CN103308006A

CN103308006A - 一种导轨校准、检测方法

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Publication number: CN103308006A
Application number: CN2013102441752A
Authority: CN
Inventors: 罗飞; 曾齐高; 陈恒亮; 闫莉丽; 孙文涛; 梁治强
Original assignee: Shenzhen Institute of Technology
Current assignee: Shenzhen Institute of Technology
Priority date: 2013-06-19
Filing date: 2013-06-19
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2033-06-19
Also published as: CN103308006B

Abstract

本发明提供了一种导轨校准、检测方法，利用三点定位原理，结合激光技术，实现对导轨垂直度、直线度的校准。校准时，基准信号发射装置安装在机电设备中的基准导轨上，信号接收装置安装在机电设备的被测导轨上；通过观测接收装置上三个点的信号与信号发射装置发射的信号作比较，观测是否有偏差，若没有偏差，则被校准导轨与基准导轨安装一致；若有偏差，可调节被测导轨的安装位置，再次测量是否有偏差，直到不存在偏差，即可完成导轨的校准。检测时，基准信号发射装置安装在导轨的一端，信号接收装置安装在导轨的另一端；通过观测接收装置上三个点的信号与信号发射装置发射的信号作比较，观测是否有偏差。

Description

一种导轨校准、检测方法

技术领域

本发明涉及机电设备检测方法，尤其涉及导轨的质检和导轨安装的检验、校准方法。

背景技术

目前市面上导轨校准、检测的方法主要分为传统法和现代检测法两种。分别是：①以铅垂线、角尺、调道尺等简易工具为主要手段的传统法；②以激光准直技术和传感器技术为主的现代法。

导轨校准、检测中常用的一些传统法有：垂线法，直尺法以及调道尺法等，该法具有操作简单、工具成本低等特点，目前在导轨的安装过程中仍被普遍采用。导轨传感器校准法则是利用不同传感器，其位置、速度或光的强弱等不断的变化得出是否出现亮导轨之间的变化。这些仪器使用方便，性能稳定，并且实现了动态、高效校准与检测，是一种比较理想的测量方式。

目前校准、检测系统中，对于传统法，由于测量是手动进行，测量效率低，而且测量精度受人员操作水平的影响较大：用垂线法建立的导轨安装基准，会受到气流、振动以及单摆效应等多方面因素的影响，很难稳定下来。

而对于传感器的现代法，尽管其精度高、性能稳定，但还是存在一些不足，因为这些校准方法都是针对某类导轨安装误差进行的专项测量，还没有出现能够同时测量多项安装误差的系统。多项参数的分步测量也是造成校准效率低下的一个重要原因。同时此类方法都存在测量实施难度高、价格高，测量范围窄，对使用人员技术要求高的问题。

我国需要进行导轨校准、检测的市场巨大，迫切需要一种测量装置，它能够方便应用于导轨安装和维护阶段的导轨垂直度、直线度测量，替代大部分人力和物力，实现导轨检测过程的自动化本装置将解决以上问题，将传统测量和现代检测技术进行综合，精度高，实施方便、价格便宜。

发明内容

为了解决现有技术中导轨连接中的校准问题，提供一种导轨校准方法，

将发射直线光的信号发射装置垂直放置在基准导轨上，发射直线光的发射装置发射至少三束光；

将底部信号接收装置设置在被校准导轨上；所述底部信号接收装置设有夹具，所述夹具保证底部信号接收装置与被校准导轨连接时两者是垂直的，底部接收装置设有码盘，码盘上设有与发射光位置一致的标示点，所述码盘标示点的个数与直线光束的个数相同，并且码盘标示点形成的三角形或多边形与直线光束发光处形成的三角形或多边形全等；

比较发射的直线光在底部接收装置上形成的光斑与底部信号接收装置上的码盘标示点有无偏差，无偏差，则完成校准；有偏差，则调整被校准导轨的安装位置，使得发射的直线光落在码盘标示点上，完成校准。

