CN206609388U - 测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种测量装置。该测量装置包括：安装部；检测件，检测件可转动地设置在安装部上，并可在被检测物的驱动下转动；检测部，检测部与检测件连接，并测量检测件的转动角度。该测量装置测量效果更好，安装方便，适用范围广。

Description

测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种测量设备，尤其涉及一种测量装置。

背景技术

目前工业控制中，常需要测量一些参量，例如，角度、长度、位置和位移等。比如测量传送带运动的长度，以及设备转过的角度等。

常用的测量方法是激光测距法或光栅测量法。激光测距法存在着激光测距设备价格昂贵，且只能用于测量直线距离，不能用于测量曲线位移或角度的问题。光栅测量法存在着需铺设较大范围的光栅，成本也极高，不适合长距离的测量的问题，而且使用光栅测量法进行测量时，对光栅表面清洁度的要求极高，任何光栅表面的污染，都会导致位移测量错误。

风力发电机组中，上述两种测量方法均不适用。在风力发电机组中，对角度或位移的测量通常采用编码器进行测量。

对于使用变桨轴承的变桨系统，进行叶片桨距角的测量时，使用的是绝对值编码器。这种测量方式存在着使用编码器就必须使用SSI信号测量模块，而使得成本很高的问题。由于变桨轴承的内齿上的编码器的传动比参数中没有减速机减速比，所以计算得出的角度值与主旋编计算的角度值相比，实际精度并不是很高，在一定程度上造成了高成本、低效益的浪费。

而对于使用齿形带传动的变桨系统，由于其传动方式是利用带齿和轮齿啮合以传递运动和动力，而不是齿轮的啮合，所以一般难以对叶片的实际角度进行检测，长期以来，一直只能检测设置在驱动装置上的主编码器的角度，根据主编码器的角度计算理论叶片变桨角度。

然而，由于主编码器安装于驱动电机尾部，即位于驱动装置上，当传动机构出现问题时，例如减速机发生机械故障，或齿形带发生异常的情况下，主编码器转动正常，但风力发电机的实际的叶片角度却没有变化，即被驱动装置实际没有发生动作，这种情况只检测主编码器，是无法检测到故障的。这就造成了检测不准，无法判断是否故障等问题。

在风力发电机组中，除叶片变桨角度需要测量外，风力发电机的偏航系统，也需要对偏航角度进行测量。对于偏航系统的偏航角度的测量，一般是采用编码器、滑动变阻器、或接近开关进行测量；其不足或缺点主要有：

编码器是测量位置精度，抗干扰能力强，但成本也高，批量使用会使成本大幅度增加；

滑动变阻器在很大程度上降低了系统成本，但是滑动变阻器的结构易于发生故障，即滑片在动，而滑动变阻器上的电压值没有变化，导致测量到的角度值没有变化；此外，在偏航启动或停止时，偏航轴承容易发生轻微的振动，这种振动也会通过力传输而影响到滑动变阻器的机械特性；

使用接近开关的方式进行测量，成本低，安装方便，但是使用接近开关进行角度测量，一般是通过轴承的齿轮去触发接近开关；一方面接近开关的感应距离较短，使得接近开关的传感面容易粘上齿轮润滑油，使接近开关失效。另一方面，由于接近开关的感应距离较短，对传动设备表面的平滑度要求也较高。此外，还存在着滑动变阻器设备或接近开关脱落后，系统不能检测到的问题。

实用新型内容

本实用新型的实施例提供一种测量装置，以解决现有技术中测量效果不好的问题。

为达到上述目的，本实用新型的实施例提供一种测量装置，其包括：安装部；检测件，检测件可转动地设置在安装部上，并可在被检测物的驱动下转动；检测部，检测部与检测件连接，并检测检测件的转动角度。

进一步地，安装部包括固定座、承载座和弹性结构，承载座设置在固定座上，且承载座和固定座之间连接有弹性结构，弹性结构用于驱动承载座相对固定座运动，检测件可转动地设置在承载座上。

进一步地，固定座上设置有滑槽，承载座的安装端可移动地设置在滑槽内，弹性结构设置在滑槽内并与承载座的安装端连接；或，承载座通过调节轴可转动地设置在固定座上，弹性结构的第一端连接在承载座上，弹性结构的第二端连接在固定座上。

