CN102865218A - 混凝土机械泵送系统同轴度精确测量方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及混凝土机械泵送系统同轴度精确测量设备及测量方法，测量设备为位板Ⅰ和定位板Ⅱ关于活塞杆轴对称安装，并通过支撑板与步进电机的轴端相连，步进电机通过定位套筒和一体化卡式接头与活塞杆相连，定位板Ⅰ、定位板Ⅱ上分别安装激光位移传感器和倾角仪，计算机通过采集设备分别与激光位移传感器、位移传感器、倾角仪、驱动器相连，步进电机与驱动器相连，在一体化卡式接头上设计传感器感应区域，位移传感器固定在洗涤室后端面上。本发明通过激光位移传感器、倾角仪、位移传感器分别测量d、α和L值，以确定探测点的三坐标值，从而得到主油缸与输送缸之间的同轴度的偏距。本发明具有使用方便、性能可靠、测量准确，应用范围广。

Description

混凝土机械泵送系统同轴度精确测量方法及设备

技术领域

本发明涉及工程机械领域，具体涉及混凝土泵送系统中主油缸与输送缸之间的同轴度测量和复杂的空间系统的形状检测。主要应用于混凝土拖式泵、混凝土车载泵、混凝土泵车等输送系统中，同时也可扩展为精确测量机械空间形状的设备。

背景技术

目前，混凝土泵在混凝土浇注施工作业中得到了广泛应用。泵送混凝土时，混凝土泵通过两个主油缸分别推动两个输送缸内的混凝土活塞往复运动。混凝土活塞在一边主油缸的带动下回缩，将混凝土吸入输送缸中，同时，另一输送缸筒中的混凝土活塞在泵送主油缸的带动下伸出，将其在上一个循环行程中吸入的混凝土推出，如此循环往复从而完成混凝土的连续泵送。

由于在泵车的生产和装配过程中，输送系统中的主油缸和输送缸的同轴度会受到多方面的影响，可能导致出现较大的偏差。在安装上活塞后，泵送中易出现偏磨现象，造成活塞的磨损和输送缸内壁的刮伤。据不完全统计，某公司在保的泵车中，出现活塞偏磨现象的比例高达10%，除此之外，如果主油缸和输送缸的安装存在较大的偏差，那么当输送系统在低速运动的时候，活塞还会出现爬缸的现象，形成较大的噪声和振动，从而降低活塞和输送缸的使用寿命，给产品服务带来较大的损失。

泵车主油缸和输送缸安装后较小的同轴度偏差是保证泵车产品质量和提高泵车输送系统使用效率的关键。而要想使主油缸和输送缸之间具有较高的同轴度，就必须在检测过程中及时的更正装配误差，同时泵车在泵送混凝土的过程中会产生较大振动，长期的运行会使输送缸与洗涤室之间用于固定输送缸的拉杆螺栓出现松动，加大同轴度的偏差，这时也需要为螺栓的紧固提供一种测试的解决方案。目前，常用的检测方法多采用百分尺和刻度盘测量的方法，由于百分尺需要固定和用肉眼观察，使得百分尺通常只能检测输送缸的端口位置，很难检测到输送缸中部和出料端的同轴度情况。而刻度盘测量的方法是将一个刻有刻度的类圆盘放进输送缸的尾部，当活塞杆运动到类圆盘的位置时，通过肉眼观察活塞杆中心偏离输送缸轴线的位置，或者通过照相设备来记录观察，这种方式容易产生较大的误差，特别是当料斗安装后，由于料斗的阻挡给观察带来了极大的困难。因此，提供一套简单，高效而准确的测试方法和测量设备是本领域技术人员所需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的提供一种能够简单、高效而准确的测试主油缸和输送缸同轴度的方法和设备，及时地更正装配误差和调整使用误差，克服上述现有产品装配和使用过程中存在的问题及缺点，本发明具有使用方便、性能可靠、测量准确。并且本发明的测试方法还可以用来精确测量物体的空间几何坐标，扩大其应用范围。

