CN104731015B - 一种快速对中方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种快速对中方法，包括如下步骤：(1)将对中基准进行基准转化：在所述对中产品上选择YOZ平面，在所述目标产品上选择yoz平面，所述YOZ平面和yoz平面大小相同；(2)进行所述YOZ平面与yoz平面的平行调节，直至YOZ平面与yoz平面相互平行；(3)进行所述YOZ平面与yoz平面的投影重合调节，直至YOZ平面与yoz平面的投影完全重合，对中完成。其目的是为了提供一种快速对中方法，该方法测量精度高，对中效果好，操作效率高，实现了长度超长、刚度低的产品的准确定位，并通过闭环测量反馈系统及大负载支撑点、驱动装置实现了快速对中的目的。

Description

一种快速对中方法
技术领域
本发明涉及以定位的控制装置为特征的数字控制的程序控制系统，特别是涉及一种快速对中方法。
背景技术
一种快速对中装置主要用于两个产品的对中，产品对中一般可分为两个阶段，即对中定位阶段、对中响应阶段。以往型号采用的快速对中技术首先通过激光照射、接收确定两个对中产品的位置，此为对中定位阶段，然后再通过多步小位移操作实现轴线对中操作，此为对中响应阶段。但此种方法存在以下问题：
问题一是此种对中定位方法利用轴线对中，无论其直接利用轴线或轴线平行线对中，其适用范围仅局限于长度小、刚度高的产品对中，一旦产品超长、刚度低则可能导致激光测量偏差较大，无法实现快速定位之目的。
问题二是在对中响应阶段，尽管其比人力驱动快捷，但受限于其产品软硬件，只能实现多步小位移的操作策略，无疑降低了操作效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对以往型号快速对中技术的不足之处，提供一种快速对中方法，该方法测量精度高，对中效果好，操作效率高，实现了长度超长、刚度低的产品的准确定位，并通过闭环测量反馈系统及大负载支撑点、驱动装置实现了快速对中的目的。
本发明一种快速对中方法，包括如下步骤：
(1)将对中基准进行基准转化：使用XYZ三向坐标系表示对中产品，使用xyz三向坐标系表示目标产品，在所述对中产品上选择YOZ平面，在所述目标产品上选择yoz平面，所述YOZ平面和yoz平面大小相同，再在所述对中产品中做以所述YOZ平面为其中一个表面的第一假想立体，同时在所述目标产品中做以所述yoz平面为其中一个表面的第二假想立体，第一假想立体、第二假想立体的结构、大小完全相同；
(2)进行所述YOZ平面与yoz平面的平行调节：将所述yoz平面作为基准面，在所述基准面上任选3个第一发射点，分别测量这3个第一发射点与位于所述YOZ平面上的所述3个第一发射点各自的第一落点之间的水平轴向距离L1、L2、L3，根据测量距离计算确定调节量后对所述对中产品进行调节，直至L1＝L2＝L3，此时，所述YOZ平面与yoz平面相互平行；
(3)进行所述YOZ平面与yoz平面的投影重合调节：在所述第二假想立体中除所述yoz平面外的任一表面上任选另外3个第二发射点，再在所述第一假想立体上除所述YOZ平面外的任一表面上选取所述3个第二发射点各自的第二落点，所述第二落点在所述第一假想立体上的位置和所述第二发射点在所述第二假想立体上的位置相同，先分别测量所述3个第二发射点与所述3个第二落点之间的垂直距离D1、D2、D3，再分别测量所述3个第二发射点与其第二落点之间的径向距离R1、R2、R3，根据测量距离计算确定垂直、径向调节量后对所述对中产品(10)进行调节，直至R1、R2、R3、D1、D2、D3均为零，此时，所述YOZ平面与yoz平面沿X轴轴向的投影完全重合，对中完成。