进一步地，检测件与被检测物接触的表面设置有增摩擦结构。

进一步地，检测件包括检测球，检测球上设置有至少一组安装槽组，安装槽组包括设置在检测球的第一直径两端的安装槽，安装部包括与安装槽一一对应设置的支撑球，支撑球的至少一部分设置在安装槽内，检测球与支撑球转动连接。

进一步地，检测部还包括监测检测件位置的检测电路，检测电路的至少一部分设置在检测件上，当检测件脱落时，检测电路断开。

进一步地，检测部包括：触发结构，触发结构设置在检测件上，并随检测件运动；感应结构，感应结构设置在安装部上，触发结构随检测件转动至感应结构的感应范围时触发感应结构。

进一步地，检测件包括检测球时，触发结构包括导电贴片，导电贴片设置在检测球的表面，感应结构包括感应电路，导电贴片随检测球转动至与感应电路接触时，感应电路接通；或者/并且触发结构包括触发挡块，感应结构包括接近开关。

进一步地，被检测物包括传动装置，检测部还包括控制器，传动装置与检测件连接，并驱动检测件转动，控制器与检测件连接，并根据检测件的转动角度确定传动装置的位移、或转动角度。

进一步地，触发结构为两个，且间隔地设置在检测件的外周上，两个触发结构与检测件的中心的连线构成的夹角不等于180°，感应结构为两个，且间隔地设置在安装部上。

本实用新型的实施例的测量装置通过检测件与被检测物接触进行传动，从而使检测件随被检测物的移动或转动而转动，通过检测部获取检测件的转动圈数或角度从而能够准确获得被检测物的转动角度或移动位移，避免了间接检测的不准确性。

附图说明

图1为本实用新型的实施例的测量装置与被检测物配合的结构示意图；

图2为本实用新型的实施例一的测量装置的结构示意图；

图3为本实用新型的实施例二的测量装置的结构示意图；

图4为本实用新型的实施例的测量装置进行方向测量的示意图。

附图标记说明：

10、安装部；11、固定座；111、滑槽；12、承载座；13、弹性结构；14、调节轴；15、支撑球；20、检测件；21、增摩擦结构；31、触发结构；32、感应结构；80、固定物；90、被检测物。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例的测量装置进行详细描述。

实施例一

如图1至图3所示，根据本实用新型的实施例，提供一种测量装置，测量装置包括安装部10、检测件20和检测部。其中，安装部10用于承载其他部件。检测件20可转动地设置在安装部10上，并可在被检测物90的驱动下转动。检测部与检测件20连接，并检测检测件20的转动角度。本测量装置能够测量被检测物90的转动角度、位移等参量。检测件20与被检测物90配合，当被检测物90转动或移动时，由于摩擦力作用，使得检测件20转动。检测部能够确定检测件20的转动角度，根据转动角度和传动关系可以得出被检测物90的转动角度或位移量。该测量装置通过与被检测物90接触，并被检测物90驱动进行角度或位移等检测，确保检测的准确性和及时性，当被检测物90由于故障而无动作时，测量装置能够防止误检。例如，现有技术中通过检测驱动件的转动角度或位移间接计算被检测物90的转动角度和位移，这种间接检测的方式存在着驱动件与被检测物90之间的传动结构故障时，被检测物90未动作，但无法检测出的问题。本测量装置很好地避免了这一问题。

该测量装置能够应用至任何需要进行角度、位移等参量测量的领域或环境中，尤其适合应用于风力发电机组领域，对风力发电机组的叶片变桨角度和风机偏航角度进行测量。

下面以对风力发电机组的叶片变桨角度进行测量为例对角度或位移检测的原理进行说明：

如图1所示，进行叶片变桨角度测量时，测量装置可以固定在固定物80上。检测件20与叶片根部接触。当叶片转动时，由于摩擦力的作用，检测件20随叶片转动，检测部通过检测检测件20的转动圈数或转动角度就可以计算出叶片转动角度，从而检测出变桨角度。

如图2所示，在本实施例中，测量装置的安装部10包括固定座11、承载座12和弹性结构13。承载座12设置在固定座11上，且承载座12和固定座11之间连接有弹性结构13，弹性结构13可驱动承载座12相对固定座11运动，检测件20可转动地设置在承载座12上。

固定座11可以用于与固定物80连接，从而将测量装置固定在需要的位置。固定座11的材质、形状和体积等可以根据实际使用环境和需求确定。固定座11可以是但不限于板状等。固定座11的材质可以是但不限于钢材、塑料等。

