CN104457623A - 一种对中误差的激光测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对中误差的激光测量装置，是由第一待测轴、激光发射装置、第二待测轴和激光接收装置组成，激光发射装置固定在第一待测轴上，激光接收装置固定在第二待测轴上；激光发射装置中的激光发射器利用两个十字激光器射出四条间距一定的十字交叉的激光线，激光接收装置能检测激光发射装置发射出的激光线的精确位置和线宽。本发明能在一个位置即可间接测出两个轴即第一待测轴和第二待测轴的对中误差，具有快速、准确、简便易用的特点，已可完全取代传统的方法。本发明能够应用于回转机械在安装、调试以及维修过程中两个联接回转轴对中误差的检测和调整。

Description

一种对中误差的激光测量装置

技术领域

本发明涉及一种对中误差的激光测量装置，具体涉及一种应用于回转机械在安装、调试以及维修过程中两个联接回转轴对中误差的检测和调整装置。

背景技术

随着现代化工业的快速发展，旋转机械的安全、可靠、连续运行至关重要，一旦出现故障造成停机，将造成巨大的经济损失，而且还有可能产生严重的社会影响。在旋转机械各类常见故障中，转子系统不对中故障是发生最多的故障之一，大约占总故障的60％。由于转子不对中状态下运行会引起轴的挠曲变形、机械振动和轴承的磨损等，对系统的稳定运行危害性相当大，因此，转子之间的对中误差一直备受工程师和设计者的广泛关注。对中误差的测量和调节的目的就是使传动轴在运转时能保持均衡状态，即使传动部件及被传动部件的旋转轴能共同在同一旋转中心上，当两者共同转动时，尽量产生较小的振动。但在国内，很少学者对对中误差的测量有深入研究，在我国目前大多数是采用塞尺、千分表等测试手段完成，很明显精度不高。近年来有的企业引进了进口的激光对中仪，实际操作过程中，需要人工将测量仪器旋转到不同的角度进行测量，还要在找正的过程中测量仪器要多次归零找正，操作繁琐、时间长，不但操作复杂，而且价格昂贵不宜推广使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种对中误差的激光测量装置。本发明是一种基于CCD传感技术的对中误差的激光测量装置，主要应用于回转机械在安装、调试以及维修过程中两个联接回转轴对中误差的检测和调整。

本发明是由第一待测轴、激光发射装置、第二待测轴和激光接收装置组成，激光发射装置固定在第一待测轴上，激光接收装置固定在第二待测轴上；

所述的激光发装置是由锁紧链条、固定杆、V型块、发射器壳体、电池、激光器、发射器壳盖、滚花螺母、第一销轴、卡扣、挡圈和第二销轴组成，电池和两个激光器通过螺钉固定在发射器壳体上，两个激光器的轴线均水平，发射器壳体上有通电开关和充电接口，发射器壳盖通过螺钉固定在发射器壳体上形成封装激光发射器，调节螺母将激光发射器固定在两根固定杆上，使其高度可调，固定杆通过螺纹固定在V型块上，第一销轴和第二销轴利用挡圈定位在V型块上，卡扣套在第一销轴上并穿过锁紧链条一端的链节空隙处，锁紧链条的另一端螺纹轴穿过第二销轴与滚花螺母旋合在一起，通过拧滚花螺母将锁紧链条拉紧，进而将激光发装置固定在被测的第一待测轴上。