本发明的一种快速对中方法，其中所述水平轴向距离L1、L2、L3和所述垂直距离D1、D2、D3以及所述径向距离R1、R2、R3分别通过所述目标产品的对接位置上安装的3个轴向激光位移传感器和3个径向激光位移传感器测得。
本发明的一种快速对中方法，其中所述对中产品由大负载的前支撑点、后支撑点共同支撑，所述对中产品位于所述前支撑点处的部分装设有前驱动装置，所述前驱动装置包括一个横向布置的前横移油缸、两个竖向布置且相互平行的前升降油缸，所述对中产品位于所述后支撑点处的部分装设有与所述前驱动装置相同的后驱动装置，所述前驱动装置、后驱动装置配合调节所述对中产品的自由度，控制所述对中产品整体升降、整体俯仰、整体横移、整体偏摆，完成步骤(2)、(3)中对所述对中产品的调节。
本发明的一种快速对中方法，其中所述前横移油缸、前升降油缸均为数控油缸，且均内置有拉线位移传感器，所述前横移油缸、前升降油缸与实时闭环测量反馈系统连接，所述实时闭环测量反馈系统用于根据所述拉线位移传感器的反馈值控制所述前横移油缸、前升降油缸的动作。
本发明的一种快速对中方法，其中所述前支撑点位于所述对接位置和所述后支撑点之间，并且，所述前支撑点与所述对接位置之间的距离小于所述后支撑点与所述前支撑点之间的距离。
本发明的一种快速对中方法，在步骤(2)、(3)中均优先动作所述后支撑点。
综上所述，本发明的快速对中方法根据超长产品刚度低的特点，确定采用局部对中即端面对中代替轴线对中的方法，实现两产品的快速定位，本对中方法激光测量偏差小，因而对中精度高，实现了准确快速定位之目的。同时，产品上仅设置2个支撑点，又采用大位移调节、传感器测量闭环反馈、循环测量补偿的方式实现对中响应，提高了操作效率，而且，针对不同型号产品重量大的现实情况，选用大负载的支撑设备及驱动装置，确保了对中操作的顺利进行，对中效果明显改善。
下面结合附图对本发明的一种快速对中方法作进一步说明。
附图说明
图1为本发明一种快速对中方法中对中产品的三向坐标系示意图；
图2为本发明一种快速对中方法中目标产品的三向坐标系示意图；
图3为本发明一种快速对中方法中的YOZ平面与yoz平面平行调节原理示意图之初始状态图；
图4为本发明一种快速对中方法中的YOZ平面与yoz平面平行调节原理示意图之平行状态图；
图5为本发明一种快速对中方法中的YOZ平面与yoz平面投影重合调节原理示意图之初始状态图；
图6为本发明一种快速对中方法中的YOZ平面与yoz平面投影重合调节原理示意图之投影重合状态图；
图7为本发明一种快速对中方法中的前、后驱动装置使用状态示意图；
图8为本发明一种快速对中方法中的调节对中缩放原理示意图。
具体实施方式
如图1至图6所示，本发明一种快速对中方法，包括如下步骤：
(1)将对中基准进行基准转化：使用XYZ三向坐标系表示对中产品10，使用xyz三向坐标系表示目标产品20，其中，X向和x向表示轴向，Y向和y向表示径向，Z向和z向表示垂直方向，即垂向。在对中产品10上选择YOZ平面，在目标产品20上选择yoz平面，再在对中产品10中做以YOZ平面为其中一个表面的第一假想立体，同时在目标产品20中做以yoz平面为其中一个表面的第二假想立体，第一假想立体、第二假想立体的结构、大小完全相同。为便于理解本发明的对中方法，本实施例中用两个相同的圆柱体分别代表第一假想立体、第二假想立体，对中过程中，目标产品20保持不动，通过调节对中产品10，使其与目标产品20对中。实际应用本发明的对中方法时，假想立体也可以采用其他形状，如长方体、立方体、椎体等，具体使用原理同本实施例相同，此处不一一列举。产品对中过程为对中产品10和目标产品20的轴向轴线完全重合即可，即X轴与x轴重合即可。为降低实际施工难度，将两轴线对中的方式进行转化，转化为大小相同的YOZ平面与yoz平面进行对中，YOZ平面与yoz平面分别为与上述X轴、x轴垂直的另外两轴确定的平面，即，确保YOZ平面与yoz平面重合即可认为两轴线重合，对中实现。
