CN108562246A - 一种测量和调整伺服阀气嘴装配角度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测量和调整伺服阀气嘴装配角度的方法，属于伺服阀安装的测量和调整技术领域。一种测量和调整伺服阀气嘴装配角度的方法，测量和调整伺服阀气嘴装配角度的方法用来调整伺服阀的气嘴端面与壳体端面的角度，具体为：使用图像采集设备拍摄气嘴端面和壳体端面，并建立对应的两个平面；计算求得两个平面的夹角及夹角在垂直于伺服阀转轴轴线的平面内的投影角度；根据投影角度，通过调整机构来调整气嘴的姿态直至角度小于20′。本发明中，气嘴端面与壳体端面的夹角可直接测量得出，可以根据测试结果进行角度自动调整，最终满足要求的角度，测量精度可达1′以内，保证伺服阀的装配质量。

Description

一种测量和调整伺服阀气嘴装配角度的方法

技术领域

本发明涉及伺服阀安装的测量和调整技术领域，尤其涉及一种测量和调整伺服阀气嘴装配角度的方法。

背景技术

伺服阀是控制装置的控制部件，其主要的工作原理是通过控制燃气的分配来实现控制执行过程的输出。燃气的分配主要是通过控制气嘴的角度，来推动执行机构朝着相应的方向上进行动作。在不给控制装置指令时，气嘴的初始状态理论上应与安装平面保持平行。因此，气嘴与安装平面的初始角度是整个气嘴装配时的关键参数，其装配质量影响整个控制装置的性能。

由于气嘴端面的尺寸较小：外圆直径1.6mm，内孔直径1mm，测量起来有一定的难度，目前角度无法直接测量得出。主要是通过控制各零件加工质量，操作人员严格按照装配要求进行装配，然后直接测试伺服阀的性能。

现有技术一般可分为两类：第一类直接使用专用的平行度检测工装，虽然测量简单，但是精度低，对调整没有参考意义；第二类利用三坐标测量仪进行侧聊，由于气嘴尺寸较小，只能采取手工选点的方式，而且调整时需要将伺服阀取下调整，效率极低。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供小尺寸空间角度的测量和调整伺服阀气嘴装配角度的方法，用以解决现有技术不能兼顾测量简便和调整简便的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种测量和调整伺服阀气嘴装配角度的方法，测量和调整伺服阀气嘴装配角度的方法用来调整伺服阀的气嘴端面与壳体端面的角度，具体为：

使用图像采集设备拍摄气嘴端面和壳体端面，并建立对应的两个平面；计算求得两个平面的夹角，及夹角在垂直于伺服阀转轴轴线的平面内的投影角度；根据投影角度，通过调整机构来调整气嘴的姿态直至角度小于20′。

测量和调整伺服阀气嘴装配角度的方法使用的测量和调整装置包括：运动滑轨、调整机构和支撑座；

支撑座通过滑块在运动滑轨上平动；调整机构固定安装在支撑座的上；调整机构上设有微调转块，微调转块可以实现最小角度为1′的角度转动。

伺服阀的框架与测量和调整装置的微调转块固定连接；伺服阀的壳体与支撑座固定连接；伺服阀的转轴的轴线与微调转块的旋转轴轴线共线。

图像采集设备采用高精度相机，重复测量的精度为1′；高精度相机设置在运动轨道的正上方，并垂直运动轨道所在平面拍摄。

使用图像采集设备拍摄气嘴端面和壳体端面前，沿运动轨道移动支撑座，直至气嘴位于图像采集设备的正下方。

建立气嘴端面对应的平面时，使用图像采集设备对气嘴端面进行聚焦，并选取至少3个点，并建立气嘴端面对应的平面；建立壳体端面对应的平面时，使用图像采集设备对壳体端面进行聚焦，并选取至少3个点，并建立壳体端面对应的平面。

选取点时，气嘴端面对应的平面，以气嘴端面的中心为圆心绘制圆形，保证圆形上的点均在气嘴端面上，在圆周上等距选取8个点；壳体端面对应的平面，以气嘴端面的中心为圆心绘制圆形，保证圆形上的点均在壳体端面上，在圆周上等距选取8个点。