所述的激光接收装置是由接收器壳体、固定杆、CCD位置测量仪、电路板、V型块、接收器壳盖、滚花螺母、第二销轴、锁紧链条、第一销轴、卡扣和挡圈组成，接收器壳体上有通电开关、数据接口和无线传送开关，数据接口即能通过数据线传送数据，也能作为充电接口，无线传送开关控制数据无线传送功能，三个CCD位置测量仪固定在电路板上，电路板通过螺钉固定在接收器壳体上，在标定时三个CCD位置测量仪的中心和所对应的激光线交点重合，接收器壳盖的面板上有标尺线便于对中误差的粗调节，接收器壳盖通过螺钉固定在接收器壳体上封装形成激光接收器，调节螺母将激光接收器固定在两根固定杆上，使其高度可调，固定杆通过螺纹固定在V型块上，第一销轴和第二销轴利用挡圈定位在V型块上，卡扣套在第一销轴上并穿过锁紧链条一端的链节空隙处，锁紧链条的另一端螺纹轴穿过第二销轴与滚花螺母旋合在一起，通过拧滚花螺母将锁紧链条拉紧，进而将激光发装置固定在被测的第二待测轴上。激光接收装置具有数据处理和数据传输的能力，可以实现对中误差的高精度在线检测。

本发明的工作过程和原理是：

激光发射装置中的激光发射器利用两个十字激光器射出四条间距一定的十字交叉的激光线，激光接收装置能够检测激光发射装置发射出的激光线的精确位置和线宽。

激光发射装置发出的激光线射到激光接收装置的三个CCD位置测量仪上，先让激光先通过滤光片过滤杂光，去除环境干扰，然后通过凹透镜，最后进入CCD传感器，由凹透镜对光线的作用可知，同一宽度的激光从不同的角度穿过凹透镜时，凹透镜对激光的偏转程度以及宽度放大效果是不一样的，正是利用这一点，通过测量激光最后在CCD传感器上的位置以及宽度，即可判断出激光的入射位置和入射角，因此加入凹透镜意义重大。利用CCD数据处理器对接收的激光进行数据处理，即可计算出四条激光线在三个CCD传感器中的精确位置和以及激光线的线宽，再利用激光发射器与CCD位置测量仪的距离即可间接测出两个轴即第一待测轴和第二待测轴的对中误差，最后只需测量被测轴的调整机构与测量装置的距离即可确定最优化的调整方案。

本发明与现有技术相比本发明的有益效果是：

1、测量精度高。本发明采用的高精度CCD传感器本身精度就很高，还让激光先通过滤光片过滤杂光，去除环境干扰，然后通过凹透镜，最后进入CCD传感器，凹透对镜对激光条纹有放大的作用，可以进一步提高测量精度和分辨率。

2、标定容易。在测量之前，只需要用一根标准轴对装置进行简单的远点标定即可测量。

3、安装方便。在测量之前，只需要将锁紧链条的一端用卡扣卡在V型块上，再用滚花螺母拧紧锁紧链条另一端的螺纹杆，即可将激光发射装置和激光接收装置固定在被测轴上。

4、操作简单。在测量的时候，只需要在一个位置即可测出被测轴之间的对中误差，不用像目前很多产品需要在很多角度测量之后才能确定对中误差。

附图说明

图1为本发明的立体示意图。

图2为本发明的激光测量原理图。

图3为本发明的激光发射装置立体示意图。

图4为本发明的激光发射装置立体分解示意图。

图5为本发明的激光接收装置立体示意图。

图6为本发明的激光接收装置的立体分解示意图。

图7为本发明用于电机和测功机的对中误差测量和调节的示意图。

图8为本发明的四条十字激光线在接收器壳盖上的投影图。

图中：1.第一待测轴；2.锁紧链条；3.激光发射装置；5.第二待测轴；4.固定杆；6.V型块；7.激光接收装置；8.发射器壳体；9.电池；10.激光器；11.发射器壳盖；12.滚花螺母；13.第一销轴；14.卡扣；15.挡圈；16.第二销轴；17.接收器壳体；18.CCD位置测量仪；19.电路板；20.接收器壳盖；21.电机；22.联轴器；23.测功机；24.第一光线；25.第二光线；26.第三光线；27.第四光线；28.计算机。

具体实施方式

请参阅图1所示，本发明是由第一待测轴1、激光发射装置3、第二待测轴5和激光接收装置7组成，激光发射装置3固定在第一待测轴1上，激光接收装置7固定在第二待测轴5上；

