速转动，两台图像检测装置分别对基准标记环的 可识别特征线和比较标记环的可识别特征线进行拍照；
[0034]步骤2.4、计算机以200ms的采样周期触发两台图像检测装置拍摄图片，并采集图 片，图片的尺寸是图像读取窗口的尺寸，将图片高度均分为10个小格，利用图片中可识别特 征线与图片底部的距离，即与图像读取窗口底部的距离，对基准标记环的可识别特征线和 比较标记环的可识别特征线进行定位，并与已存储的长度信息和图片比较，利用可识别特 征线对应的横向坐标刻度分别得到基准标记环读数和比较标记环读数，比较两个读数，若 两个读数相同，则进行步骤3;若两个读数不同，则停机调整基准标记环的检测校正线和比 较标记环的检测校正线的相对位置后，返回步骤2.1，直至两个读数相同为止。
[0035]步骤3、在传动轴负载状态下，两台图像检测装置分别对基准标记环的可识别特征 线和比较标记环的可识别特征线进行拍照；
[0036] 步骤4、计算机以200ms的采样周期触发两台检测装置拍摄图片，并采集图片，将图 片高度均分为若干个小格，利用图片中可识别特征线与图片底部的距离，对基准标记环的 可识别特征线和比较标记环的可识别特征线进行定位，并与已存储在计算机内的长度信息 和图片比较，利用可识别特征线对应的横向坐标刻度分别得到基准标记环读数和比较标记 环读数，如图3所示，可识别特征线的长度为8毫米，对应横向坐标刻度为4,可识别特征线位 于距图片底部，即图像读取窗口底部第5小格中间位置，约为0.45毫米，所以比较标记环读 数为4.45毫米；
[0037] 步骤5、当传动轴顺时针旋转时，若比较标记环读数大于基准标记环读数，则利用 比较标记环读数减去基准标记环读数得到扭转弧长若比较标记环读数小于基准标记 环读数，则利用比较标记环读数加上横向坐标刻度最大值20再减去基准标记环读数得到扭 转弧长A'B，扭转弧长设定为正值；当传动轴逆时针旋转时，若比较标记环读数小于基准标 记环读数，则利用基准标记环读数减去比较标记环读数得到扭转弧长，若比较标记环读数 大于基准标记环读数，则利用基准标记环读数加上横向坐标刻度最大值20再减去比较标记 环读数得到扭转弧长，扭转弧长设定为负值；
[0038] 步骤6、利用扭转弧长YB，根据剪切胡克定律，计算作用在传动轴上的扭矩，并将 计算结果输出到计算机HMI显示。
[0043] 实施例2、
[0044]实施例2的一种非接触式传动轴扭矩的测量装置与方法与实施例1相同，传动轴顺 时针旋转，所不同的是步骤4中基准标记环读数为0mm，比较标记环读数为0.82mm = 0.00082m，根据步骤5扭转弧长f B = 0.00082m，传动轴的材质为Cr，弹性模量E = 210GPa，泊 松比μ = 0.3，传动轴直径D = 0.426m，基准标记环与比较标记环相距L = lm，根据步骤6中计 算传动轴上的扭矩，
[0050] 实施例3、
[0051 ]实施例3的一种非接触式传动轴扭矩的测量装置与方法与实施例1相同，传动轴顺 时针旋转，所不同的是步骤4中基准标记环读数为20.20mm，比较标记环读数为1.94mm = 0.00194m，根据步骤5扭转弧长f B= 1.94+20-20.20 = 1.74mm=0.00174m，传动轴的材质为 Cr，弹性模量E = 21 OGPa，泊松比μ = 0.3，传动轴直径D = 0.426m，基准标记环与比较标记环 相距L = 3m，根据步骤6中计算传动轴上的扭矩，
【主权项】
1. 一种非接触式传动轴扭矩的测量装置，其特征在于:包括基准标记环、比较标记环、 两台图像检测装置、一台计算机，基准标记环安装在传动轴的靠近电动机侧，比较标记环安 装在传动轴的靠近负载侧，基准标记环与比较标记环之间相距若干米，两台图像检测装置 分别安装在基准标记环和比较标记环上方，两台图像检测装置与计算机相连。2. 根据权利要求1所述非接触式传动轴的测量装置，其特征在于:所述基准标记环和比 较标记环均带有一组可识别特征线和一条检测校正线，可识别特征线均匀分布，相互间隔 若干毫米，可识别特征线的长度按从小到大等差数列排列，可识别特征线由若干组实线段 和若干组虚线段循环排列，每一条可识别特征线对应一个横向坐标刻度，检测校正线用于 空载校准。