作为本发明的进一步改进，所述直线光为激光，所述激光为三束。

作为本发明的进一步改进，所述激光发射装置设有水平调整仪或者设有夹具，水平调整仪，包括水平泡和调整螺母，所述夹具保证激光发射装置与基准导轨连接时两者是垂直的。

作为本发明的进一步改进，所述校准码盘上的每个激光接收点由三个同心环组成，同心环分为Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ象限。

作为本发明的进一步改进，还包括中间接收发射装置，所述中间接收发射装置设有激光发射装置所述的至少三束激光，还设有底部接收装置设有的码盘及夹具。

为了解决单个导轨的直线度检测问题，本发明提供了一种导轨检测方法；

将发射直线光的信号发射装置垂直放置在导轨一端，发射直线光的发射装置发射至少三束光；

测量时，根据测量精度的要求，将底部接收装置从导轨的另一端开始，逐个取多个检测安装点；所述底部接收装置设有夹具，所述夹具保证底部接收装置与导轨连接时两者是垂直的，底部接收装置设有码盘，码盘上设有光斑接收点，所述光斑接收点的个数与直线光束的个数相同，并且光斑接收点形成的三角形或多边形与直线光束发光处形成的三角形或多边形全等；

比较发射的直线光在底部接收装置上形成的光斑与底部信号接收装置上的码盘标示点有无偏差，测量其偏差的大小，观察其是否满足导轨直线度的要求，若满足，则导轨符合要求；若不满足则导轨产品不合格。通过根据测量的大小的变化情况，可分析导轨变形的方式，为导轨生产和装配提供指引。

所述激光发射装置发射的三束激光组成正三角形。所有激光同时校准。

本发明的有益效果是：

电梯导轨安装时，利用本方法可进行对导轨的检验和校准，提高安装精度和效率；电梯维保时，可以用本方法对电梯导轨进行例行保养检验。

机床导轨安装时，利用本方法可进行导轨装配精度的检验和校准，提高安装精度和效率。

设备导轨进行质量检验时，利用本方法可进行对导轨直线度的检验，提高检验的效率。

本方法不但校准检测精度高，而且实施要求低，使用方便，价格低。本方法是利用三点定位原理，运用激光定位方法，使用方便；

本发明降低了导轨安装和维保人员的工作强度，提高了工作效率；

本发明解决了传统单点校准精度低、定位不全面、效率低的缺点。

附图说明

图1是校准、检测方法原理图；

图2是定位原理图；

图3本发明校准、测量示意图结构示意图；

图4是本发明电梯导轨校准装置结构示意图；

图5是本发明含中间接收发射装置电梯导轨校准装置结构示意图；

图6是本发明电梯检测装置结构示意图；

图7是本发明激光发射装置结构示意图：7a是分解示意图，7b是整体结构图；

图8是本发明中间接收发射装置结构示意图：8a是分解示意图，8b是整体结构图；

图9是本发明底部接收装置结构示意图：9a是分解示意图，9b是整体结构图；

图中各部件名称如下：

基准导轨10；被校准导轨20；被检测变形导轨30；激光发射装置100；中间接收发射装置200；底部接收装置300；上固定台101；下激光发射固定台102；水平调整螺母103；弹簧104；固定螺母105；激光器106；水平泡107；固定螺栓108；中间接收发射装置的上校准台201；中间接收发射装置的下激光发射台202；中间接收发射装置的激光器203；中间接收发射装置的固定螺母204；底部接收装置的上校准台301；底部接收装置的固定螺母302。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

导轨校准、检测法，即利用三点定位原理，结合激光技术，实现对导轨垂直度、直线度的校准。

（1）方法的定位原理

利用三点定位原理，即不在同一直线上的三点决定一个平面，如图2所示，点A₁、B₁、C₁，根据三点原理确定平面P₁，直线K₁K₂⊥平面P₁，直线A₁A₂⊥平面P₁、B₁B₂⊥平面P₁、C₁C₂⊥平面P₁；点A₂、B₂、C₂分别是点A₁、B₁、C₁在平面P₂上的投影点,且直线M₁M₂⊥平面P₂，直线K₁K₂与直线M₁M₂相交于K₂。