请参阅图3和图4所示，所述的激光发装置3是由锁紧链条2、固定杆4、V型块6、发射器壳体8、电池9、激光器10、发射器壳盖11、滚花螺母12、第一销轴13、卡扣14、挡圈15和第二销轴16组成，电池9和两个激光器10通过螺钉固定在发射器壳体8上，两个激光器10的轴线均水平，发射器壳体8上有通电开关和充电接口，发射器壳盖11通过螺钉固定在发射器壳体8上形成封装激光发射器，调节螺母将激光发射器固定在两根固定杆4上，使其高度可调，固定杆4通过螺纹固定在V型块6上，第一销轴13和第二销轴16利用挡圈15定位在V型块6上，卡扣14套在第一销轴13上并穿过锁紧链条2一端的链节空隙处，锁紧链条2的另一端螺纹轴21穿过第二销轴16与滚花螺母12旋合在一起，通过拧滚花螺母12将锁紧链条2拉紧，进而将激光发装置3固定在被测的第一待测轴1上。

请参阅图5和图6所示，所述的激光接收装置7是由接收器壳体17、固定杆4、CCD位置测量仪18、电路板19、V型块6、接收器壳盖20、滚花螺母12、第二销轴16、锁紧链条2、第一销轴13、卡扣14和挡圈15组成，接收器壳体17上有通电开关、数据接口和无线传送开关，数据接口即能通过数据线传送数据，也能作为充电接口，无线传送开关控制数据无线传送功能，三个CCD位置测量仪18固定在电路板19上，电路板19通过螺钉固定在接收器壳体17上，在标定时三个CCD位置测量仪18的中心和所对应的激光线交点重合，接收器壳盖20的面板上有标尺线便于对中误差的粗调节，接收器壳盖20通过螺钉固定在接收器壳体17上封装形成激光接收器，调节螺母将激光接收器固定在两根固定杆4上，使其高度可调，固定杆4通过螺纹固定在V型块6上，第一销轴13和第二销轴16利用挡圈15定位在V型块6上，卡扣14套在第一销轴13上并穿过锁紧链条2一端的链节空隙处，锁紧链条2的另一端螺纹轴21穿过第二销轴16与滚花螺母12旋合在一起，通过拧滚花螺母12将锁紧链条2拉紧，进而将激光发装置3固定在被测的第二待测轴5上。激光接收装置7具有数据处理和数据传输的能力，可以实现对中误差的高精度在线检测。

本发明的工作过程和原理是：

激光发射装置3中的激光发射器利用两个十字激光器10射出四条间距一定的十字交叉的激光线，激光接收装置能够检测激光发射装置发射出的激光线的精确位置和线宽。

参阅图2并配合图1、图3、图4、图5和图6所示，激光发射装置3发出的激光线射到激光接收装置7的三个CCD位置测量仪18上，先让激光先通过滤光片181过滤杂光，去除环境干扰，然后通过凹透镜182，最后进入CCD传感器183，并输入计算机28，由凹透镜182对光线的作用可知，同一宽度的激光从不同的角度穿过凹透镜182时，凹透镜182对激光的偏转程度以及宽度放大效果是不一样的，正是利用这一点，通过测量激光最后在CCD传感器183上的位置以及宽度，即可判断出激光的入射位置和入射角，因此加入凹透镜182意义重大。利用CCD数据处理器184对接收的激光进行数据处理，即可计算出四条激光线在三个CCD传感器183中的精确位置和以及激光线的线宽，再利用激光发射器与CCD位置测量仪18的距离即可间接测出两个轴即第一待测轴1和第二待测轴5的对中误差，最后只需测量被测轴的调整机构与测量装置的距离即可确定最优化的调整方案。

本发明的使用实例：

如图7和图8所示，以电机21和测功机23为实例进行对中误差的测量和调节，二者的轴通过将联轴器22连接在一起，在此之前需要对二者轴的对中误差进行测量，如果对中误差符合安装要求直接拧紧联轴器上的螺栓即可，如果对中误差不符合安装要求，需要调节二者的相对位置关系，直至轴的对中误差符合安装要求。

