CN111307073B - 一种测量旋变定子与转子同轴度偏差的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种测量旋变定子与转子同轴度偏差的装置，包括安装旋转变压器定子的旋变定子支架、安装旋转变压器转子的旋变转子支架和扫描相机，所述旋变转子支架与所述旋转变压器转子相对固定且可同步旋转，所述扫描相机通过相机支架安装在所述旋变转子支架顶部，且其摄像头竖直朝向旋转变压器转子与所述旋转变压器定子之间的气隙。有益效果在于：通过采用非接触式测量方案，不仅提高了测量效率，也解决了传统接触式测量方法因工件表面凹凸不平而造成的测量误差；通过扫描相机直接测量旋转变压器定子内缘和转子外缘间气隙的宽度，得到的同轴度偏差值较传统的测量定子外缘与转子轴心的间接测量方法精度更高，适用性更好。

Description

一种测量旋变定子与转子同轴度偏差的装置
技术领域
本发明涉及自动化检测技术领域，具体涉及一种测量旋变定子与转子同轴度偏差的装置。
背景技术
旋转变压器由定子和转子两部分组成，两者的同轴度偏差会导致旋变定子与转子之间的气隙不均匀，从而对测试精度产生较大影响。因此要提高旋转变压器的安装精度，势必需要对旋变定转子的气隙均匀性提出更高要求。
由于定子与转子之间的气隙尺寸只有零点几毫米，由于测量工具所限，无法直接测量该气隙的同轴度，因此现有的测量方法基本都是测量旋变定子外缘与转子轴心的同轴度偏差。由于旋变的定子和转子都有加工偏差，因此以该测量方法测得的同轴度值不是定子和转子的实际同轴度值，而是包含了旋变定子、转子加工偏心误差值，也无法准确推断出定子与转子的实际气隙，所以从测量原理上讲，这是非常不严谨的。基于上述原因，申请人提出一种自动化的直接精密测量旋转变压器定子内缘与转子外缘间气隙尺寸并计算其同轴度的方案。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种测量旋变定子与转子同轴度偏差的装置，本发明提供的诸多技术方案中优选的技术方案具有：通过采用微距镜头在转子旋转过程中对转子和定子之间的间隙(即气隙)进行扫描，由于采用微距镜头，同等像素(分辨率)下可以大大提高间隙宽度的测量精度，且非接触式测量具有适用性好等技术效果，详见下文阐述。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供的一种测量旋变定子与转子同轴度偏差的装置，包括安装旋转变压器定子的旋变定子支架、安装旋转变压器转子的旋变转子支架和扫描相机；所述旋变转子支架与所述旋转变压器转子相对固定且可同步旋转；所述扫描相机通过相机支架安装在所述旋变转子支架顶部，且其摄像头竖直朝向旋转变压器转子与所述旋转变压器定子之间的气隙；与所述扫描相机连接的视觉处理系统，所述视觉处理系统包括：视觉软件，所述视觉软件用于对扫描相机随旋变转子支架旋转过程中拍摄的所述气隙进行长度测量，并绘制在X/Y平面坐标系上，计算得到X轴和Y轴坐标方向上所述气隙尺寸偏差；根据所述气隙长度信息与转子外圆半径R得到定子内缘到圆心的尺寸与角度的关系，拟合计算得到定子内缘相对于转子气隙外缘圆心坐标的偏差量Δx和Δy；Δx为定子内缘与转子外缘圆心在x轴方向的偏差，Δy为两者在y轴方向上的偏差。
作为优选，所述扫描相机连接有视觉处理系统，该视觉处理系统内安装有视觉软件，该视觉软件用于对扫描相机随旋变转子支架旋转过程中拍摄的所述气隙进行长度测量。
作为优选，所述相机支架包括水平部和竖直部，所述水平部与所述竖直部相互垂直，所述竖直部底端与所述旋变转子支架固定连接。
作为优选，所述水平部与所述竖直部可沿水平相对滑动，也可沿竖直方向滑动；且两者的连接处设置有固定两者相对位置的固定装置。
作为优选，所述扫描相机安装于所述水平部的端部。
作为优选，所述扫描相机为CCD、CMOS、激光、红外扫描其中一种技术的平面成像。
综上，本发明的有益效果在于：
1、采用微距镜头的扫描相机，在转子旋转过程中对气隙尺寸进行扫描，可提高同轴度测量的分辨率和精度，比如微距视野宽度为1mm时，采用1000线分辨率的相机可以得到1μm的分辨率，而传统视觉识别方法无法进行微距测量，拍摄范围往往达到100mm以上，导致实际分辨率仅为0.1mm以上，因而无法满足气隙宽度测量的分辨率和精度要求。
2、通过采用视觉而非接触的测量方案，不仅提高了测量效率，且避免了传统接触式测量方式因工件表面凹凸不平造成的误差或无法测量的问题，也解决了传统接触式测量方法无法直接测量的问题；
3、通过扫描相机直接测量旋转变压器定子内缘和转子外缘间气隙的宽度，得到的同轴度偏差值较传统的测量方法精度更高，且可适应不同型号旋转变压器的测量，适用性好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明转子旋转一周对应的气隙的二维坐标图；