承载座12位置可调节地设置在固定座11上，其作用一方面用于承载检测件20和其他结构，另一方面可以随检测件20一起移动，从而调节检测件20与被检测物90的相对位置，以适应被检测物90和/或检测件20表面的凸起和/或凹槽，确保检测件20能够很好地与被检测物90配合。承载座12的材质、形状和体积等可以根据实际使用环境和需求确定。承载座12可以是但不限于板状，块状等。承载座12的材质可以是但不限于钢材、塑料等。

弹性结构13用于给承载座12施力，以确保检测件20能够与被检测物90接触，从而确保可靠传动。弹性结构13可以是但不限于弹簧等结构。

具体地，如图2所示，固定座11上设置有滑槽111。承载座12的安装端可移动地设置在滑槽111内。弹性结构13设置在滑槽111内并与承载座12的安装端连接。以应对检测件20与被检测物90表面轻微的凹凸不平，以及检测件20的磨损等情况。比如被检测物90表面出现轻微的凸起，那么在弹性结构13的弹力作用下，当检测件20转过凸起位置时，会自动回缩，当检测件20转过凸起位置后，再自动回到正常位置。

再例如，当检测件20受被检测物90的驱动而转动时，若检测件20的表面和/或被检测物90的表面存在凸起，检测件20和承载座12沿滑槽111移动，在保证检测件20与被检测物90接触的前提下，避免凸起影响两者相对运动。若检测件20的表面和/或被检测物90的表面存在凹槽，在弹性结构13的作用下能够保证检测件20与被检测物90的接触，从而保证传动可靠性。

如图2所示，为了增大检测件20与被检测物90之间的摩擦力，从而提高传动可靠性，在检测件20与被检测物90接触的表面设置有增摩擦结构21。例如，若检测件20包括滚轮，则在滚轮的周面(与被检测物90接触的表面)上设置花纹或凹凸结构，以增加粗糙度，从而增大摩擦力。

在本实施例中，检测件20可以包括滚轮或者检测球，或者其他能够实现传动和检测的结构。如图2所示，以检测件20包括滚轮为例，滚轮通过转轴可转动地设置在承载座12上。被检测物90为齿轮时，为了避开齿轮润滑油的影响，可以将滚轮安装到齿轮的侧面。

检测部包括控制器、触发结构31和感应结构32。其中，触发结构31设置在检测件20上，并随检测件20运动。感应结构32设置在安装部10上。触发结构31随检测件20转动至感应结构32的感应范围时触发感应结构32。这样感应结构32就可以检测检测件20转动的角度或圈数。根据测量需求，可以将检测件20的直径尽量减小，从而提高检测精度。

具体地，触发结构31可以是触发挡块(金属贴片或金属挡块)，其安装于滚轮上，并随滚轮转动。感应结构32可以是传感开关(接近开关)，用于感应触发挡块，并由触发挡块触发电信号。信号导线用于为传感开关提供工作电源，并将传感开关的信号反馈给控制器(图中未示出)(控制器与检测件20连接，并根据检测件20转动角度确定传动装置的位移或者转动角度)。

传感开关和触发挡块的数量可以根据实际需要确定。一个传感开关可以和一个触发挡块组成一组，也可以多个触发挡块与一个传感开关组成一组，也可以一个触发挡块和多个传感开关组成一组。同一组传感开关和触发挡块设置在滚轮的同一侧。可以仅在滚轮的一侧设置传感开关和触发挡块，也可以在滚轮的两侧设置传感开关和触发挡块。

进行角度、位移测量装置的测量原理为：假设检测件20(滚轮)的直径为d1，则滚轮每转动一周，被检测物90移动的距离或转动的弧长(设为S)为：

S＝d1*π

如果被检测物90为转动结构，需要测量转过的角度值，则只需知道被检测物90的直径d2即可，即滚轮每转动一周，被检测物90转过的角度值(设为a)为：

a＝S*360/d2*π

根据这两个公式，控制器就能计算得出被检测物90的角度值或位移值。

优选地，检测部还包括检测检测件20位置的检测电路，检测电路的至少一部分设置在检测件20上，当检测件20脱落时，检测电路断开。

优选地，该测量装置还可以用于检测转动方向，如图4所示，触发结构31为两个，且间隔地设置在检测件20的外周(同一旋转平面)上，两个触发结构31与检测件20的中心的连线构成的夹角不等于180°，感应结构32为两个，且间隔地设置在安装部10上。