第一步，固定一端。本实例将测功机23的四个脚的固定螺栓拧紧，使其固定。

第二步，固定测量装置。通过锁紧链条2将激光发射装置3和激光接收装置7分别固定在左右联轴器上，打开电机21和测功机23上的电源开关，通过旋转电机21的轴和测功机23的轴，使照射在接收器壳盖20的第一光线24和第二光线25尽量水平，如图8所示。

第三步，测量基础数据。测量激光发射装置3和激光接收装置7的间距，以及激光发射装置3中心面到电机21四个脚的距离，并输入计算机28，如图2所示。

第四步，粗调节。通过读取接收器壳盖20上四条光线即第一光线24、第二光线25、第三光线26和第四光线27的坐标，输入到计算机里，得出粗调节的方案，使左上角激光线的三个交点照射到三个CCD位置测量仪18里，如果左上角激光线的三个交点刚好都已照射到三个CCD位置测量仪18里，可以省略此步骤。

第五步，精确调节。通过激光接收装置7中三个CCD位置测量仪18反馈给计算机的数据，得出精确调节方案。

Claims (1)

1.一种对中误差的激光测量装置，其特征在于：是由第一待测轴(1)、激光发射装置(3)、第二待测轴(5)和激光接收装置(7)组成，激光发射装置(3)固定在第一待测轴(1)上，激光接收装置(7)固定在第二待测轴(5)上；

所述的激光发装置(3)是由锁紧链条(2)、固定杆(4)、V型块(6)、发射器壳体(8)、电池(9)、激光器(10)、发射器壳盖(11)、滚花螺母(12)、第一销轴(13)、卡扣(14)、挡圈(15)和第二销轴(16)组成，电池(9)和两个激光器(10)通过螺钉固定在发射器壳体(8)上，两个激光器(10)的轴线均水平，发射器壳体(8)上有通电开关和充电接口，发射器壳盖(11)通过螺钉固定在发射器壳体(8)上形成封装激光发射器，调节螺母将激光发射器固定在两根固定杆(4)上，固定杆(4)通过螺纹固定在V型块6上，第一销轴(13)和第二销轴(16)利用挡圈(15)定位在V型块(6)上，卡扣(14)套在第一销轴(13)上并穿过锁紧链条(2)一端的链节空隙处，锁紧链条(2)的另一端螺纹轴(21)穿过第二销轴(16)与滚花螺母(12)旋合在一起，通过拧滚花螺母(12)将锁紧链条(2)拉紧，进而将激光发装置(3)固定在被测的第一待测轴(1)上；

所述的激光接收装置(7)是由接收器壳体(17)、固定杆(4)、CCD位置测量仪(18)、电路板(19)、V型块(6)、接收器壳盖(20)、滚花螺母(12)、第二销轴(16)、锁紧链条(2)、第一销轴(13)、卡扣(14)和挡圈(15)组成，接收器壳体(17)上有通电开关、数据接口和无线传送开关，三个CCD位置测量仪(18)固定在电路板(19)上，电路板(19)通过螺钉固定在接收器壳体(17)上，在标定时三个CCD位置测量仪(18)的中心和所对应的激光线交点重合，接收器壳盖(20)的面板上有标尺线便于对中误差的粗调节，接收器壳盖(20)通过螺钉固定在接收器壳体(17)上封装形成激光接收器，调节螺母将激光接收器固定在两根固定杆(4)上，固定杆(4)通过螺纹固定在V型块(6)上，第一销轴(13)和第二销轴(16)利用挡圈(15)定位在V型块(6)上，卡扣(14)套在第一销轴(13)上并穿过锁紧链条(2)一端的链节空隙处，锁紧链条(2)的另一端螺纹轴(21)穿过第二销轴(16)与滚花螺母(12)旋合在一起，通过拧滚花螺母(12)将锁紧链条(2)拉紧，进而将激光发装置(3)固定在被测的第二待测轴(5)上。