一种对相连的旋转轴进行对中检测和调整的方法及其装置

摘要

本发明公开了一种对相连的旋转轴进行对中检测和调整的方法及其装置。它由两套机械安装卡具、激光发射及反射单元、图像探测单元和数据处理显示单元构成。所述机械安装卡具由卡座、紧固链条、立式固定支架组成；所述激光发射及反射单元由一半导体激光器和一组反射棱镜和倾角计组成；所述图像探测单元由内嵌高速图像处理器的高分辨率摄像系统及其位于其前端的光学成像装置、LED背光灯、蓝牙数据无线发射模块、激光发射器和倾角计组成；所述数据处理显示单元由光斑中心检测和旋转轴对中调整算法处理模块、蓝牙无线接受模块和液晶显示模块组成。本发明具有检测精度高，操作简便的特点，适用于水平或者垂直安装的机械设备可动部件中心的对中检测调整。

主权项

1.一种对相连的旋转轴进行对中检测和调整的方法，其特征是：实施操作步骤如下：(1)、主动旋转轴所在的主动设备经初步调整至水平后固定，在从动旋转轴所在的从动设备的底部设有可调整的前垫脚和后垫脚，在主动旋转轴上安装一个图像探测单元和一个第一激光发射器，在从动旋转轴上安装一个与图像探测单元对应的第二激光发射器和一个将第一激光发射器反射到图像探测单元的反射单元；在主动旋转轴和从动旋转轴上分别设有倾角计；(2)、测量出图像探测单元到第二激光发射器及反射单元之间的距离参数F₃，测量出第二激光发射器及反射单元到从动设备的前垫脚的距离参数F₁和到后垫脚的距离参数F₂；(3)、根据倾角计的指示，调整主动旋转轴和从动旋转轴使之处于相同的任意初始角度位置，启动第一激光发射器和第二激光发射器，第一激光发射器发射的激光经反射单元反射后进入图像探测单元，第二激光发射器直接入射图像探测单元，图像探测单元自动计算并保存所获得的第一激光发射器和第二激光发射器对应激光束的激光光斑坐标参数；(4)、旋转主动旋转轴，同时从动旋转轴也作旋转并保持旋转相同的角度，或采用两旋转轴不旋转，而是旋转第一激光发射器、第二激光发射器及反射单元、图像探测单元；在旋转过程中，图像探测单元自动不断计算当前的第一激光发射器和第二激光发射器对应激光束的激光光斑参数坐标并作保存；主动旋转轴和从动旋转轴的角度或第一激光发射器、第二激光发射器及反射单元、图像探测单元的旋转角度＞30度；(5)、在旋转停止后，数据处理显示单元根据从数据处理显示单元输入的距离位置参数F₁、F₂、F₃和所获得的第一激光发射器和第二激光发射器的激光光斑参数，根据对中检测算法获得从动设备的前后垫脚的调整量L₁、L₂和调整倾角θ，将从动设备的从动旋转轴调整到与主动设备的主动旋转轴对中的位置，所述的对中检测算法原理及计算过程如下：将图像探测单元(2)置于主动旋转轴(4)上，激光发射及反射单元(5)安装于从动旋转轴(6)上；过主动旋转轴(4)作直角坐标系，o为原点，建立x，y，z坐标系，主动旋转轴(4)中心线与z轴重合；图像探测单元(2)可绕o在xoy平面内旋转；同样，过从动旋转轴(6)建立坐标系XYZ，O为坐标原点；激光发射和反射单元(5)在XOY平面内旋转；以图像的中心建立二维图像坐标系x_co_cy_c，单位为pixel；从动旋转轴(6)的Z轴与xoy平面的交点为g₁(x_j1·y_j1，0)；主动旋转轴(4)的z轴与XOY平面的交点为g₂(x_j2，y_j2，0)；当主动旋转轴(4)与从动旋转轴(6)完全对中时，z轴与Z轴相互重合，且有g₁点与o点重合，g₂点与O点重合；在不对中的情况下，若获得了点g₁，g₂的坐标参数，通过在水平方向和竖直方向改变从动旋转轴(6)的前垫脚(9)和后垫脚(8)的垫脚量以完成对中；根据第一倾角计(12)和第二倾角计(20)指示的角度，以任意角度作为起始角度，使图像探测单元(2)和激光发射及反射单元(5)处于同一位置角度；并作测量，在图像坐标系x_co_cy_c下获得两点p₁(x₁，y₁)，p₃(x₃，y₃)；然后旋转一定角度后，又获得两点p₂(x₂，y₂)，p₄(x₄，y₄)；其中第一激光发射器(11)所发激光束对应的光斑坐标对应于点p₁，p₂，第二激光发射器(22)对应的光斑坐标对应于点p₃，p₄；由于以轴心o，O作了轴旋转，因此p₁，p₂点关于g₁点对称，p₃，p₄关于g₂点对称；可以得到：g₁点坐标为：$x_{j1}=\frac{y_2-y_1}{2}$$y_{j1}=\frac{x_2-x_1}{2}$p₁，p₂连线与理想对中状态下的理想连线的夹角：$\alpha =\arcsin \frac{y_2-y_1}{2D}$式中D为p₁，p₂间的距离；g₂点坐标为：$x_{j2}=\frac{y_4-y_3}{2}$$y_{j2}=\frac{x_4-x_3}{2}$p₃，p₄连线与理想对中状态下的理想连线的夹角：$\beta =\arcsin \frac{y_4-y_3}{2d}$式中d为p₃，p₄间的距离；求从动设备(7)的垫脚量：先以调整水平方向上的垫脚量为例；将从动旋转轴(6)的Z轴投影到xoz平面上，M、N分别对应前垫脚(9)和后垫脚(8)，o_c^/为激光发射与反射单元所在位置；g点为g₁点在x轴上的投影；o_c^/，M，N在z轴上的投影分别为j，m，n；过g点作z平行线，根据坐标关系，则有两旋转轴中心线夹角较小，有gJ^/＝F₃，J^/M^/＝F₁，J^/N^/＝F₂；因为则有水平方向：前垫脚量$L_{1x}=M^{/}m-M^{/}M=\frac{y_4-y_3}{2}-\frac{y_4+y_1-y_3+y_2}{{2F}_3}(F_1+F_3)$后垫脚量$L_{2x}=N^{/}n-N^{/}N=\frac{y_4-y_3}{2}-\frac{y_4+y_1-y_3+y_2}{{2F}_3}(F_2+F_3)$水平方向从动设备应调整倾角：θ＝|α-β|同样，将从动旋转轴的Z轴投影到xoy平面上；可推出垂直方向：前垫脚量$L_{1y}=M^{/}m-M^{/}M=\frac{x_4-x_3}{2}-\frac{x_4+x_1-x_3+x_2}{{2F}_3}(F_1+F_3)$$L_{2y}=N^{/}n-N^{/}N=\frac{x_4-x_3}{2}-\frac{x_4+x_1-x_3+x_2}{{2F}_3}(F_2+F_3).$后垫脚量