如果两个平面的夹角小于20′，那么伺服阀无需调整，否则进行气嘴姿态的调整；通过调整机构带动框架，框架带动转轴，转动带动气嘴，来调整投影角度的大小。

进行气嘴姿态调整时，图像采集设备实时拍摄气嘴端面和壳体端面，并实时建立平面，实时计算投影夹角，直至投影夹角为0，此时计算两个平面的夹角，如果平面夹角小于20′，那么调整后的伺服阀合格，取下伺服阀，否则认为伺服阀不合格，取下伺服阀，拆解后重新进行装配，再进行测量和调整，直至合格为止。

本发明的有益效果是：

1、本发明中，伺服阀在支撑座上随着运动滑轨移动，高精度相机在气嘴端面和壳体端面上分别取点构造2个平面后计算2个平面间的夹角，可以直接算出气嘴端面和壳体端面，可以直接实现对小尺寸空间角度的测量；

2、本发明采用高精度测量相机，保证重复测量精度在1′以内，可保证伺服阀装配精度的一致性。

3、使用本发明方法测量气嘴端面和壳体端面的夹角若不满足要求，不需要拆下调整后再复测，可以通过调整机构直接在设备上自动进行调整，直至合格。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为伺服阀结构示意图；

图2为气嘴端面与壳体端面角度测量与调整过程的部件安装示意图；

附图标记：

1-高精度相机；2-调整机构；3-支撑座；4-微调转块；5-运动滑轨；6-框架；7-气嘴；8-气嘴端面；9-壳体；10-壳体端面；11-转轴。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

伺服阀由壳体9、框架6、气嘴7、转轴11以及相应的安装轴承组成，如图1。建立空间坐标系，转轴11轴线的方向为X轴，垂直壳体端面10向上为Z轴，Y轴通过右手法则确定。气嘴7安装并固定在转轴11上，转轴11通过轴承安装在框架6和壳体9的组合体内，气嘴7可以随着转轴11在YOZ平面内转动。在不给控制装置指令的自由状态，气嘴7的端面与壳体端面10理论上保持平行；在实际安装过程中，气嘴端面8与壳体端面10存在一定的夹角A。为了保证控制装置性能，应该使夹角A尽可能的小，一般控制在20′以内。夹角A可分为两部分：在YOZ平面的投影角度和在XOZ平面的投影角度。其中在XOZ平面的投影角度与气嘴7和转轴11的装配尺寸有关，气嘴7安装后就不能进行调整。在YOZ平面的投影角度可以通过旋转壳体9与框架6的相对位置进行微调。

现有技术共有两种：

第一种测量和调整伺服阀气嘴装配角度的方法是：制作专用平行度检测工装，直接测量气嘴端面8和壳体端面10的夹角。此种方法简单快速，但精度不高，无法直接得出角度结果，且无法得出角度在XOZ及YOZ平面的投影，对于不合格角度的调整没有指导意义。

第二种测量和调整伺服阀气嘴装配角度的方法是：利用三坐标测量仪在伺服阀的气嘴端面8和壳体端面10上取一定数量的点，构造空间平面来计算夹角值。若夹角不满足要求，则取下伺服阀，根据取点坐标进行相应调整。然后再次将伺服阀安装在三坐标测量仪上进行取点测量，直至测试结果满足要求。此方法的缺点是由于气嘴7尺寸较小，为保证测量精度及保护三坐标测量仪的探针，测量时只能手动取点，无法快速自动测量。同时调整时需要将伺服阀取下微调后再次测量，微调角度只能凭经验进行处理，效率较低。

本发明的要达到的目的是，减小测量误差及测量和调整的时间成本，使得角度能够直接、快速、准确、自动地测量得出，同时根据测量结果可以不取下来对产品直接进行自动调整，提高测量和调整的精度和效率。

针对上述目的，本发明提供了一种测量和调整伺服阀气嘴装配角度的方法，其特点是气嘴端面8与壳体端面10的夹角可直接测量得出，并且可以根据测试结果进行角度自动调整，最终满足要求的角度。且测量精度可达1′以内，保证伺服阀的装配质量。

