CN105223969B - 一种传感器安装调整系统及激光器调平基准装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种传感器安装调整系统及激光器调平基准装置，传感器安装调整系统包括至少三个传感器安装调整装置和一个用于安装激光器的激光器调平基准装置，所述传感器安装调整装置设置有用于调整传感器固定座水平的高度调整部件和水平对准机构，水平对准机构包括设置于前安装板上的靶标定位孔和设置于后安装板上的靶标刻线，靶标定位孔与靶标刻线的连线与传感器平行设置。本发明的激光器调平基准装置设置有至少三个绕周向间隔布置的用于调整激光器固定座水平的高度调整部件。本发明的系统和装置能够快速使多个传感器测量轴线水平共面并同圆心安装，提高了传感器安装定位的效率和精度，进一步保证了圆度误差和回转误差的测量精度。

Description

一种传感器安装调整系统及激光器调平基准装置

技术领域

本发明属于回转轴回转误差分离技术领域，具体涉及一种传感器安装调整系统及激光器调平基准装置。

背景技术

圆度误差是衡量圆柱形零件形状精度的重要指标之一，零件圆度误差的大小严重影响零件的工作性能和运动性能，并影响机械设备的整机性能。现场测量零件圆度误差和机床回转轴回转精度时，常采用时域三点法、频域三点法等误差分离技术，实现轴回转误差和零件圆度误差的分离，该方法具有自动消除安装偏心的特点，并具有较高的测试精度。由于三点法圆度误差分离技术要求三个测量传感器的安装位置非常准确，其测试精度取决于传感器的安装精度、传感器的精度以及测试系统的参数选择，而在现场安装时，常常会遇到很多困难，如受到机械设备的结构制约、安装空间有限等，影响传感器的安装的精度和效率，进而影响测试的精度，限制了误差分离技术的应用以及零件圆度误差和旋转轴回转误差测量精度的提高。

由于传感器的安装位置和角度定位对圆度误差分离测量精度影响很大，安装调整的时间会影响测试效率，所以急需设计一种对传感器的安装位置和角度定位进行调整的装置。

发明内容

本发明提供了一种传感器安装调整系统及激光器调平基准装置，旨在解决现有圆度误差分离技术中传感器安装时不能保证多个传感器水平共面安装的问题，进而提高零件圆度误差和旋转轴回转误差测量精度。

为解决上述技术问题，本发明传感器安装调整系统，包括至少三个传感器安装调整装置和一个用于安装激光器的激光器调平基准装置，所述传感器安装调整装置包括底座和设置于底座上方的传感器固定座，底座与传感器固定座之间设置有至少三个绕周向间隔布置的用于调整传感器固定座水平的高度调整部件，传感器固定座上设置有用于固定传感器的传感器固定结构，传感器固定座包括前后间隔设置的前安装板和后安装板，所述水平对准机构包括设置于前安装板上的靶标定位孔和设置于后安装板上的靶标刻线，靶标定位孔与靶标刻线的连线与传感器平行设置。

所述传感器固定结构为分别设置于前、后安装板顶部且结构相同的V型槽，且两V型槽的中心连线与靶标定位孔和靶标刻线的连线平行。

所述传感器固定座包括一个安装隔板，所述高度调整部件包括顺次穿过安装隔板上的安装孔并旋入底座螺纹孔的螺栓，所述螺栓在安装隔板与底座之间的部分套设有弹簧。

传感器安装调整装置的底座包括旋转位移台和三维位移平台，所述旋转位移台安装在所述三维位移台之上。

传感器安装调整装置包括用于覆盖传感器的安装盖板，所述安装盖板通过螺钉与传感器固定座固定在一起。

传感器安装调整系统包括用于测量激光器旋转角度的角度编码器。

本发明的激光器调平基准装置，包括底座和设置于底座上方的激光器固定座，底座与激光器固定座之间设置有用于调节激光器固定座高度的安装轴，所述激光器固定座包括上、下间隔设置的安装顶板和安装底板，所述安装顶板和安装底板之间包括至少三个绕周向间隔布置的用于调整激光器固定座水平的高度调整部件，激光器通过激光器固定结构固定在激光器固定座上。