若△A₁B₁C₁≌△A₂B₂C₂，且三个点的朝向一致，即可推出平面P₁||平面P₂，由直线K₁K₂⊥平面P₁，直线M₁M₂⊥平面P₂，且K₂和M₂共点，则可推出K₁K₂和M₁M₂共线；若△A₁B₁C₁和△A₂B₂C₂不全等，同理可知，则K₁K₂和M₁M₂不共线，即可通过观察△A₂B₂C₂是否全等于△A₁B₁C₁来判断K₁K₂和M₁M₂是否共线，从而可利用A₂B₂C₂三点的位置来判断K₁K₂和M₁M₂是否共线。

（2）方法的应用

1）导轨的校准

校准时，K₁K₂为基准导轨，且P₁平面垂直于K₁K₂，A₁、B₁、C₁为安装在基准水平面P1上的三个点；M1M2为校准导轨，且P2平面垂直于M₁M₂，A₂、B₂、C₂为A₁、B₁、C₁在平面P₂上的三个投影点；基准导轨K₁K₂和校准导轨M₁M₂相交于K₂(M₂)。通过观测P₂平面上的三个点A₂、B₂、C₂与平面P₁上的三个A₁、B₁、C₁是否一致，即△A₂B₂C₂≌△A₁B₁C₁且三个点的朝向一致，则可判断导轨K₁K₂与导轨M₁M₂共线，即可判断测量导轨M₁M₂是否安装准确。若该方法用于垂直方向的安装，则可实现对导轨垂直度的校准；用于水平安装，则可实现单个导轨直线度的校准。

2）导轨的检测

测量时，K₁K₂为导轨的基准位置，且P₁平面垂直于K₁K₂，A₁、B₁、C₁为安装在基准水平面P₁上的三个点；M₁M₂为导轨的检测位置，且P₂平面垂直于M₁M₂，A₂、B₂、C₂为A₁、B₁、C₁在平面P₂上的三个投影点；导轨基准位置K₁K₂和导轨的检测位置M₁M₂相交于K₂(M₂)，即在K₂（M₂）处可能发生变形。通过记录P₂平面上的三个点A₂、B₂、C₂与平面P1上的三个A₁、B₁、C₁的偏差，分别是偏差D_A1A2、偏差D_B1B2、偏差D_C1C2、，通过对三组偏差数据进行拟合，了解导轨各个检测处的位置变化情况，得到导轨表面变形的情况，即实现对导轨的检测。

（3）方法的实施原理

1）一种导轨检测方法

将发射直线光的信号发射装置垂直放置在导轨一端，发射直线光的信号发射装置发射至少三束光；

所述直线光为激光，所述激光优选为三束，也可以为四束或更多束，一般三束就可以满足要求；

所述激光发射装置设有水平调整仪或者设有夹具，水平调整仪，包括水平泡和调整螺母，所述夹具保证激光发射装置与基准导轨连接时两者是垂直的。

所述校准码盘上的每个激光接收点由三个同心环组成，同心环分为Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ象限；

在校准过程中，可直接观测激光接受点的偏差（即该点具体位于哪一同心环内的哪一象限），而不需专用量具或计算机进行偏差的测量，进而可根据偏差直接调整被校准导轨，能够实现快速、准确的校准。

当待检测的导轨较长时，还可以包括中间接收发射装置，所述中间接收发射装置设有激光发射装置所述的至少三束激光，还设有底部接收装置设有的码盘及夹具。

测量时，根据测量精度的要求，将底部接收装置从导轨的另一端开始，逐个取多个检测安装点；所述底部信号接收装置设有夹具，所述夹具保证底部接收装置与导轨连接时两者是垂直的，底部信号接收装置设有码盘，码盘上设有与发射光位置一致的标示点，所述码盘标示点的个数与直线光束的个数相同，并且码盘标示点形成的三角形或多边形与直线光束发光处形成的三角形或多边形全等；