(2)进行YOZ平面与yoz平面的平行调节：将yoz平面作为基准面，在基准面上任选3个第一发射点，分别测量这3个第一发射点与位于YOZ平面上的3个第一发射点各自的第一落点之间的水平轴向距离L1、L2、L3，优选地，目标产品20的对接位置201上安装3个轴向激光位移传感器来测量上述水平轴向距离L1、L2、L3，激光不但有直线度好的优良特性，而且相对于常用的超声波传感器具有更高的精度，能大大提高调节量的精度，获得更好的对中效果。根据上述测得的距离计算确定调节量后即可对对中产品10进行调节，直至L1＝L2＝L3，此时，YOZ平面与yoz平面相互平行。
(3)进行YOZ平面与yoz平面的投影重合调节：在第二假想立体中除yoz平面外的任一表面上任选另外3个第二发射点，发射点过少无法克服产品变形带来的测量误差，选择3个发射点可以有效避免产品变形导致的误差，大大提高测量精准度，再在第一假想立体上除YOZ平面外的任一表面上选取上述3个第二发射点各自的第二落点，第二落点在第一假想立体上的位置和第二发射点在第二假想立体上的位置相同。先分别测量3个第二发射点与3个第二落点之间的垂直距离D1、D2、D3，再分别测量3个第二发射点与其第二落点之间的径向距离R1、R2、R3。优选地，垂直距离D1、D2、D3以及径向距离R1、R2、R3也可以通过对接位置201上安装的3个径向激光位移传感器测得，根据测量得到的距离计算确定垂直、径向调节量后对对中产品10进行调节，直至R1、R2、R3、D1、D2、D3均为零，此时，YOZ平面与yoz平面沿X轴轴向的投影完全重合，对中完成。
具体地，结合图7、图8所示，在上述步骤(2)和(3)中，对中产品10由前支撑点11、后支撑点12共同支撑，前支撑点11、后支撑点12均根据对中产品10的重量大小设计，均为大负载支撑点，选用2个支撑点而非更多避免了支撑点过多导致对中调节步骤繁琐且各支撑点之间相互影响进而影响对中效果的问题，提高了对中精度，而且可以大位移调节，提高了操作效率。对中产品10位于前支撑点11处的部分装设有前驱动装置30，前驱动装置30包括一个横向布置的前横移油缸31、两个竖向布置且相互平行的前升降油缸32，对中产品10位于后支撑点12处的部分装设有与前驱动装置30结构完全相同的后驱动装置40，后驱动装置40也包括一个横向布置的第二前横移油缸41、两个竖向布置且相互平行的第二前升降油缸42，前驱动装置30、后驱动装置40配合调节对中产品10的自由度，即，通过4根升降油缸实现对中产品10整体升降、整体俯仰的调节，通过2根横移油缸实现对中产品10的整体横移、整体偏摆的调节。其中，前横移油缸31、前升降油缸32、第二前横移油缸41、第二前升降油缸42均为数控油缸，且均内置配备有拉线位移传感器对各油缸的动作情况进行确认，各油缸均与实时闭环测量反馈系统连接，拉线位移传感器反馈油缸动作情况，并将反馈值传输至实时闭环测量反馈系统，该系统根据反馈值确认油缸位置，对上述两个驱动装置的动作进行修正，动作不到位时即重新发出指令启动上述两个驱动装置，确保各油缸动作到位，这样油缸循环动作，逐渐逼近设定值，精确控制了对中响应阶段对中产品10的整体升降、整体俯仰、整体横移、整体偏摆，最终实现了对中的目的。