通过下面的技术方案解决上述技术问题：

本发明的旨在测量出输送缸体内壁的三维坐标，并绘制出相应的曲线图，从而判断主油缸和输送缸同轴度的偏距。其主要测量指标为，油缸杆伸进输送缸的距离,倾角仪与基准面之间的夹角，输送缸轴线与输送缸内壁测量点之间的距离。只要准确测量出这三个主要的技术指标，就可以确定空间上的任意点坐标，从而判断出输送缸内壁圆周方向上任意点距离中心轴线的距离。

混凝土机械泵送系统同轴度精确测量设备，包括激光位移传感器、定位板Ⅰ、支撑板、定位套筒、一体化卡式接头、位移传感器、倾角仪、定位板Ⅱ、步进电机、采集设备、驱动器、计算机，其特征在于：定位板Ⅰ和定位板Ⅱ关于主油缸的活塞杆为轴线对称安装，并通过支撑板与步进电机的轴端相连，步进电机通过定位套筒和一体化卡式接头与主油缸的活塞杆相连，定位板Ⅰ上安装激光位移传感器，定位板Ⅱ上安装倾角仪，采集设备分别与激光位移传感器、位移传感器、倾角仪、驱动器相连，步进电机与驱动器相连，计算机与采集设备相连，在所述一体化卡式接头上设计一块传感器感应区域，位移传感器固定在洗涤室后端面。

混凝土机械泵送系统同轴度精确测量设备的测量方法，其特征在于按以下步骤进行：（1）利用激光位移传感器用来测试激光位移传感器头到输送缸内壁的距离d，激光位移传感器探测点到轴线的距离为激光位移传感器头到轴线的距离加上d，激光位移传感器头到轴线的距离是固定已知；（2）利用倾角仪随着步进电机一同旋转，用来确定此刻激光位移传感器探测点与水平面y轴的角度差α，从而确定出在xoz平面探测点的位移坐标；（3）利用位移传感器对一体化卡式接头的感应区域的感应，来测试一体化卡式接头感应区域面到位移传感器的距离值L，从而确定油缸杆伸进输送缸的距离,确定输送缸内壁上的探测点在y轴上的坐标；（4）采集设备采集激光位移传感器、倾角仪、位移传感器测得的数据传输给计算机，通过计算机内的后处理就描绘出输送缸内壁的三维图形，从而得到主油缸与输送缸之间的同轴度的偏距。

本发明优点在于结果简单，拆装方便快捷，测量准确度高，使用范围广等优点。一体式卡式接头的运用也极大缩短安装和拆卸时间。

附图说明

图1为本发明去掉洗涤室的实验工装的具体安装结构示意图。

图2为本发明的具体功能测试结构示意图。

具体实施方式

结构附图对本发明作进一步地说明：

如图1、图2所示，本发明的混凝土机械泵送系统同轴度精确测量设备，包括激光位移传感器2、定位板Ⅰ3、支撑板4、定位套筒5、一体化卡式接头6、位移传感器8、倾角仪10、定位板Ⅱ11、步进电机12、采集设备、驱动器、计算机，定位板Ⅰ3和定位板Ⅱ11关于主油缸9的活塞杆13为轴线对称安装，并通过支撑板4与步进电机12的轴端相连，步进电机12通过定位套筒5和一体化卡式接头6与主油缸9的活塞杆13相连，定位板Ⅰ3上安装激光位移传感器8，定位板Ⅱ11上安装倾角仪10，采集设备分别与激光位移传感器2、位移传感器8、倾角仪10、驱动器相连，步进电机与驱动器相连，计算机与采集设备相连，在所述一体化卡式接头6上设计一块传感器感应区域7，位移传感器8固定在洗涤室后端面。采集设备、驱动器采用现有，本发明的设备均可从市场购买得到。