所述高度调整部件包括调整螺栓和弹簧，所述调整螺栓顺次穿过安装底板、弹簧和安装顶板后，用调整螺母固定。

所述激光器固定座上设置有用于调整激光器水平姿态的气泡式水平仪。

所述底座为旋转工作台。

本发明的传感器安装调整系统，包括作为激光靶标对中装置的传感器安装调整装置和用于安装激光器的激光器调平基准装置，采用激光器准直技术，将激光器发射的出射光线作为基准，通过调整传感器安装调整装置的高度调整部件，使激光束穿过靶标定位孔，照射到靶标刻线上，从而快速使多个传感器测量轴线水平共面安装，提高了传感器安装定位的效率和精度，进一步保证了圆度误差和回转误差的测量精度。

本发明的传感器安装调整系统中通过设置角度编码器，实现激光器旋转角度分度的功能。

本发明的激光器调平基准装置通过设置高度调整部件来调整激光器的水平姿态，从而保证调整后传感器的处于水平状态；通过设置安装轴可以实现对激光器高低的粗调，快速使激光器达到要求高度。

通过在激光器调平基准装置上设置水平仪可以精确快速的实现激光器的水平调节。

附图说明

图1三点法误差分离技术测量零件圆度误差示意图；

图2传感器安装调整装置示意图；

图3激光器调平基准装置示意图；

图4圆度误差测量传感器安装调整示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。

三点法误差分离技术原理如图1所示。三个传感器P0、P1、P2分别安装在工件圆周的不同位置，三个传感器间的夹角分别为α、β，要求三个传感器安装轴线相交于圆心O点，亦是坐标系XOY的原点和旋转工作台的中心。测量时，传感器固定不动，被测工件由旋转工作台带动做回转运动。根据测量结果的输出方程和三点法误差分离方程，采用合适的参数配置，就可以分离出工件的圆度误差和回转轴的回转误差。

可见，三点法误差分离技术对传感器的安装位置具有较高的要求，为了保证传感器的安装位置能够达到安装要求，下面提供了传感器安装调整系统的实施例。

传感器安装调整系统实施例

本实施例中的传感器安装调整系统包括至少三个传感器安装调整装置和一个用于安装激光器的激光器调平基准装置。传感器安装调整装置实际上是一种对中装置，该装置与激光器调平基准装置配合使用，如图4所示。传感器安装调整装置包括底座2-1和设置于底座上方的传感器固定座2-6，底座2-1与传感器固定座2-6之间设置有至少三个绕周向间隔布置的用于调整传感器固定座水平的高度调整部件，传感器固定座上设置有用于固定传感器的传感器固定结构，传感器固定座包括前后间隔设置的前安装板和后安装板，水平对准机构包括设置于前安装板上的靶标定位孔2-7和设置于后安装板上的靶标刻线2-11，靶标定位孔2-7与靶标刻线2-11的连线与传感器平行设置。

如图2所示，本实施例中优选在底座与传感器固定座之间设置4个高度调整部件，并在传感器固定座上设置一个安装隔板2-5，通过传感器固定座底部的螺纹孔，用螺钉将安装隔板固定到传感器固定座上，和安装隔板构成一个整体。该高度调整部件包括螺栓2-3和弹簧2-2，螺栓2-3一端穿过安装隔板2-5上的安装孔2-4后，套上弹簧2-2，再插入底座2-1上的螺纹孔中。用安装隔板2-5上的4个螺栓2-3来调整水平对准机构上靶标定位孔2-7的位置，使得激光束能够通过靶标定位孔2-7，照射到靶标刻线2-11的交叉点处，完成传感器轴线和激光出射光线的对中调整。