优选地，如图前支撑点11位于对接位置201和后支撑点12之间，并且，前支撑点11与对接位置201之间的距离小于后支撑点12与前支撑点11之间的距离，这样，结合图8所示，以前支撑点11为交点，将该交点与对中产品10的前、后两部分的运动轨迹的两端端点连接，就得到了两个相似三角形，优先动作后支撑点12上的横移油缸及升降油缸，利用三角形相似原理，对中偏差将被等比例缩小，这样就实现了高精度的调节，获得了更好的对中效果。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种快速对中方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将对中基准进行基准转化：使用XYZ三向坐标系表示对中产品(10)，使用xyz三向坐标系表示目标产品(20)，在所述对中产品(10)上选择YOZ平面，在所述目标产品(20)上选择yoz平面，所述YOZ平面和yoz平面大小相同，再在所述对中产品(10)中做以所述YOZ平面为其中一个表面的第一假想立体，同时在所述目标产品(20)中做以所述yoz平面为其中一个表面的第二假想立体，第一假想立体、第二假想立体的结构、大小完全相同；
(2)进行所述YOZ平面与yoz平面的平行调节：将所述yoz平面作为基准面，在所述基准面上任选3个第一发射点，分别测量这3个第一发射点与位于所述YOZ平面上的所述3个第一发射点各自的第一落点之间的水平轴向距离L1、L2、L3，根据测量距离计算确定调节量后对所述对中产品(10)进行调节，直至L1＝L2＝L3，此时，所述YOZ平面与yoz平面相互平行；
(3)进行所述YOZ平面与yoz平面的投影重合调节：在所述第二假想立体中除所述yoz平面外的任一表面上任选另外3个第二发射点，再在所述第一假想立体上除所述YOZ平面外的任一表面上选取所述3个第二发射点各自的第二落点，所述第二落点在所述第一假想立体上的位置和所述第二发射点在所述第二假想立体上的位置相同，先分别测量所述3个第二发射点与所述3个第二落点之间的垂直距离D1、D2、D3，再分别测量所述3个第二发射点与其落点之间的径向距离R1、R2、R3，根据测量距离计算确定垂直、径向调节量后对所述对中产品(10)进行调节，直至R1、R2、R3、D1、D2、D3均为零，此时，所述YOZ平面与yoz平面沿X轴轴向的投影完全重合，对中完成；
其中，所述对中产品(10)由大负载的前支撑点(11)、后支撑点(12)共同支撑，且所述前支撑点(11)位于目标产品(20)的对接位置(201)和后支撑点(12)之间，前支撑点(11)与对接位置(201)之间的距离小于后支撑点(12)与前支撑点(11)之间的距离，以前支撑点(11)为交点，将所述交点与对中产品(10)的前、后两部分的运动轨迹的两端端点连接，得到两个相似三角形，在步骤(2)、(3)中均优先动作所述后支撑点(12)。
2.根据权利要求1所述的一种快速对中方法，其特征在于：所述水平轴向距离L1、L2、L3和所述垂直距离D1、D2、D3以及所述径向距离R1、R2、R3分别通过所述目标产品(20)的对接位置(201)上安装的3个轴向激光位移传感器和3个径向激光位移传感器测得。
3.根据权利要求2所述的一种快速对中方法，其特征在于：所述对中产品(10)位于所述前支撑点(11)处的部分装设有前驱动装置(30)，所述前驱动装置(30)包括一个横向布置的前横移油缸(31)、两个竖向布置且相互平行的前升降油缸(32)，所述对中产品(10)位于所述后支撑点(12)处的部分装设有与所述前驱动装置(30)相同的后驱动装置(40)，所述前驱动装置(30)、后驱动装置(40)配合调节所述对中产品(10)的自由度，控制所述对中产品(10)整体升降、整体俯仰、整体横移、整体偏摆，完成步骤(2)、(3)中对所述对中产品(10)的调节。
4.根据权利要求3所述的一种快速对中方法，其特征在于：所述前横移油缸(31)、前升降油缸(32)均为数控油缸，且均内置有拉线位移传感器，所述前横移油缸(31)、前升降油缸(32)与实时闭环测量反馈系统连接，所述实时闭环测量反馈系统用于根据所述拉线位移传感器的反馈值控制所述前横移油缸(31)、前升降油缸(32)的动作。
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