2）一种导轨校准方法

所述激光发射装置设有水平调整仪或者设有夹具，水平调整仪，包括水平泡和调整螺母，所述夹具保证激光发射装置与基准导轨连接时两者是垂直的；

所述校准码盘上的每个激光接收点由三个或三个以上同心环组成，同心环分为Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ象限；

当需校准长导轨或多条导轨时，还包括中间接收发射装置，所述中间接收发射装置设有激光发射装置所述的至少三束激光，还设有底部接收装置设有的码盘及夹具。

校准时，将基准信号发射装置安装在机电设备中的基准导轨上，信号接收装置安装在机电设备的被测导轨上；所述底部信号接收装置设有夹具，所述夹具保证底部信号接收装置与被校准导轨连接时两者是垂直的，底部接收装置设有码盘，码盘上设有与发射光位置一致的标示点，所述码盘标示点的个数与直线光束的个数相同，并且码盘标示点形成的三角形或多边形与直线光束发光处形成的三角形或多边形全等；

比较发射的直线光在底部接收装置上形成的光斑与底部信号接收装置上的码盘标示点作比较，观测是否有偏差，若没有偏差，则被校准导轨与基准导轨安装一致；若有偏差，可调节被测导轨的安装位置，再次测量是否有偏差，直到不存在偏差，即可完成导轨的校准。

具体校准方法步骤如下：

①基准信号发射装置安装在机电设备中的基准导轨上，信号接收装置安装在机电设备的被测导轨上；

②信号接收装置如图6所示，校准码盘由三个同心环组成，图中1、2、3用来标记圆。将同心环分为Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ象限，其中A₂，B₂，C₂为信号接收点，以A₂为例，观测A₂与同心环圆心的偏差横向D_AX，纵向D_AY的数值。B₂的D_BX、D_BY，C₂的D_CXD_CY观测方法如A₂一致。

③最后通过调整被测导轨的安装位置，以达到调节信号接收装置，从而调节偏差使得偏差D_AX，D_AY均为0，则说明被测导轨与基准导轨一致，即可完成校准。

（4）方法的应用

实现上述方法的一种装置如下：下面以激光和电梯导轨为例，但不限于此，可以进行简单的类推，如，把激光换成红外光或其他可以发射一条直线的光源。

电梯导轨检测校准装置，是一个利用三点定位原理，结合电梯导轨传统校准方法，运用激光技术的校准系统。

激光校准三点定位原理，即不在同一直线上的三点决定一个平面，通过基准平面上三点建立垂直于平面的三条直线，若接收平面平行于基准平面，则接收平面垂直于三条直线。

远距离校准原理，即通过采用叠加安装中间接收发射装置的方法实现远距离校准。

利用专用夹具将激光发射装置锁紧在基准导轨（已经满足垂直度要求的标准导轨）上端，并利用水平调整仪调整激光发射装置，保证激光发射装置处于水平位置（发射的激光与水平垂直），并通过激光发射装置发射三束激光；利用专用夹具将底部接收装置锁紧在被校准导轨上，专用夹具保证底部接收装置与被校准导轨是垂直的，通过观测底部接收装置的码盘上三个光斑的位置确定电梯导轨的安装情况，进而调整被校准导轨的安装位置，达到电梯导轨校准的目的。若校准距离过大，可在激光发射装置和底部接收装置之间安装中间接收发射装置，从而实现远距离的校准。

本装置主要有三个部分组成，如图4、图5所示，分别是激光发射装置、中间接收发射装置和底部接收装置三个部分装置组成。使用时，将激光发射装置安装到所需校正导轨上方，调整发射装置上的水平调整螺母，让激光发射装置处于水平位置，同时打开三束激光；将底部接受装置安装到被校正导轨上方，观察接收装置上的码盘上的光斑，根据其光斑位置偏差情况，确定导轨的安装情况，若安装距离过大，可在激光发射装置和底部接收装置之间安装中间接收发射装置，保证距离过大时，也能进行校准。

