0 引言
很多特殊用途的工程車輛在工作之前要先進行精度較高的水平調整，要求調平速度快，自動化程度高，還要可靠性高。過去主要採用手工調平，由多人反覆操作調節支腿，透過觀察氣泡達到水平，這種方法不僅調節時間長，而且精度低。目前調平系統應用較多的是採用液壓調平，但液壓調平系統也有諸多缺點，如調平時間較長、響應遲鈍、漏油、成本高、維護困難等問題。機電調平相比比液壓調平優點是調平時間短，精度高，可靠性好等。
1 單支腿機械結構
本文提出一種基於單片機的機電式自動調平試驗系統，調平支腿主要由驅動電機、減速器、絲槓螺母、內外套筒、限位螺釘以及行程開關組成，結構原理如圖1所示。支腿透過控制驅動電機的起停以及轉向將動力和轉矩輸出，由錐齒輪傳遞進行減速，同時將力矩傳遞給絲槓，把電機的螺旋運動轉化爲直線運動，從而實現支腿的舉升和收藏運動，並且由限位螺釘實現支腿的快速升降功能，由上下行程開關來限制支腿的行程，調平結束後，由力傳感器判斷虛腿。
2 平臺調平方式
現有調平系統的`支撐方式主要有三點式、四點式以及多點式調平，其中多點式是指六點以上的調平方式。
2.1 三點式調平
由幾何知識可知不在同一條直線上的三點確定一個平面，或者等效爲不平行的兩條直線確定一個平面，故可以在相交直線上各安裝一個傾角傳感器，透過考察平面內兩條相交直線是否水平，來判斷平臺的水平度。
2.2 四點式調平
對於四點式調平系統的四條支腿佈置方式按對稱式佈置，分別將四條支腿置於四個角的位置，這種四腿支撐的方式保證了平臺受力均勻，四條支腿分列兩側也保證了調平系統平臺的穩定性，同時也增強了平臺的抗顛覆性能力。
2.3 多點式調平
多點式調平的原理相近，考慮到在調平系統工作中平臺會發生形變，爲了解決這個問題，透過增加支腿數量來減少平臺發生形變。這顯然達到了目的，但在多支腿調平系統的調平過程中，由於支腿的增加使得調平算法複雜，控制系統也變得複雜，與此同時調平系統相對應的調平時間也會相應增加，各個支腿的受力不均勻，虛腿問題更加突出。
3 電控系統硬件構成
傾角傳感器：選用高精度數字雙軸傾角傳感器，能輸出X、Y兩個垂直方向上的角度，分辨率爲0.002o，可選RS232接口，波特率可調，工作方式爲應答模式和自動模式。
壓力傳感器：測量支腿所承受的壓力，採用RS232接口，工作於應答模式。
位置傳感器：選用性能較穩定的接近開關，用於限制絲槓的行程。
單片機：選用ATMEL公司生產的AT89C52單片機，接收操作人員的控制按鍵輸入，把接收到的傾角傳感器和壓力傳感器的數值進行轉換，並把結果顯示在數碼管上，並且選擇匹配的調平方式，驅動電機按合適的方向運動和的距離，實時監控，實現調平。
報警電路：當系統出現故障，如壓力過大、絲槓超出行程，會透過蜂鳴器或點亮發光二極管通知操作人員。
4 調平方法研究
調平系統的調平方法主要包括角度誤差調平法和位置誤差調平法。角度誤差調平法透過直接檢測平臺的X軸和Y軸的傾角值，透過伸長或縮短支腿，使傾角值減小到要求的誤差範圍之內。位置誤差調平法首先透過計算確定每條支腿要伸長或縮短的距離，然後驅動相應支腿動作，直到四個支腿平齊，使平臺達到水平。由於平臺的載重一般比較大，當支腿需要縮短時，平臺下降會產生較大慣性，容易發生抖動和傾覆，所以一般採用“逐高式”，即只升不降的方法實現調平。
5 結論
基於單片機的四支腿機電自動調平試驗系統，具有控制原理簡單、穩定性高、便於維護、性價比較高等優點。經測驗該系統能有效地避免虛腿產生，發生傾覆現象，具有很強的通用性，該試驗系統爲進一步開發實際應用系統提供了硬件基礎。四腿機電調平系統可以應用於汽車、雷達、衛星天線及其他需要調平的裝置。