图3是本发明转子圆心和定子拟合圆心的对比图。
附图标记说明如下：
1、旋变定子支架；2、气隙；3、旋变转子支架；4、相机支架；5、扫描相机。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
参见图1所示，本发明提供了一种测量旋变定子与转子同轴度偏差的装置，包括安装旋转变压器定子的旋变定子支架1、安装旋转变压器转子的旋变转子支架3和扫描相机5旋变转子支架3与旋转变压器转子相对固定且可同步旋转，扫描相机5通过相机支架4安装在旋变转子支架3顶部，且其摄像头竖直朝向旋转变压器转子与旋转变压器定子之间的气隙2，通过扫描相机5在旋变转子支架3旋转过程中，直接拍摄气隙2的图像信息，得到不同角度(或位置)下气隙2的长度值，经计算可得到不同角度下的同轴度偏差。
扫描相机5连接有视觉处理系统，该视觉处理系统内安装有视觉软件，该视觉软件用于对扫描相机5随旋变转子支架3旋转过程中拍摄的气隙2的图像分析，完成其长度的测量，从而得到不同角度下气隙2的尺寸，如果把它绘制在X/Y平面坐标系上，则如图2所示，而后再将气隙2的长度信息加上转子外圆半径R得到定子内缘到圆心的尺寸与角度的关系，通过拟合计算得到定子内缘相对于转子气隙外缘圆心坐标的的偏差量Δx和Δy，如图3所示，其中Δx为定子内缘与转子外缘圆心在x轴方向的偏差，Δy为两者在y轴方向上的偏差，将Δx和Δy导入自动或手动微调平移机构，调整旋转变压器定子和转子的相对位置，即可修正定子在x、y水平平面的圆心偏差，从而实现旋转变压器定、转子的同轴度修正；扫描相机5为CCD、CMOS、激光、红外扫描其中一种技术的平面成像；
相机支架4包括水平部和竖直部，水平部与竖直部相互垂直，竖直部底端与旋变转子支架3固定连接；水平部与竖直部可沿水平相对滑动，也可沿竖直方向滑动；且两者的连接处设置有固定两者相对位置的固定装置；扫描相机5安装于水平部的端部，通过调节水平部与竖直部的配合位置，可调节扫描相机5的位置，从而适应不同大小的旋转变压器的检测工作，提高设备的适用性。
采用微距镜头的扫描相机5，在转子旋转过程中对气隙2进行扫描，可提高同轴度测量的分辨率和精度，比如微距视野宽度为1mm时，采用1000线分辨率的相机可以得到1μm的分辨率，而传统视觉识别方法无法进行微距测量，需要拍摄范围视野宽度往往达到100mm以上，导致实际尺寸分辨率仅为0.1mm，因此相比传统的扫描测量方法，微距镜头的扫描分辨率提升了100倍以上；通过采用非接触式测量，不仅提高了测量效率，且可以避免传统接触式测量因工件表面凹凸不平造成的误差；通过直接测量旋转变压器定子内缘和转子外缘，计算出的同轴度偏差较传统的测量方法精度更高，且可适应不同型号旋转变压器的测量，通用性好。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种测量旋变定子与转子同轴度偏差的装置，其特征在于，包括：
安装旋转变压器定子的旋变定子支架(1)、安装旋转变压器转子的旋变转子支架(3)和扫描相机(5)；
所述旋变转子支架(3)与所述旋转变压器转子相对固定且可同步旋转；
所述扫描相机(5)通过相机支架(4)安装在所述旋变转子支架(3)顶部，且其摄像头竖直朝向旋转变压器转子与所述旋转变压器定子之间的气隙(2)；
与所述扫描相机(5)连接的视觉处理系统，所述视觉处理系统包括：
视觉软件，所述视觉软件用于对扫描相机(5)随旋变转子支架(3)旋转过程中拍摄的所述气隙(2)进行长度测量，并绘制在X/Y平面坐标系上，计算得到X轴和Y轴坐标方向上所述气隙(2)尺寸偏差；根据所述气隙(2)长度信息与转子外圆半径R得到定子内缘到圆心的尺寸与角度的关系，拟合计算得到定子内缘相对于转子气隙外缘圆心坐标的偏差量Δx和Δy；Δx为定子内缘与转子外缘圆心在x轴方向的偏差，Δy为两者在y轴方向上的偏差。
2.根据权利要求1所述一种测量旋变定子与转子同轴度偏差的装置，其特征在于：所述相机支架(4)包括水平部和竖直部，所述水平部与所述竖直部相互垂直，所述竖直部底端与所述旋变转子支架(3)固定连接。
3.根据权利要求2所述一种测量旋变定子与转子同轴度偏差的装置，其特征在于：所述水平部与所述竖直部可沿水平相对滑动，也可沿竖直方向滑动；且两者的连接处设置有固定两者相对位置的固定装置。
4.根据权利要求3所述一种测量旋变定子与转子同轴度偏差的装置，其特征在于：所述扫描相机(5)安装于所述水平部的端部。
5.根据权利要求1所述一种测量旋变定子与转子同轴度偏差的装置，其特征在于：所述扫描相机(5)为CCD、CMOS、激光、红外扫描其中一种技术的平面成像。
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