为了配合本发明的方法，测量和调整伺服阀气嘴装配角度的方法使用的测量和调整装置包括：运动滑轨5、调整机构2和支撑座3；支撑座3通过滑块在运动滑轨5上平动，可以带动伺服阀整体移动，目的在于将伺服阀的气嘴7移动至图像采集设备的正下方；调整机构2固定安装在支撑座3的上；调整机构2上设有微调转块4，微调转块4可以实现最小角度为1′的角度转动，保证了整个装置的调整精度。

伺服阀的框架6与测量和调整装置的微调转块4固定连接，考虑到框架6、转轴11、气嘴7整体固连，通过微调转块4的转动，来带动气嘴7旋转从而实现气嘴端面8和壳体端面10的角度调整；伺服阀的壳体9与支撑座3固定连接；伺服阀的转轴11的轴线与微调转块4的旋转轴11轴线共线。

图像采集设备采用高精度相机1，重复测量的精度为1′，保证了测量的高精度；高精度相机1设置在运动轨道的正上方，因为支撑座3只能沿运动滑轨5运动，不能垂直运动滑轨5运动，将高精度相机1设置在运动轨道的正上方之后，只需要沿运动滑轨5调整支撑座3的位置，即可使气嘴7位于高精度相机1的正下方。高精度相机1垂直运动轨道所在平面拍摄，其他角度在拍摄时会造成近大远小的视觉效果，不利于根据拍摄的内容进行测量。

本发明的测量和调整伺服阀气嘴装配角度的方法具体为：

步骤1、将伺服阀安装在测量和调整装置上，并固定；沿运动轨道移动支撑座3，直至气嘴7位于高精度相机1的正下方。

对伺服阀和测量调整装置进行安装，并调其平面位置，做好测量的准备工作。

步骤2、使用高精度相机1拍摄气嘴端面8，对气嘴端面8进行聚焦，以气嘴端面8的中心为圆心绘制圆形，保证圆形上的点均在气嘴端面8上，在圆周上等距选取8个点，并建立气嘴端面8对应的平面L；并使用高精度相机1拍摄壳体端面10，对壳体端面10进行聚焦，以气嘴端面8的中心为圆心绘制圆形，保证圆形上的点均在壳体端面10上，在圆周上等距选取8个点，并建立壳体端面10对应的平面M。

虽然3个点就能确定一个空间平面，但是考虑到气嘴端面8的尺寸较小，3个距离很近的点确定的平面往往会造成较大的误差，选取更多的点，并保证建立的平面与每个点之间的误差最小，以提高精度；经过反复试实验，当选取8个点时，能够兼具少的测量繁琐程度和较高的精度，即数量少时，误差明显增加，数量更多时，误差变化不大，但测量繁琐程度增加。

步骤3、计算平面L与平面M之间的夹角A；直接通过建立的平面L与平面M根据空间几何计算即可。

步骤4、如果夹角A小于20′，说明该伺服阀的安装合格，复合要求，可以取下伺服阀，结束测量，否则继续进行后续步骤。

步骤5、夹角A在平面YOZ上的投影，计算投影角度B；同样根据空间几何计算即可；夹角A在平面XOZ上的投影的投影角度C，与伺服阀的组装工艺，以及气嘴7和转轴11的装配尺寸有关，气嘴7安装后就不能进行调整。

步骤6、根据角度B的正负确定旋转微调转块4的方向；根据角度B的大小确定旋转微调转块4的角度，旋转微调转块4，带动框架6，框架6带动转轴11，转动带动气嘴7，实现气嘴7姿态的调整；高精度相机1实时拍摄气嘴端面8和壳体端面10，并实时建立平面L’和平面M’，实时计算平面L’和平面M’的夹角A’在平面YOZ上的投影夹角B’，直至投影夹角B’为0，此时夹角A’最小。

步骤7、如果夹角A’小于20′，那么，经过调整后，伺服阀的安装已经合格，复合要求，可以取下伺服阀，结束测量，否则经过调整后，伺服阀的安装还是不合格，不复合要求，可以取下伺服阀，结束测量，重新组装伺服阀，并从步骤1开始重复以上步骤，直至伺服阀合格。

