一种精密轴系径向回转精度激光测量系统及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108106559A(43)申请公布日2018.06.01(21)申请号201711450309.0(22)申请日2017.12.27(71)申请人西安电子科技大学地址710071陕西省西安市太白南路2号西安电子科技大学(72)发明人章云董洋雷伟涛陈贵敏(74)专利代理机构西安吉盛专利代理有限责任公司61108代理人张超(51)Int.Cl.G01B11/24(2006.01)G01B11/00(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称一种精密轴系径向回转精度激光测量系统及方法(57)摘要本发明公开了一种精密轴系径向回转精度激光测量系统及方法，该测量系统由转子振动平台、光源连接与发射部分、光学信息测量部分以及径向回转精度激光测量方法组成，在光源连接与发射部分设计了一种联轴器装置，将转轴、光源以及电源连为一体，实现转轴和激光头连接、紧固以及对心；测量部分采用位置敏感探测器进行光信号的采集，以便获得转轴的回转精度信息。本发明能够方便、快速、准确测量转轴回转精度，克服了以往测量系统中回转精度易受被测件形状轮廓误差影响的缺点，相比于传统的回转精度测量系统，能够实现回转精度的快速测量与处理，并且具有更高的精确度以及抗干扰性。CN108106559ACN108106559A权利要求书1/2页1.一种精密轴系径向回转精度激光测量系统，包括支撑底座(1)，其特征在于，所述支撑底座(1)上固定有电机(2)，所述电机(2)的输出轴通过第一联轴器(5)与转轴(6)的左端连接，所述转轴(6)通过轴承(7)架设于所述支撑底座(1)上，转轴(6)的右端通过第二联轴器(8)与激光头连接，同时，所述第二联轴器(8)将转轴(6)与激光头对中，以确保在转轴(6)旋转过程中激光头与转轴(6)紧密结合且不会发生倾斜及不对中现象；所述激光头沿转轴(6)的中心轴向右发射激光，所述支撑底座(1)上位于激光头右侧设有位置敏感探测器，所述激光头发射的激光垂直照射到该位置敏感探测器的探测面上，将转轴(6)的振动信号转化为位置敏感探测器采集到的光信号；所述位置敏感探测器与数字采集卡(11)信号连接，数字采集卡(11)与上位机(9)信号连接，激光头发射的激光束照射到位置敏感探测器的探测面中心，位置敏感探测器将采集到的光信号传送给数字采集卡(11)，转化为电信号后发送至上位机，进而从上位机(9)得到振动数据；所述激光头与供电电池电连接。2.如权利要求1所述的一种精密轴系径向回转精度激光测量系统，其特征在于，所述第二联轴器(8)包括轴体(13)，所述轴体(13)的左端开设有用于套接所述转轴(6)右端的圆柱状凹槽，且轴体(13)左端的侧壁上设有将转轴(6)和轴体(13)紧固在一起的顶紧螺栓(12)；所述轴体(13)的右端开设有用于插入所述激光头的激光头插孔(16)，所述轴体(13)右端的侧壁上沿其周向开设有多个定位螺孔，各定位螺孔内均螺纹连接有一微调螺栓(15)，该多个微调螺栓(15)用于将激光头固定于激光头插孔(16)内，并用于激光头对中时的微调；所述轴体(13)的中部开设有电池槽(14)，所述电池槽(14)用于安装对激光头提供工作电源的供电电池。3.如权利要求1所述的一种精密轴系径向回转精度激光测量系统，其特征在于，所述电机(2)通过电机底座和电机固定架(4)固定在支撑底座(1)上，其中电机底座固定于支撑底座(1)上，电机固定架(4)固定于电机底座上。4.如权利要求1所述的一种精密轴系径向回转精度激光测量系统，其特征在于，所述支撑底座(1)上等间隔开设有标准螺纹孔，以便电机(2)、轴承(7)沿转轴(6)的纵向方向对齐固定于支撑底座(1)上。5.如权利要求1所述的一种精密轴系径向回转精度激光测量系统，其特征在于，所述轴承(7)通过轴承座设于所述支撑底座(1)上。6.如权利要求1所述的一种精密轴系径向回转精度激光测量系统，其特征在于，所述位置敏感探测器通过探测器支架(10)固定于支撑底座(1)上。7.一种精密轴系径向回转精度激光测量方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、低速旋转转轴，同时采集激光光束在位置敏感探测器上的信息，利用微调螺栓(15)调整激光头的安装位置，使激光光束与转轴回转中心重合；步骤二、将转子振动平台运行至某一稳定转速，采集位置敏感探测器信号，通过灵敏度换算得到未经修正的径向回转精度信息；步骤三、根据转子振动平台的几何参数，包括轴承位置、转轴长度、转轴半径，构建转子系统动力学模型，进而计算转子在该转速下的振动响应，得到激光光源处的转子振动曲线的斜率；步骤四、根据步骤三中得到的转轴末端的转子振动曲线的斜率以及转轴末端与位置敏感探测器之间的直线距离，计算得到位置敏感探测器中