CN106226238B - 纹影系统的支撑调节装置及其调节方法 - Google Patents

纹影系统的支撑调节装置及其调节方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种提高纹影系统调节精度的支撑调节装置及其调节方法。纹影系统的支撑调节装置，包括支撑底座、升降机构、平板、支撑横梁、位移补偿滑块、偏转机构和控制系统，所述平板设置在支撑横梁上，所述偏转机构和位移补偿滑块设置在支撑横梁上，所述支撑横梁设置在升降机构上，所述升降机构垂直设置于支撑底座的上表面上，所述控制系统控制升降机构和偏转机构的运动。由于本发明的支撑调节机构可实现平移、升降、偏转、俯仰和水平调节，可以满足纹影系统的高精度调试要求；本发明采用电机控制丝杆的调节方式，调节精度高，全程调节控制都通过控制系统操作完成，提高调试效率，减少调试人员，方便且提高工作效率。

Description

纹影系统的支撑调节装置及其调节方法
技术领域
本发明涉及一种气动光学领域和自动化控制领域中的调节装置，特别是涉及一种基于PLC控制的大口径纹影系统的支撑调节装置及其调节方法。
背景技术
纹影仪是一种应用于流场显示和测量的光学仪器，其用于显示透明物质中种种原因引起的折射率变化，目前被广泛地应用于观测气流的边界层、燃烧、激波、气体内的冷热对流及风洞和水洞流场等。传统纹影仪支撑机构采取手轮转动的方式进行高度及平移调节，该调节方式精度低，调试效率差，不具有俯仰、偏转调节，无法满足目前纹影仪调试要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种提高纹影系统调节精度的支撑调节装置及其调节方法。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：纹影系统的支撑调节装置，包括支撑底座、升降机构、平板、支撑横梁、位移补偿滑块、偏转机构和控制系统，所述平板设置在支撑横梁上，所述偏转机构和位移补偿滑块设置在支撑横梁上，所述支撑横梁设置在升降机构上，所述升降机构垂直设置于支撑底座的上表面上，所述控制系统控制升降机构和偏转机构的运动。
进一步的，还包括行走机构，所述行走机构设置在支撑底座的下表面上，所述控制系统控制行走机构的运动。
进一步的，所述升降机构采用2个以上的偶数个，且都垂直设置于支撑底座的上表面上；进一步的，所述升降机构是4个，且垂直设置于支撑底座上表面的四个角上，且每个支撑横梁都设置在前后(或左右)两个升降机构上。
进一步的，所述升降机构由电机、联轴器、立柱、导轨、丝杆和滑块构成，所述电机设置在立柱上并与联轴器连接，所述联轴器与丝杆连接，所述滑块设置在丝杆上并可沿着导轨上下移动，所述支撑横梁与滑块滚动连接。
进一步的，所述偏转机构由偏转电机、偏转联轴器、偏转导轨、偏转丝杆、偏转滑块、偏转轴和限位机构构成，所述偏转电机设置在支撑横梁上并与偏转联轴器连接，所述偏转联轴器与偏转丝杆连接，所述偏转滑块设置在偏转丝杆上并可沿着偏转导轨移动，所述限位机构安装在支撑横梁上，所述偏转轴安装在支撑横梁上并位于相对于偏转电机的另外一侧，所述偏转滑块与支撑横梁滚动连接。
进一步的，还包括刻度尺，所述刻度尺安装在支撑横梁上，用于观察限位机构的调节量。
进一步的，所述电机的电机轴端安装有位置编码器，所述偏转轴的轴端安装有角度位置编码器；所述滚动连接采用轴承连接。
进一步的，所述行走机构由行走电机、传动机构、驱动轴、驱动轮和轴承座构成，所述行走电机安装在支撑底座上，所述驱动轴与驱动轮通过轴承座与支撑底座固定在一起。
纹影系统的支撑调节装置的调节方法，所述控制系统控制行走机构实现平移调节；所述控制系统控制升降机构并同时与位移补偿滑块配合实现升降调节、俯仰调节和水平调节；所述控制系统控制偏转机构并同时与位移补偿滑块配合实现偏转调节。
进一步的，
当控制系统切换至升降调节状态时，所述控制系统驱动电机，经联轴器带动丝杆拖动滑块上下移动相同距离，从而实现平板的升降调节，具体的移动距离由安装在电机的电机轴端的位置编码器将信号反馈给控制系统，所述控制系统再控制电机的运行，从而实现对平板的闭环自动升降调节；
