，提出了一种基于双轴加速度倾角传感器的斜面倾角和倾角方位的测量方法。通过数学建模推导了倾角和倾角方位的计算公

2、式，设计了倾角和倾角方位测量的软硬件系统。试验结果表明，该方法结构简单．测量比较准确，实现了斜面倾角和倾角方位的测量，可用于自动控制和机器人等控制领域中。关键词：斜面倾角倾角测量方位角双轴倾角传感器几何建模中图分类号：TP216文献标志码：AAbstract：Atpresent，mostofthemeasuringinstrumentsforinclinationanglecannotdeterminetheorientationofinclinationangle。aimingatthispro

3、blem。themethodbasedondualaxisaccelerationinclinationanglesensorformeasuringinclinationangleofbevelfaceandtheazimuthofinclinationangleisproposed．Thecalculatingformulasofinclinationangleandazimuthofinclinationanglearederivedthroughmathematicalmodeling，a

4、ndthesoftwareandhardwaresystemofthemeasurementhasbeendesigned．Theresultsofexperimentshowthatthismethodfeaturessimplestructureandmoreaccuratemeasurement，itimplementsthemeasurementforinclinationangleofbevelfaceandtheazimuthofinclinationangle；itcanbeused

5、inautomaticcontrolandrobotcontrolfields．Keywords：SlantangleTiltanglemeasurementPositionofangleO引言目前，测量倾角的常用方式有水泡式水平尺测量法⋯、倾角传感器测量法阻31、仪器测量法m53和倾角测量[61等方法。水平气泡式水平尺测量速度慢且精度较低；倾角传感器不能测量斜面上倾角的方位：加速度传感器测出的是传感器轴向与重力方向上的夹角，而不是整个斜面的倾角；激光倾角测量仪器价格昂贵且只能用于斜面倾角的检测。

6、针对现有斜面倾角检测方法的不足．本文提出了一种利用双轴加速度倾角传感器测量整个斜面倾角和斜面倾角方位的方法，并设计了相应的测量系统。1测量原理加速度倾角传感器的测量原理是通过测量重力加速度在传感器两个轴向上分量的大小，利用三角函数计算出倾角值的。即分别得到水平的两个轴向与垂直2011年广西千亿元产业重大科技攻关基金资助项目(编号：1114002—2)。修改稿收到日期：2012一11—03。第一作者袁浩浩(1981一)，女．2007年毕业于中北大学精密仪器及机械专业，获硕士学位，讲师；主要从事传感网

7、络与嵌入式系统设计方面的研究。Daul—axistiltanglesensorGeometricmodeling方向的夹角。本文采用立体几何建模的方法根据传感器测出来的数据计算出整个斜面的倾角和倾角方位。倾角计算模型如图1所示。髫、Y轴分别为双轴加速度倾角传感器的两个垂直轴．将其延长与水平面分另0交于A、C两点。过两轴交点口作水平面的垂线，在水平面的交点为D，连接AD、CD、AC。过B点作AC垂线，交于E点．连接DE，那么传感器两个轴向上测出来的角度分别为：ABCD=0，，／_BAD=0，，斜面的

8、夹角为／---BED=0，斜面夹角相对于z的方位角为[CBE，相对于Y轴的方位角为厶4髓。C图1倾角计算模型Fig．1Modelofinclinationanglecalculation在图1所示的三角椎体ABCD中，已知BD上DC，BD_LAD，CB_LAB，BE上AC。设BD=d，则由三角关系可以得出：86PROCESSAUTOMATIONINSTRUMENTATIONVoL34No．10October2013一种新的斜面倾角和倾角方位的测量方法袁浩浩，等AB2盎(1)Bc=盖