感应结构32分别用于信号检测，控制器通过判断感应结构32的信号，对检测件20转过的圈数和方向进行判断。转动方向的判断方式为：

控制器检测两个感应结构32的信号，当两个感应结构32均接收到信号后，控制器将信号方向计数状态清零，等待重新计数。以检测件20顺时针转动为例，当左侧触发结构31转到右侧感应结构32的位置时，右侧感应结构32触发，右侧感应结构32的信号方向计数值计为1；当右侧触发结构31转动到右侧感应结构32的位置时，右侧感应结构32触发，右侧感应结构32的信号方向计数值计为2。

同理，检测件20转动过程中，左侧的感应结构32也同样被触发和计数。

两个感应结构32的信号方向计数都变为2时，控制器将计数状态清零，等待重新计数。

检测件20再次转动时，两个触发结构31依次转过两个感应结构32，两个感应结构32的计数均为1，当两个触发结构31转出两个感应结构32的感应范围后，如果检测件20是顺时针转动，则左侧的触发结构31在转动的前方这种情况下，首先触发右侧的感应结构32。那么可判断此时为顺时针转动。如果检测件20是逆时针转动，则右侧触发结构31在转动的前方，这种情况下，首先触发左侧感应结构32，那么可判断此时为逆时针转动。

同时，控制器对感应结构32转过的圈数进行累加计数，用于统计转过的圈数。

该测量装置安装方便，不受配合表面平滑度的影响，尤其对于齿轮传动系统，可以避开齿轮的齿面安装在齿轮的侧面，从而避免齿轮润滑油对测量装置的影响。

实施例二

在本实施例中，测量装置的结构与实施例一中的测量装置的结构大体相同，区别具体如下：

如图3所示，本实施例的安装部10的结构与实施例一的安装部10的结构略有不同。本实施例的安装部10的固定座11固定在固定物80上。承载座12通过调节轴14可转动地设置在固定座11上，弹性结构13的第一端连接在承载座12上，弹性结构13的第二端连接在固定座11上。调节轴14为固定座11和承载座12两部分的连接轴，弹性结构13用于对承载座12提供弹性支撑力，以应对被检测物90和检测球表面的凹凸不平，以及检测球磨损等情况。比如被检测物90表面出现轻微的凸起，那么在弹性结构13的弹力作用下，当检测球转过凸起位置时，会使检测球、承载座12自动回缩，当检测球转过凸起位置时，再自动回到正常位置。这样通过承载座12绕调节轴14的转动能够适应检测球和/或被检测物90配合面上的凸起和/或凹槽。该安装部10的作用和效果与实施例一的安装部10的作用和效果相同在此不再赘述。

本实施例中的检测件20与安装部10的配合也与实施例一不同。在本实施例中，检测件20包括检测球，检测球上设置有至少一组安装槽组，安装槽组包括设置在检测球的第一直径(在生产时，可以选择检测球的任一直径作为第一直径，换而言之，一组安装槽组所对应的直径均可称为第一直径，若存在多个安装槽组的情况下，每个安装槽组对应的直径均可以称为第一直径)两端的安装槽(安装槽可以是球形或半球形等结构的凹槽)，安装部10包括与安装槽一一对应设置的支撑球15，支撑球15的至少一部分设置在安装槽内，且检测球与支撑球15转动连接。换而言之，在承载座12上固定设置有两个支撑球15，支撑球15的至少一部分(如一半)位于相应的安装槽内。当被检测物90运动时，检测球被驱动而转动，检测球与支撑球15之间可以相对转动连接。

优选地，在本实施例中，检测部的触发结构31包括导电贴片，例如金属贴片，其位于检测球不与被检测物90接触的球面(如图3所示，在检测球转动过程中，与检测球的第一直径垂直的直径所组成表面与被检测物90接触)上，并随检测球转动。

感应结构32包括感应电路，感应电路设置在承载座12上，且供有24V低压电。其侧面顶端的线路为断开状态，即常态下感应电路为断开状态，当导电贴片转动到接触感应电路的位置时，由导电贴片接通感应电路，将信号反馈到控制器。

为了能够及时获知检测球脱落，在检测球与转动面垂直的直径(即第一直径)内，可以设置金属材料，并在两侧的支撑球15上连接低压(例如24V)供电，即检测球安装到支撑球15上后，该24V回路接通，并将信号反馈给控制器，用于获知检测球是否脱落。