当然，作为其他实施方式，高度调整部件可选择一种销轴式的高度调整部件，即包括销轴和定位销，销轴上设置有多个销轴孔，销轴一端与底座固连，另一端穿过安装隔板上的安装孔并通过定位稍固定使安装隔板不会向下滑落，当需要调整传感器的安装位置时，仅需要调整定位销插入位置即可。

传感器固定座2-6上前、后两安装板的顶部通过设置结构相同的V型槽，来固定安装传感器，通过加工精度确保两V型槽的中心连线与靶标定位孔和靶标刻线的连线平行，来保证传感器的轴线能和旋转工作台的回转中心相交。

作为其他实施方式，也可以采用其他的方式来固定安装传感器，如法兰结构，只要当传感器2-8固定好后，传感器与靶标定位孔和靶标刻线的连线平行即可。

为了便于调整传感器的旋转方向，该装置的底座可设置为一个旋转位移台；为了粗略调节传感器安装的位置，将旋转位移台安装到三维位移平台上，如图4所示，该三维位移台包括X位移台2-12、Y位移台2-13和Z位移台2-14，组合成位置调整工作台，通过磁性底座固定到测量工作平台上。

本实施例中在传感器固定座上还包括一个安装盖板2-9，当传感器放置在传感器固定座上后，将安装盖板2-9覆盖在传感器上，通过紧固螺钉2-10与传感器固定座2-6固定在一起。

激光调平基准装置实施例

如图3所示，为一种应用于上述调整系统的激光调平基准装置，该激光调平基准装置与上述系统中的传感器安装调整装置配合使用。该激光调平基准装置包括底座3-1和设置于底座3-1上方的激光器固定座，底座3-1与激光器固定座之间设置有用于粗调激光器固定座高度的安装轴3-12，所述安装轴3-12通过旋转工作台回转中心的夹持机构固定到旋转工作台的中心孔上，安装轴3-12通过螺纹结构和安装底板固定连接，可用于调整激光器3-8的高低。所述激光器固定座包括上、下间隔设置的安装顶板3-7和安装底板3-5，所述安装顶板3-7和安装底板3-5之间包括至少三个绕周向间隔布置的用于调整激光器固定座水平的高度调整部件，用于微调激光器的高度及水平姿态，激光器3-8通过激光器固定结构固定在激光器固定座上。

如图3所示，本实施例中优选在底座与传感器固定座之间设置4个高度调整部件，高度调整部件包括调整螺栓3-3，具体安装方式为：在安装底板3-5和安装顶板3-7的四角各设有一个安装孔3-6，调整螺栓3-3穿过安装底板3-5，套上弹簧3-2，然后穿过安装顶板3-7，用调整螺母3-4固定，通过调整4个调整螺母3-4改变弹簧3-2压缩的长度，进而改变激光器固定座的水平姿态。该高度调整部件可以连续调整激光器固定座的高低和俯仰，使之保持水平状态。

当然，作为其他实施方式，高度调整部件可选择一种销轴式的高度调整部件，即包括销轴和定位销，所述销轴上设置有多个销轴孔，销轴一端与安装底板3-5固连，另一端穿过安装顶板3-7上的安装孔并通过定位销固定使安装顶板不会向下滑落，通过调整定位销插入销轴的位置调整激光器固定座水平姿态。

为了便于快速判断激光器固定座是否水平，可在激光器固定座上设置一个水平仪安装槽3-10，将气泡式水平仪3-11放置于该安装槽中。

本实施例中的激光器通过两个定位孔3-9固定安装到激光器固定座上，通过机械加工精度，确保激光器的出射光线光轴与工作台回转轴相交。

本实施例中采用的角度分度装置是角度编码器，通过在工作台上安装角度编码器，对激光器旋转的角度进行测量，用于获取传感器安装的角度信息。

如图4所示，上述圆度误差分离传感器安装调整系统的调整方法为：

1)首先通过激光器调平基准装置水平安装激光器；

2)将传感器P0安装至传感器安装调整装置的传感器固定座上，调整传感器安装调整装置中的高度调整部件使激光器的出射光线通过靶标定位孔，照射到靶标刻线的交叉点处，完成传感器轴线与激光器的出射光线的对中调整，实现传感器轴线和旋转工作台回转中心线相交；