3. 根据权利要求1所述非接触式传动轴的测量装置，其特征在于:所述图像检测装置具 有图像读取窗口，图像读取窗口高度根据可识别特征线的间隔确定，图像读取窗口的长度 根据最长的可识别特征线确定。4. 采用权利要求1所述的非接触式传动轴扭矩的测量装置进行非接触式传动轴扭矩的 测量方法，其特征在于:包括如下步骤： 步骤1、将基准标记环和比较标记环的每条可识别特征线的长度信息和图片存储于计 算机内； 步骤2、将基准标记环和比较标记环安装在传动轴上，并利用基准标记环的检测校正线 和比较标记环的检测校正线在传动轴空载状态下校准； 步骤3、在传动轴负载状态下，两台图像检测装置分别对基准标记环的可识别特征线和 比较标记环的可识别特征线进行拍照； 步骤4、计算机以若干毫秒的采样周期触发两台图像检测装置拍摄图片，并采集图片， 将图片高度均分为若干个小格，利用图片中可识别特征线与图片底部的距离，对基准标记 环的可识别特征线和比较标记环的可识别特征线进行定位，并与已存储在计算机内的长度 信息和图片比较，利用可识别特征线对应的横向坐标刻度分别得到基准标记环读数和比较 标记环读数； 步骤5、当传动轴顺时针旋转时，若比较标记环读数大于基准标记环读数，则利用比较 标记环读数减去基准标记环读数得到扭转弧长;若比较标记环读数小于基准标记环读数， 则利用比较标记环读数加上横向坐标刻度最大值再减去基准标记环读数得到扭转弧长，扭 转弧长设定为正值;当传动轴逆时针旋转时，若比较标记环读数小于基准标记环读数，则利 用基准标记环读数减去比较标记环读数得到扭转弧长，若比较标记环读数大于基准标记环 读数，则利用基准标记环读数加上横向坐标刻度最大值再减去比较标记环读数得到扭转弧 长，扭转弧长设定为负值； 步骤6、利用扭转弧长，根据剪切胡克定律，计算作用在传动轴上的扭矩，并将计算结果 输出到计算机HMI显示。5. 根据权利要求4所述的非接触式传动轴扭矩的测量方法，其特征在于:所述步骤2具 体步骤如下： 步骤2.1、调整基准标记环和比较标记环在传动轴上的位置，使基准标记环的检测校正 线和比较标记环的检测校正线处于同一水平线上且与传动轴轴心平行； 步骤2.2、将基准标记环上方的图像检测装置的图像读取窗口对准基准标记环的检测 校正线，将比较标记环上方的图像检测装置的图像读取窗口对准比较标记环的检测校正 线； 步骤2.3、传动轴在空载状态下匀速转动，两台图像检测装置分别对基准标记环的可识 别特征线和比较标记环的可识别特征线进行拍照； 步骤2.4、计算机以若干毫秒的采样周期触发两台图像检测装置拍摄图片，并采集图 片，将图片高度均分为若干个小格，利用图片中可识别特征线与图片底部的距离，对基准标 记环的可识别特征线和比较标记环的可识别特征线进行定位，并与已存储在计算机内的长 度信息和图片比较，利用可识别特征线对应的横向坐标刻度分别得到基准标记环读数和比 较标记环读数，比较两个读数，若两个读数相同，则进行步骤3;若两个读数不同，则停机调 整基准标记环的检测校正线和比较标记环的检测校正线的相对位置后，返回步骤2.1，直至 两个读数相同为止。
【专利摘要】一种非接触式传动轴扭矩的测量装置与方法，属于扭矩测量领域。该装置包括基准标记环、比较标记环、两台图像检测装置、一台计算机。基准标记环安装在传动轴的靠近电动机侧，比较标记环安装在传动轴的靠近负载侧，基准标记环与比较标记环之间相距若干米，两台图像检测装置分别安装在基准标记环和比较标记环上方，两台图像检测装置与计算机相连。本发明利用传动轴负载状态下转角所对应的弧长来实时测量扭矩，实现了非接触式测量，动态特性好，可靠性和可维护性好。
【IPC分类】G01L5/00
【公开号】CN105606282
【申请号】CN201510967373
【发明人】杨红, 刘相华, 李建平, 苏海龙, 赵启林, 孙涛
【申请人】东北大学
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2015年12月21日