基于单LD-PSD的激光对中测量数学模型研究.pdfVIP

2012年5月 中国制造业信息化 第41卷 第9期 基于单 LD—PSD的激光对中测量数学模型研究 闫天彦，迟毅林，伍 星，柳小勤 (昆明理工大学机电工程学院，云南 昆明 650093) 摘要：通过对传统对中方法中的百分表法的测量原理进行研究，建立了一种基于单LD—PSD的 激光对中测量数学模型，并对该数学模型的测量原理进行了推导。按照此数学模型，在选取2个 不同的转角、测得PSD上光斑的坐标后，就能够推算出两轴之间的对中偏差，得到两轴之间的相 对位置关系。 关键词：激光对中；百分表法；轴偏差；角偏差 中图分类号：TH123．1 文献标识码 ：A 文章编号：1672—1616(2012)09—0084一O3 工业生产中常将几台单独的机器联结为机组， 偏差[4l。 使之在动力机的带动下完成各种工作。这种机器 间的联结引入了一个十分重要的课题，即必须使 2 台或几台机器的轴对中_l1J。轴对中问题的研究对 于减少机器故障、降低生产成本、提高生产效率有 着十分重要的意义。在 20世纪 80年代初 ，德 国 Pruftechnik公司发明的世界上第一台激光对 中 仪l2J，很好地解决了轴对中的问题，使得对中测量 图1 单表法对 中测量示意图 的精度和效率有了很大的提高。而近年来，随着激 由此可见，百分表对中法是根据百分表测头在 光对中技术的不断发展，激光对中仪在工业生产中 光滑圆柱轴表面形成的轨迹来确定其轴线位置；如 的应用也变得越来越广泛。我国对激光对中仪的 果被测轴为非光滑圆柱表面或存在表面缺陷，该方 研发起步较晚，至今仍未实现标准意义上的激光对 法就可能失效；而触点受力变化会引起百分表支架 中设备国产化，而进 口激光对中仪的价格十分昂 位移，这会影响对中精度。此外，其测量结果受测 贵，故而对激光对中技术的相关研究具有重要价 量人员本身经验的影响，且安装与观测操作不便， 值。 工作效率低。 1．2 测量方式的确定 1 数学模型的建立 激光对中仪的测量原理来 自传统对中方法，由 1．1 传统对 中方法 于是通过激光发射器 (LD)和光电传感器 (PSD)来 传统对中方法是用钢尺、卡尺、百分表等工具 实现数据的采集，与百分表法中采用的钢架和百分 进行接触式测量，百分表法是传统对中方法中应用 表相比，其数据采集过程更加方便、准确，且受外界 最为广泛的一种对中测量方法 3J。图 1为百分表 因素影响较小。参照传统对中方法中的单表法，采 法中的单表法对中测量示意图。百分表通过钢架 取图2所示的单 LD—PSD测量方式。 固定在轴A上，其测头与轴B断面接触。测量时， 以轴 1为基准，对轴 2进行调整，以使两轴对 先保持轴B不动，将轴A转动一周，同时记录百分 中。在整个测量过程中，进行 以下4点假设_l5j：(1) 表在轴A转过90。、180。、270。、360。时的读数；再将 LD与PSD分别通过各 自的支柱固定在两轴上，且 百分表安装在轴 B上，重复上述工作。M 平面上 各 自的支柱分别垂直于两轴的回转轴线，激光束与 所得轨迹会因两轴的对 中状态而发生变化，通过对 轴2的回转轴线平行，PSI)的光敏面与轴 1的回转 轨迹的分析和相应的计算就能够得到两轴的对中 轴线垂直；(2)两轴始终能够保证同步转动；(3)两 收稿 日期：2011一加一12 作者简介：闰天彦(1987一)，男，湖北十堰人，昆明理工