综上所述，本发明实施方式提供了一种测量和调整伺服阀气嘴装配角度的方法，伺服阀在支撑座3上随着运动滑轨5移动，高精度相机1在气嘴端面8和壳体端面10上分别取点构造2个平面后计算2个平面间的夹角，可以直接算出气嘴端面8和壳体端面10，可以直接实现对小尺寸空间角度的测量；本发明采用高精度测量相机，保证重复测量精度在1′以内，可保证伺服阀装配精度的一致性。使用本发明方法测量气嘴端面8和壳体端面10的夹角若不满足要求，不需要拆下调整后再复测，可以通过调整机构2直接在设备上自动进行调整，直至合格。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种测量和调整伺服阀气嘴装配角度的方法，其特征在于，所述测量和调整伺服阀气嘴装配角度的方法用来调整伺服阀的气嘴端面(8)与壳体端面(10)的角度，具体为：

使用图像采集设备拍摄气嘴端面(8)和壳体端面(10)，并建立对应的两个平面；计算求得两个平面的夹角，及所述夹角在垂直于伺服阀转轴(11)轴线的平面内的投影角度；根据投影角度，通过所述调整机构(2)来调整所述气嘴(7)的姿态直至角度小于20′。

2.根据权利要求1所述的测量和调整伺服阀气嘴装配角度的方法，其特征在于，所述测量和调整伺服阀气嘴装配角度的方法使用的测量和调整装置包括：运动滑轨(5)、调整机构(2)和支撑座(3)；

所述支撑座(3)通过滑块在所述运动滑轨(5)上平动；所述调整机构(2)固定安装在所述支撑座(3)的上；所述调整机构(2)上设有微调转块(4)，所述微调转块(4)可以实现最小角度为1′的角度转动。

3.根据权利要求2所述的测量和调整伺服阀气嘴装配角度的方法，其特征在于，所述伺服阀的框架(6)与所述测量和调整装置的微调转块(4)固定连接；所述伺服阀的壳体(9)与所述支撑座(3)固定连接；所述伺服阀的转轴(11)的轴线与所述微调转块(4)的旋转轴(11)轴线共线。

4.根据权利要求3所述的测量和调整伺服阀气嘴装配角度的方法，其特征在于，所述图像采集设备采用高精度相机(1)，重复测量的精度为1′；所述高精度相机(1)设置在所述运动轨道的正上方，并垂直所述运动轨道所在平面拍摄。

5.根据权利要求4所述的测量和调整伺服阀气嘴装配角度的方法，其特征在于，使用图像采集设备拍摄气嘴端面(8)和壳体端面(10)前，沿所述运动轨道移动所述支撑座(3)，直至所述气嘴(7)位于图像采集设备的正下方。

6.根据权利要求5所述的测量和调整伺服阀气嘴装配角度的方法，其特征在于，建立气嘴端面(8)对应的平面时，使用所述图像采集设备对气嘴端面(8)进行聚焦，并选取至少3个点，并建立气嘴端面(8)对应的平面；建立壳体端面(10)对应的平面时，使用所述图像采集设备对壳体端面(10)进行聚焦，并选取至少3个点，并建立壳体端面(10)对应的平面。

7.根据权利要求6所述的测量和调整伺服阀气嘴装配角度的方法，其特征在于，选取点时，气嘴端面(8)对应的平面，以气嘴端面(8)的中心为圆心绘制圆形，保证圆形上的点均在气嘴端面(8)上，在圆周上等距选取8个点；壳体端面(10)对应的平面，以气嘴端面(8)的中心为圆心绘制圆形，保证圆形上的点均在壳体端面(10)上，在圆周上等距选取8个点。

8.根据权利要求7所述的测量和调整伺服阀气嘴装配角度的方法，其特征在于，如果两个平面的夹角小于20′，那么伺服阀无需调整，否则进行气嘴(7)姿态的调整；通过调整机构(2)带动框架(6)，框架(6)带动转轴(11)，转动带动气嘴(7)，来调整投影角度的大小。

9.根据权利要求8所述的测量和调整伺服阀气嘴装配角度的方法，其特征在于，进行气嘴(7)姿态调整时，图像采集设备实时拍摄气嘴端面(8)和壳体端面(10)，并实时建立平面，实时计算投影夹角，直至投影夹角为0，此时计算两个平面的夹角，如果平面夹角小于20′，那么调整后的伺服阀合格，取下伺服阀，否则认为伺服阀不合格，取下伺服阀，拆解后重新进行装配，再进行测量和调整，直至合格为止。