CN104165594B - 反射圆锥面测对接件相对位移的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及对接件相对位移测量方法，具体为反射圆锥面测对接件相对位移的方法，解决现有方法成本高，安装操作复杂的问题，该方法是通过以下步骤实现的：1）在其中一个对接件上设置垂直于对接轴线的反射平面和母线与反射平面成θ角的反射圆锥面；2）在另一对接件上设置两个激光位移传感器分别照射在反射平面和反射圆锥面的顶点上，两个传感器发射的光互相平行且均垂直于反射平面，传感器读数调0；3）对接件发生轴向或/和径向相对位移后读取两传感器的读数L1 L2；4）得出对接件轴、径向相对位移量为L轴=L1，L径=（L2‑L1）/tanθ。本发明的优点是：1）降低了成本；2）操作简便，计算简单；3）容错率高。
Description
技术领域
本发明涉及对接件相对位移测量方法，具体为反射圆锥面测对接件相对位移的方法。
背景技术
在实际工程应用中，两个对接件（如GIS母线舱）可能因为外力等因素发生轴向或径向相对位移，造成重大的经济损失，甚至危害公共安全，因此，需要测量两个对接件的相对位移。目前采用的方法主要有三种：1）轮廓扫描定位：采用激光扫描的方法，通过轮廓的处理、比较和计算，最终得到对接件的三维相对位移；2）双目立体视觉定位：采用图像采集设备同时采集两幅不同角度的图像，基于视差原理，通过合理算法，再现对接件的三维坐标，通过三维坐标的对比即可得到对接件的相对位移；3）采用多个激光位移传感器定位：在需要测量的对接件XYZ三个方向上共设置6个激光位移传感器，分别测量激光位移传感器与对接件在XYZ三个方向上的距离数值。激光发射器通过镜头将可见红色激光射向对接件表面，经对接件反射的激光通过接收器镜头，被内部的CCD线性相机接收，根据漫反射原理，CCD线性相机可以在不同的角度下“看见”这个光点，数字信号处理器就能计算出激光位移传感器到对接件的距离X1、Y1、Z1、X2、Y2、Z2，通过分别对比X1和X2、Y1和Y2、Z1和Z2，来确定被测对接件是否发生相对位移。由于现有的采用多个激光位移传感器定位的方法存在以下缺点：1）至少需要使用6个传感器，而单个传感器价格昂贵，同时使用6个传感器大大增加了使用成本；2）6个激光位移传感器需在对接件的XYZ方向分别定位，安装操作较复杂；3）同时监测6个数据，后期处理复杂，易出现差错。因此，设计一种成本较低，操作简便的测对接件相对位移的方法很有必要。
发明内容
本发明解决目前测对接件相对位移的方法成本高，安装操作复杂的问题，对现有的采用多个激光位移传感器定位的方法进行了改进，提供一种反射圆锥面测对接件相对位移的方法。
反射圆锥面测对接件相对位移的方法，该方法是通过以下步骤实现的：
1） 在其中一个对接件上设置垂直于对接轴线的反射平面，在反射平面朝向另一对接件一侧设置母线与反射平面成θ角的反射圆锥面；
2） 在另一个对接件上设置第一激光位移传感器和第二激光位移传感器；所述第一激光位移传感器射出的光垂直射向反射平面，所述第二激光位移传感器射出的光平行于第一激光位移传感器射出的光，且射向反射圆锥面的顶点，将此时两个激光传感器的读数设置为0；
3） 当两对接件发生轴向或/和径向相对位移时，测出第一激光位移传感器的读数为L1，第二激光位移传感器的读数为L2；
4） 得出两对接件轴向和径向的相对位移量分别为L轴=L1，L径=（L2-L1）/tanθ。
本发明是构建了一个平面-圆锥反射面，其中反射平面垂直于对接轴线，反射圆锥面为母线与反射平面成θ角的圆锥面。由于两个激光位移传感器射出的光彼此平行，且均垂直于反射平面，此时第一激光位移传感器测得的数值即为两对接件在对接轴线方向上的位移量；第二激光位移传感器射向反射圆锥面的顶点，当两物体在径向发生相对位移时，第二激光位移传感器在反射圆锥面上的照射点发生变化，测得的数值也相应的发生变化。因为反射圆锥面为母线与反射平面成θ角的圆锥面，而根据三角函数可计算出：两对接件在径向上的相对位移量等于第二激光位移传感器读数与第一激光位移传感器读数的差值再除以θ角的正切值，即（L2-L1）/tanθ。
本发明与现有的采用多个激光位移传感器定位的方法相比具有以下优点：1、减少了激光位移传感器的使用数量，降低了成本；2、此方法操作简便，数据处理简单；3、测量相对位移只需处理2个数据，与现有方法相比，降低了犯错的几率。
附图说明
图1为两个反射面设置的示意图；
图中：1-反射平面，2-反射圆锥面，3-第二激光位移传感器原发射光线，4-位移后第二激光位移传感器发射光线。
具体实施方式
反射圆锥面测对接件相对位移的方法，该方法是通过以下步骤实现的：
1）在其中一个对接件上设置垂直于对接轴线的反射平面1，在反射平面1朝向另一对接件一侧设置母线与反射平面1成θ角的反射圆锥面2；
2）在另一个对接件上设置第一激光位移传感器和第二激光位移传感器；所述第一激光位移传感器射出的光垂直射向反射平面1，所述第二激光位移传感器射出的光平行于第一激光位移传感器射出的光，且射向反射圆锥面2的顶点，将此时两个激光传感器的读数设置为0；
3）当两对接件发生轴向或/和径向相对位移时，测出第一激光位移传感器的读数为L1，第二激光位移传感器的读数为L2；
4）得出两对接件轴向和径向的相对位移量分别为L轴=L1，L径=（L2-L1）/tanθ。
具体实施时，步骤1）所述反射平面1为矩形平板，所述反射圆锥面2为母线与反射平面成45度角的圆锥面。
步骤2）所述第一激光位移传感器射出光照射在反射平面1的几何中心。此方法测量径向位移的范围是由反射圆锥面在反射平面上的投影的大小和反射平面的大小确定的，照射在反射平面的几何中心，可使得在反射面大小一定的条件下获得较大的测量范围。
Claims (3)
1.一种反射圆锥面测对接件相对位移的方法，其特征为：该方法是通过以下步骤实现的：
1)、在其中一个对接件上设置垂直于对接轴线的反射平面（1），在反射平面（1）朝向另一对接件一侧设置母线与反射平面（1）成θ角的反射圆锥面（2）；
2）、在另一个对接件上设置第一激光位移传感器和第二激光位移传感器；所述第一激光位移传感器射出的光垂直射向反射平面（1），所述第二激光位移传感器射出的光平行于第一激光位移传感器射出的光，且射向反射圆锥面（2）的顶点，将此时两个激光传感器的读数设置为0；
3）、当两对接件发生轴向或/和径向相对位移时，测出第一激光位移传感器的读数为L1，第二激光位移传感器的读数为L2；
4）、得出两对接件轴向和径向的相对位移量分别为L轴=L1，L径=（L2-L1）/tanθ。
2.根据权利要求1所述的反射圆锥面测对接件相对位移的方法，其特征为：步骤1）所述反射平面（1）为矩形平板，所述反射圆锥面（2）为母线与反射平面成45度角的圆锥面。
3.根据权利要求2所述的反射圆锥面测对接件相对位移的方法，其特征为：步骤2）所述第一激光位移传感器射出光照射在反射平面的几何中心。
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