本实施例的测量装置弹性结构13在安装部10的外部，更容易安装和维护。检测球为球形结构，与支撑球15的接触面积减小，转动时的摩擦力更小，使系统工作的可靠性更高，且部件也更容易选型和制造。

需要说明的是，实施例一与实施例二中功能相似的结构可以互相置换形成新的测量装置。例如，在实施例二的安装部10上通过转轴安装滚轮状的检测件20。

本实用新型的测量装置具有如下效果：

本测量装置能够可靠高效地对被检测物进行角度和/或位移等的测量，以及转动方向等。

通过在检测件(或检测件的固定轴)上设置低压(例如24V)导电线路，能够检测测量装置是否正常。

安装部包括有弹性结构，可以应对表面不平滑的情况；对平滑度无要求。

由于采用了滚轮或检测球方式，所以可安装在齿轮侧面(例如风力发电机的变桨轴承、偏航轴承、齿形带传动装置等)，不会受到齿轮润滑油油污的影响。

改造简单，成本低，只需要使测量装置与被检测物接触即可。适用性广，可适用转动装置、平移装置等各种传动设备上。

由于滚轮或检测球的直径可以尽量小，所以测量装置的测量精度较高。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种测量装置，其特征在于，包括：

安装部(10)；

检测件(20)，所述检测件(20)可转动地设置在所述安装部(10)上，并在被检测物(90)的驱动下转动；

检测部，所述检测部与所述检测件(20)连接，并检测所述检测件(20)的转动角度。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述安装部(10)包括固定座(11)、承载座(12)和弹性结构(13)，所述承载座(12)设置在所述固定座(11)上，且所述承载座(12)和所述固定座(11)之间连接有所述弹性结构(13)，所述弹性结构(13)用于驱动所述承载座(12)相对所述固定座(11)运动，所述检测件(20)可转动地设置在所述承载座(12)上。

3.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，所述固定座(11)上设置有滑槽(111)，所述承载座(12)的安装端可移动地设置在所述滑槽(111)内，所述弹性结构(13)设置在所述滑槽(111)内并与所述承载座(12)的安装端连接；或，

所述承载座(12)通过调节轴(14)可转动地设置在所述固定座(11)上，所述弹性结构(13)的第一端连接在所述承载座(12)上，所述弹性结构(13)的第二端连接在所述固定座(11)上。

4.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述检测件(20)与所述被检测物(90)接触的表面设置有增摩擦结构(21)。

5.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述检测件(20)包括检测球，所述检测球上设置有至少一组安装槽组，所述安装槽组包括设置在所述检测球的第一直径两端的安装槽，所述安装部(10)包括与所述安装槽一一对应设置的支撑球(15)，所述支撑球(15)的至少一部分设置在所述安装槽内，所述检测球与所述支撑球(15)转动连接。

6.根据权利要求1或5所述的测量装置，其特征在于，所述检测部还包括监测所述检测件(20)位置的检测电路，所述检测电路的至少一部分设置在所述检测件(20)上，当所述检测件(20)脱落时，所述检测电路断开。

7.根据权利要求1或5所述的测量装置，其特征在于，所述检测部包括：

触发结构(31)，所述触发结构(31)设置在所述检测件(20)上，并随所述检测件(20)运动；

感应结构(32)，所述感应结构(32)设置在所述安装部(10)上，所述触发结构(31)随所述检测件(20)转动至所述感应结构(32)的感应范围时触发所述感应结构(32)。

8.根据权利要求7所述的测量装置，其特征在于，所述检测件(20)包括检测球时，所述触发结构(31)包括导电贴片，所述导电贴片设置在所述检测球的表面，所述感应结构(32)包括感应电路，所述导电贴片随所述检测球转动至与所述感应电路接触时，所述感应电路接通；

或者/并且所述触发结构(31)包括触发挡块，所述感应结构(32)包括接近开关。

9.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述被检测物(90)包括传动装置，所述检测部还包括控制器，所述传动装置与所述检测件(20)连接，并驱动所述检测件(20)转动，所述控制器与所述检测件(20)连接，并根据所述检测件(20)的转动角度确定所述传动装置的位移、或转动角度。

10.根据权利要求7所述的测量装置，其特征在于，所述触发结构(31)为两个，且间隔地设置在所述检测件(20)的外周上，两个所述触发结构(31)与所述检测件(20)的中心的连线构成的夹角不等于180°，所述感应结构(32)为两个，且间隔地设置在所述安装部(10)上。