3)调整好传感器P0的安装位置后，然后由角度编码器测量旋转工作台旋转的角度，让旋转工作台旋转α角度，按照步骤2)安装调整传感器P1的位置，再旋转β角度，按照步骤2)安装调整传感器P2的位置，最终完成3个传感器的安装和调试。

本实施例中的传感器安装调整系统，采用激光准直定位技术，通过对中装置、角度分度测量装置的联合作用，实现多传感器的快速安装调整、分度等功能，提高传感器安装定位的效率和精度。

本实施例中提出的传感器安装调整系统的特点主要包括：1)设计有激光靶标对中装置，可以实现多个传感器的测量轴线水平共面并共圆心安装，并与旋转工作台回转轴心相交。2)设计的传感器安装机构，具有俯仰、旋转、高低调整功能，便于实现传感器轴线的快速调整。3)采用角度编码器实现精确分度功能，对中调整装置既是传感器对中安装的设备也是角度分度的装置。

Claims (10)

1.一种传感器安装调整系统，其特征在于，该系统包括至少三个传感器安装调整装置和一个用于安装激光器的激光器调平基准装置，所述传感器安装调整装置包括底座和设置于底座上方的传感器固定座，底座与传感器固定座之间设置有至少三个绕周向间隔布置的用于调整传感器固定座水平的高度调整部件，传感器固定座上设置有用于固定传感器的传感器固定结构，传感器固定座包括前后间隔设置的前安装板和后安装板，所述水平对准机构包括设置于前安装板上的靶标定位孔和设置于后安装板上的靶标刻线，靶标定位孔与靶标刻线的连线与传感器平行设置，通过调整传感器安装调整装置的高度调整部件，使激光束穿过靶标定位孔，照射到靶标刻线上，实现传感器的安装调整。

2.根据权利要求1所述的传感器安装调整系统，其特征在于，所述传感器固定结构为分别设置于前、后安装板顶部且结构相同的V型槽，且两V型槽的中心连线与靶标定位孔和靶标刻线的连线平行。

3.根据权利要求1所述传感器安装调整系统，其特征在于，所述传感器固定座包括一个安装隔板，所述高度调整部件包括顺次穿过安装隔板上的安装孔并旋入底座螺纹孔的螺栓，所述螺栓在安装隔板与底座之间的部分套设有弹簧。

4.根据权利要求1所述传感器安装调整系统，其特征在于，传感器安装调整装置的底座包括旋转位移台和三维位移平台，所述旋转位移台安装在所述三维位移台之上。

5.根据权利要求1所述传感器安装调整系统，其特征在于，传感器安装调整装置包括用于覆盖传感器的安装盖板，所述安装盖板通过螺钉与传感器固定座固定在一起。

6.根据权利要求1-5任一所述传感器安装调整系统，其特征在于，传感器安装调整系统包括用于测量激光器旋转角度的角度编码器。

7.一种应用于如权利要求1所述系统的激光器调平基准装置，其特征在于，包括底座和设置于底座上方的激光器固定座，底座与激光器固定座之间设置有用于调节激光器固定座高度的安装轴，所述激光器固定座包括上、下间隔设置的安装顶板和安装底板，所述安装顶板和安装底板之间包括至少三个绕周向间隔布置的用于调整激光器固定座水平的高度调整部件，激光器通过激光器固定结构固定在激光器固定座上。

8.根据权利要求7所述一种激光器调平基准装置，其特征在于，所述高度调整部件包括调整螺栓和弹簧，所述调整螺栓顺次穿过安装底板、弹簧和安装顶板后，用调整螺母固定。

9.根据权利要求8所述一种激光器调平基准装置，其特征在于，所述激光器固定座上设置有用于调整激光器水平姿态的气泡式水平仪。

10.根据权利要求7-9任一所述一种激光器调平基准装置，其特征在于，所述底座为旋转工作台。