（一）激光发射装置

激光发射装置主要由三个部分组成，如图7所示，分别是固定装置、水平调整仪、激光发射装置三个部分。其中固定装置利用螺栓可将激光发射装置固定到导轨上；水平调整仪，有水平泡和调整螺母组成，通过调整水平螺母和观测水平保证发射装置处于水平状况（激光与水平垂直）；激光发射装置主要起发射三束激光的作用。

（二）中间接收发射装置

中间接收发射装置有三个部分组成，如图8所示，分别是固定装置、校准码盘、激光发射三个部分。其中固定装置和激光发射装置的固定一样，采用螺栓进行固定；校准码盘则通过码盘上的三个激光光斑校准安装情况；激光发射则发射三束激光。

（三）底部接收装置

如图9所示，底部接收装置，主要有固定机构和校准码盘组成，利用固定机构将底部接收装置固定到校准导轨上，通过校准码盘接收发射激光，利用码盘上信息显示校准结果。

根据接收装置的激光位置，进行调整电梯导轨的安装位置，以达到电梯导轨的安装要求，保证电梯的安全运行。

中间接收发射装置和底部接收装置的校准码盘结构如下：

校准码盘由三个同心环组成，将同心环分为Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ象限，其中A₂，B₂，C₂为接收信号点，以A₂为例，观测A₂与同心环圆心的偏差D_AX，D_AY的数值。B₂，C₂观测方法如A₂一致。

最后通过调整被测导轨的安装位置，以达到调节信号接收装置，从而调节偏差使得偏差D_AX，D_AY均为0，则说明被测导轨与基准导轨一致，即可完成校准。校准时A₂，B₂，C₂三点同时进行校准。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种导轨校准方法，其特征在于：

将发射直线光的信号发射装置垂直放置在基准导轨上，发射直线光的信号发射装置发射至少三束光；

比较发射的直线光在底部接收装置上形成的光斑与底部信号接收装置上的码盘标示点有无偏差，无偏差，则完成校准；有偏差，则调整被校准导轨的安装位置，使得发射的直线的光斑落在码盘标示点上，完成校准。

2.根据权利要求1所述的一种导轨校准方法，其特征在于：所述直线光为激光，所述激光为三束。

3.根据权利要求2所述的一种导轨校准方法，其特征在于：所述激光发射装置设有水平调整仪或者设有夹具，水平调整仪，包括水平泡和调整螺母，所述夹具保证激光发射装置与基准导轨连接时两者是垂直的。

4.根据权利要求2所述的一种导轨校准方法，其特征在于：所述校准码盘上的每个激光接收点由三个同心环组成，同心环分为Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ象限。

5.根据权利要求2所述的一种导轨校准方法，其特征在于：还包括中间接收发射装置，所述中间接收发射装置设有激光发射装置所述的至少三束激光，还设有底部接收装置设有的码盘及夹具。

6.一种导轨检测方法，其特征在于：

比较发射的直线光在底部接收装置上形成的光斑与底部信号接收装置上的码盘标示点有无偏差，测量其偏差的大小，观察其是否满足导轨直线度的要求，若满足，则导轨符合要求；若不满足则导轨产品不合格。

7.根据权利要求6所述的一种导轨检测方法，其特征在于：所述直线光为激光，所述激光为三束。

8.根据权利要求7所述的一种导轨检测方法，其特征在于：所述激光发射装置设有水平调整仪或者设有夹具，水平调整仪，包括水平泡和调整螺母，所述夹具保证激光发射装置与基准导轨连接时两者是垂直的。

9.根据权利要求7所述的一种导轨检测方法，其特征在于：所述校准码盘上的每个激光接收点由三个同心环组成，同心环分为Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ象限。

10.根据权利要求7所述的一种导轨检测方法，其特征在于：还包括中间接收发射装置，所述中间检测发射装置设有激光发射装置所述的至少三束激光，还设有底部接收装置设有的码盘及夹具。