本发明测量方法为：（1）利用激光位移传感器2用来测试激光位移传感器头到输送缸内壁的距离d，此时激光位移传感器2测试点到轴线的距离为激光位移传感器头到轴线的距离加上d，激光位移传感器头到轴线的距离是固定已知；（2）利用倾角仪10随着步进电机12一同旋转，用来确定此刻激光位移传感器2探测点与水平面y轴的角度差α，从而确定出在xoz平面探测点的位移坐标；（3）利用位移传感器8对一体化卡式接头6的感应区域7的感应，来测量一体化卡式接头感应区域面到位移传感器的距离值L，从而确定油缸杆伸进输送缸的距离,确定输送缸内壁上的探测点在y轴上的坐标；（4）采集设备采集激光位移传感器2、倾角仪10、位移传感器8测得的数据传输给计算机，通过计算机内的后处理就描绘出输送缸内壁的三维图形，从而得到主油缸与输送缸之间的同轴度的偏距。

具体的控制方案为：通过一个采集设备输出信号连接驱动器来控制步进电机的旋转，使步进电机在输送缸内可以周向运动，即可以测量xoz平面的任意点，然后将激光位移传感器和倾角仪的测试反馈信号通过信号采集设备转变成相应的数值信号，并实时以曲线和数值的形式反映在计算机上。通过对这些曲线和数值的比较，我们可以确定输送缸内壁的精确尺寸和形状，从而判断出主油缸和输送缸的安装同轴度误差值，需要特别指出的是，所有工装的安装都要以活塞杆的轴线为位移基准。

本方案类似于非接触式的三坐标测量技术，只要确定d、α和L值，就可以测量出复杂机构内外壁的空间三坐标，其不断可以判断出输送缸与主油缸的同轴度偏差，因为测量精确，还可以通过分析发现缸壁内的刮伤痕迹、凹槽、磨损以及变形等状况。因而可以广泛的应用在其他工程机械的空间测量和质量测试中。

Claims (2)

1.混凝土机械泵送系统同轴度精确测量设备，包括激光位移传感器、定位板Ⅰ、支撑板、定位套筒、一体化卡式接头、位移传感器、倾角仪、定位板Ⅱ、步进电机、采集设备、驱动器、计算机，其特征在于：定位板Ⅰ和定位板Ⅱ关于主油缸的活塞杆为轴线对称安装，并通过支撑板与步进电机的轴端相连，步进电机通过定位套筒和一体化卡式接头与主油缸的活塞杆相连，定位板Ⅰ上安装激光位移传感器，定位板Ⅱ上安装倾角仪，采集设备分别与激光位移传感器、位移传感器、倾角仪、驱动器相连，步进电机与驱动器相连，计算机与采集设备相连，在所述一体化卡式接头上设计一块传感器感应区域，位移传感器固定在洗涤室后端面。

2.根据权利要求1所述的混凝土机械泵送系统同轴度精确测量设备的测量方法，其特征在于按以下步骤进行：（1）利用激光位移传感器用来测试激光位移传感器头到输送缸内壁的距离d，激光位移传感器探测点到轴线的距离为激光位移传感器头到轴线的距离加上d，激光位移传感器头到轴线的距离是固定已知；（2）利用倾角仪随着步进电机一同旋转，用来确定此刻激光位移传感器探测点与水平面y轴的角度差α，从而确定出在xoz平面探测点的位移坐标；（3）利用位移传感器对一体化卡式接头的感应区域的感应，来测量一体化卡式接头感应面与位移传感器的距离值L，从而确定输送缸内壁上的探测点在y轴上的坐标；（4）采集设备采集激光位移传感器、倾角仪、位移传感器测得的数据传输给计算机，通过计算机内的后处理就描绘出输送缸内壁的三维图形，从而得到主油缸与输送缸之间的同轴度的偏距。

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