当控制系统切换至水平调节状态时，通过安装在平板上的电子水平仪提供当前的水平状态数据，控制系统自动驱动电机，经联轴器带动丝杆拖动滑块上下分别移动不同的距离，分别的移动距离由安装在每个电机的电机轴端的位置编码器将信号反馈给控制系统，所述控制系统再控制电机的运行，从而实现对平板的闭环自动水平调节；
当控制系统切换至俯仰调节状态时，根据使用要求对控制系统进行俯仰参数设置，所述控制系统根据设置的参数，同时控制前端或后端的电机经联轴器带动丝杆拖动滑块移动不同距离，俯仰以支撑横梁为转动轴，相对位移量由位移补偿滑块进行补偿，转动角度由角度位置编码器反馈给控制系统处理，从而实现对平板的闭环自动俯仰调节；
当控制系统切换至偏转调节状态时，根据使用要求对控制系统进行偏转参数设置，所述控制系统根据设置的参数，控制偏转电机经联轴器带动偏转丝杆拖动偏转滑块移动不同距离，以偏转轴为偏转转动轴，使设置在支撑横梁上的平板随支撑横梁一起偏转，相对位移量由位移补偿滑块进行补偿，移动角度由角度位置编码器反馈给控制系统处理，从而实现对平板的闭环自动偏转调节；
当控制系统切换至平移调节状态时，根据使用要求对控制系统进行平移参数设置，所述控制系统根据设置的参数，控制行走电机运行，通过传动机构带动驱动轴驱动驱动轮移动不同距离，移动距离由安装在行走电机上的位置编码器反馈给控制系统处理，从而带动整个装置在导轨上移动，实现闭环自动平移调节。
本发明的有益效果是：由于本发明的支撑调节机构可实现平移、升降、偏转、俯仰和水平调节，可以满足纹影系统的高精度调试要求；本发明采用电机控制丝杆的调节方式，调节精度高，全程调节控制都通过控制系统操作完成，提高调试效率，减少调试人员，方便且提高工作效率。
附图说明
图1是本发明的立体图。
图2是本发明另一方向的立体图。
图3是本发明的主视图。
图4是图3的俯视图。
图5是图3的侧视图。
图6是本发明的控制框图。
图7是本发明的偏转机构的结构示意图。
图8是本发明的行走机构的结构示意图。
具体实施方式
本发明的基于PLC控制的纹影系统的支撑调节装置包括行走机构1、支撑底座2、升降机构3、平板4、支撑横梁5、位移补偿滑块7、偏转机构8和控制系统10，其中，平板4设置在支撑横梁5上，多个行走机构1设置在支撑底座2的下表面上，偏转机构8和位移补偿滑块7设置在支撑横梁5上，升降机构3采用2个以上的偶数个，且都垂直设置于支撑底座2上表面上，升降机构3最好是4个，且垂直设置于支撑底座2上表面的四个角上，支撑横梁5设置在升降机构3上，且每个支撑横梁5最好都设置在前后(或左右)两个升降机构3上，如果是采用4个升降机构3，那么支撑横梁5就是两个，并都分别设置在前后(或左右)两个升降机构3上，如图1-5所示。
本发明由控制系统10控制行走机构1实现平移调节；控制系统10控制升降机构3并同时与位移补偿滑块7配合实现升降调节、俯仰调节和水平调节；控制系统10控制偏转机构8并同时与位移补偿滑块7配合实现偏转调节，如图6所示。
如图2所示，本发明的多个升降机构3分别由电机11、联轴器12、立柱13、导轨14、丝杆15、滑块16构成，其中，电机11设置在立柱13上并与联轴器12连接，联轴器12与丝杆15连接，滑块16设置在丝杆15上并可沿着导轨14上下移动，支撑横梁5与滑块16滚动连接，该滚动连接可以采用轴承连接，当滑块16沿着导轨14上下移动时，带动支撑横梁5上下移动，使设置在支撑横梁5上的平板4随支撑横梁5一起上下移动。每个电机11的电机轴端安装有位置编码器。
如图7所示，本发明的偏转机构8由角度位置编码器、偏转电机17、偏转联轴器、偏转导轨19、刻度尺20、偏转丝杆21、偏转滑块22、偏转轴6、限位机构23构成。其中，偏转电机17设置在支撑横梁5上并与偏转联轴器连接，偏转联轴器与偏转丝杆21连接，偏转滑块22设置在偏转丝杆21上并可沿着偏转导轨19移动，刻度尺20、限位机构23安装在支撑横梁5上，刻度尺20用于观察限位机构23的调节量，限位机构23对系统的超程限位，避免损坏系统，偏转轴6安装在支撑横梁5上并位于相对于偏转电机17的另外一侧，使其以另一侧为偏转中心偏转，角度位置编码器安装在偏转轴6的轴端，同时，偏转滑块22与支撑横梁5滚动连接，该滚动连接可以采用轴承连接，当偏转滑块22移动不同距离时，使设置在支撑横梁5上的平板4随支撑横梁5一起偏转。
如图8所示，本发明的行走机构1由行走电机24、传动机构25、驱动轴26、驱动轮27、轴承座28构成。行走电机24安装在支撑底座2上，驱动轴26与驱动轮27通过轴承座28与支撑底座2固定在一起。行走电机24的电机轴端安装有位置编码器。
工作时，平板4上部放置纹影系统的纹影镜等光学元器件。当控制系统10切换至升降调节状态时，控制系统10驱动固定于4个立柱13上的4个电机11，经联轴器12带动丝杆15拖动滑块16上下移动相同距离，从而实现平板4的升降调节。具体的移动距离由安装在每个电机11的电机轴端的位置编码器将信号反馈给控制系统10，控制系统10再控制电机11的运行，从而实现对平板4的闭环自动升降调节。
当控制系统10切换至水平调节状态时，通过安装在平板4上的电子水平仪提供当前的水平状态数据，控制系统10自动驱动4台电机11，经联轴器12带动丝杆15拖动滑块16上下分别移动不同的距离，分别的移动距离由安装在每个电机11的电机轴端的位置编码器将信号反馈给控制系统10，控制系统10再控制电机11的运行，从而实现对平板4的闭环自动水平调节。
当控制系统10切换至俯仰调节状态时，根据使用要求可对控制系统10进行俯仰参数设置，控制系统10根据设置的参数，同时控制前端或后端的2个电机11经联轴器12带动丝杆15拖动滑块16移动不同距离，俯仰以支撑横梁5为转动轴，相对位移量由位移补偿滑块7进行补偿，转动角度由角度位置编码器反馈给控制系统10处理，实现对平板4的闭环自动俯仰调节。
当控制系统10切换至偏转调节状态时，根据使用要求可对控制系统10进行偏转参数设置，控制系统10根据设置的参数，控制偏转电机17经联轴器带动偏转丝杆21拖动偏转滑块22移动不同距离，以偏转轴6为偏转转动轴，相对位移量由位移补偿滑块7进行补偿。移动角度由角度位置编码器反馈给控制系统10处理，实现对平板4的闭环自动偏转调节。
当控制系统10切换至平移调节状态时，根据使用要求可对控制系统10进行平移参数设置，控制系统10根据设置的参数，控制行走电机24运行，通过传动机构25带动驱动轴26驱动驱动轮27移动不同距离，移动距离由安装在行走电机24上的位置编码器反馈给控制系统10处理，从而带动整个装置在导轨上移动，实现闭环自动平移调节。
本发明控制系统10最好采用PLC控制系统，本发明在支撑底座2上放置2-6个吊环9，方便整体吊装。

Claims (10)

1.纹影系统的支撑调节装置，其特征在于，包括支撑底座(2)、升降机构(3)、平板(4)、支撑横梁(5)、位移补偿滑块(7)、偏转机构(8)和控制系统(10)，所述平板(4)设置在支撑横梁(5)上，所述偏转机构(8)和位移补偿滑块(7)设置在支撑横梁(5)上，所述支撑横梁(5)设置在升降机构(3)上，所述升降机构(3)垂直设置于支撑底座(2)的上表面上，所述控制系统(10)控制升降机构(3)和偏转机构(8)的运动，所述升降机构(3)由电机(11)、联轴器(12)、立柱(13)、导轨(14)、丝杆(15)和滑块(16)构成，所述电机(11)设置在立柱(13)上并与联轴器(12)连接，所述联轴器(12)与丝杆(15)连接，所述滑块(16)设置在丝杆(15)上并可沿着导轨(14)上下移动，所述支撑横梁(5)与滑块(16)滚动连接，所述偏转机构(8)由偏转电机(17)、偏转联轴器、偏转导轨(19)、偏转丝杆(21)、偏转滑块(22)、偏转轴(6)和限位机构(23)构成，所述偏转电机(17)设置在支撑横梁(5)上并与偏转联轴器连接，所述偏转联轴器与偏转丝杆(21)连接，所述偏转滑块(22)设置在偏转丝杆(21)上并可沿着偏转导轨(19)移动，所述限位机构(23)安装在支撑横梁(5)上，所述偏转轴(6)安装在支撑横梁(5)上并位于相对于偏转电机(17)的另外一侧，所述偏转滑块(22)与支撑横梁(5)滚动连接。
2.如权利要求1所述的纹影系统的支撑调节装置，其特征在于，还包括行走机构(1)，所述行走机构(1)设置在支撑底座(2)的下表面上，所述控制系统(10)控制行走机构(1)的运动。
3.如权利要求1或2所述的纹影系统的支撑调节装置，其特征在于，所述升降机构(3)采用2个以上的偶数个，且都垂直设置于支撑底座(2)的上表面上。
4.如权利要求1或2所述的纹影系统的支撑调节装置，其特征在于，所述升降机构(3)是4个，且垂直设置于支撑底座(2)上表面的四个角上，且每个支撑横梁(5)都设置在前后两个升降机构(3)上。
5.如权利要求1或2所述的纹影系统的支撑调节装置，其特征在于，所述升降机构(3)是4个，且垂直设置于支撑底座(2)上表面的四个角上，且每个支撑横梁(5)都设置在左右两个升降机构(3)上。
6.如权利要求1或2所述的纹影系统的支撑调节装置，其特征在于，还包括刻度尺(20)，所述刻度尺(20)安装在支撑横梁(5)上，用于观察限位机构(23)的调节量。
7.如权利要求1或2所述的纹影系统的支撑调节装置，其特征在于，所述电机(11)的电机轴端安装有位置编码器，所述偏转轴(6)的轴端安装有角度位置编码器；所述滚动连接采用轴承连接。
8.如权利要求2所述的纹影系统的支撑调节装置，其特征在于，所述行走机构(1)由行走电机(24)、传动机构(25)、驱动轴(26)、驱动轮(27)和轴承座(28)构成，所述行走电机(24)安装在支撑底座(2)上，所述驱动轴(26)与驱动轮(27)通过轴承座(28)与支撑底座(2)固定在一起。
9.采用权利要求1所述的纹影系统的支撑调节装置的调节方法，其特征在于，所述控制系统(10)控制行走机构(1)实现平移调节；所述控制系统(10)控制升降机构(3)并同时与位移补偿滑块(7)配合实现升降调节、俯仰调节和水平调节；所述控制系统(10)控制偏转机构(8)并同时与位移补偿滑块(7)配合实现偏转调节。
10.如权利要求9所述的纹影系统的支撑调节装置的调节方法，其特征在于，
当控制系统(10)切换至升降调节状态时，所述控制系统(10)驱动电机(11)，经联轴器(12)带动丝杆(15)拖动滑块(16)上下移动相同距离，从而实现平板(4)的升降调节，具体的移动距离由安装在电机(11)的电机轴端的位置编码器将信号反馈给控制系统(10)，所述控制系统(10)再控制电机(11)的运行，从而实现对平板(4)的闭环自动升降调节；
当控制系统(10)切换至水平调节状态时，通过安装在平板(4)上的电子水平仪提供当前的水平状态数据，控制系统(10)自动驱动电机(11)，经联轴器(12)带动丝杆(15)拖动滑块(16)上下分别移动不同的距离，分别的移动距离由安装在每个电机(11)的电机轴端的位置编码器将信号反馈给控制系统(10)，所述控制系统(10)再控制电机(11)的运行，从而实现对平板(4)的闭环自动水平调节；
当控制系统(10)切换至俯仰调节状态时，根据使用要求对控制系统(10)进行俯仰参数设置，所述控制系统(10)根据设置的参数，同时控制前端或后端的电机(11)经联轴器(12)带动丝杆(15)拖动滑块(16)移动不同距离，俯仰以支撑横梁(5)为转动轴，相对位移量由位移补偿滑块(7)进行补偿，转动角度由角度位置编码器反馈给控制系统(10)处理，从而实现对平板(4)的闭环自动俯仰调节；
当控制系统(10)切换至偏转调节状态时，根据使用要求对控制系统(10)进行偏转参数设置，所述控制系统(10)根据设置的参数，控制偏转电机(17)经联轴器带动偏转丝杆(21)拖动偏转滑块(22)移动不同距离，以偏转轴(6)为偏转转动轴，使设置在支撑横梁(5)上的平板(4)随支撑横梁(5)一起偏转，相对位移量由位移补偿滑块(7)进行补偿，移动角度由角度位置编码器反馈给控制系统(10)处理，从而实现对平板(4)的闭环自动偏转调节；
当控制系统(10)切换至平移调节状态时，根据使用要求对控制系统(10)进行平移参数设置，所述控制系统(10)根据设置的参数，控制行走电机(24)运行，通过传动机构(25)带动驱动轴(26)驱动驱动轮(27)移动不同距离，移动距离由安装在行走电机(24)上的位置编码器反馈给控制系统(10)处理，从而带动整个装置在导轨上移动，实现闭环自动平移调节。
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