专利名称：一种锯床锯条振动状态激光测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机械振动测量，具体涉及到一种锯床锯条振动状态激光测量装置。
背景技术：
锯条振动测量一般有速度型和加速度型测量两种方法，原理分别是用磁性速度测量传感器和压电晶体加速度传感器。但是无论何种传感器，都需要拾振器和锯条表面接触，并保持一定的结合程度，以提高系统的频率响应。其存在的问题是:机械型的拾振器频率响应不可能太高，而传感器的接触式安装方式也造成测量系统的不稳定。为了改进系统频率响应不高的缺点，曾出现了传感器的磁吸式方式，但是系统复杂，拆装不便，应用较为困难，而且还需增加一系列退磁的过程。
实用新型内容为了解决背景技术中所存在的技术问题，本实用新型提供一种非接触式的锯条振动状态的激光测量装置，它克服了现有技术中的不足。该系统使金属锯床安全系数增强，工作参数设置灵活，工作状态数值显示直观，操作方便，运行可靠，生产效率高。本实用新型采用的技术方案是:一种锯床锯条振动状态激光测量装置，该装置包括PSD位置敏感传感器、激光发射器、微型计算机、人机界面、声光报警器以及支撑附件；声光报警器包括LED灯和蜂鸣器；被测锯条安装在锯床锯架上，激光发射器、PSD位置敏感传感器和锯条构成小角度三角形结构，PSD位置敏感传感器输出端与微型计算机相连，微型计算机第一组输出端与LED灯相连，微型计算机第二组输出端与蜂鸣器相连，微型计算机第三组输出端与人机界面相连，PSD位置敏感传感器的感光面对着锯条，实时采集锯条振动的变化。`本实用新型中，所述的微型计算机采用单片机或ARM处理器。本实用新型中，所述的人机界面采用触摸屏或者带有键盘的LCD液晶屏，人机界面或者设置有工作参数，修改工作参数，查询工作参数和历史数据，以及装置的安全状况。本实用新型中，所述的LED灯采用红色发光二极管或者蓝色发光二极管。本实用新型中，所述的位置敏感传感器采用一维位置敏感传感器或者二维位置敏感传感器。本锯床锯条振动状态激光测量装置使用方法，将被测锯条安装在固定的支架台上，利用激光经过锯条表面反射到达位置敏感传感器PSD表面上，由PSD位置敏感传感器给出光板位置，当锯条切割金属时，由于焊缝处理不好使其激振力存在，而使带锯条切割金属时产生强迫振动，利用反射激光在PSD位置传感器上的位置变化，反映出被测锯条表面某一点振动的位移S。位置变化信号经过放大调理和模数转化后，送入微型计算机处理，最后在人机界面上，给出位置偏移量数值。本实用新型具有的积极地效果:避免接触式装卡方法中拾振器的刚度不稳定现象。本实用新型是无接触式测量方法，装卡较为简单，使用方便，精度容易保证，除了一般实验室测量以外，还可应用于锯条切割现场的质量控制和在线检测。使得被测锯条振动的速度测量和加速度测量相互统一，即位移测量。将位移对试件进行一次差分和二次差分{或者微分，可以采用模拟电路以提高速度}，将会分别得到振动的速度值和加速度值。系统频率响应可以达到很高的程度(2MHZ以上)，测量范围可覆盖锯条所有频率的振动。测量后取位移s的有效值作为测量评判指标。本实用新型不仅适用于测量锯条振动行业，而且适用于任何反光表面的振动情况的检测。
图1是本实用新型采用激光测量法测量的简易示意图；图2是本实用新型锯床锯条振动状态激光测量法测量的计算示意图3是本实用新型的测量过程完整的结构框图；图中:1_激光发射器，2-PSD位置敏感传感器的感光面，3-PSD位置敏感传感器接受探头，4-被测锯条，Sa-两光板间距。
具体实施方式
一种锯条振动状态的激光测量装置，利用反射激光的发散角较小的特征，在反射激光末端安置测量振动过程中的微小位移。由于测量采样频率要远远大于锯条测量最高振动频率，最高振动频率由测量标准给出，所以测量的结果可以反映锯条振动的幅值和频率状况。如图1所示，将激光发射器和PSD位置敏感传感器安装在锯床的锯架上，激光发射器、PSD位置敏感传感器和锯条构成一个小角度的三角形结构。在锯条切割金属的过程中，激光经过锯条表面反射到达PSD位置敏感传感器表面上，由PSD位置敏感传感器给出光板位置，当锯条切割金属时，由于周期外力干扰作用力存在，使带锯条切割金属时产生强迫振动，利用反射激光在PSD位置敏感传感器上的位置变化，反映出被测锯条表面某一点振动的位移S。如图2所示，本实用新型将被测锯条固定在支架台上，两边的支架在锯条切割金属的同时用力挤压锯条，使其在被切割器件不产生滑动，以体现锯条切割时引起的振动情况，从而实现锯条振动的测量。调整激光发射器的入射角α和PSD位置敏感传感器的入射角π /2_ β，使激光发射器对被测锯条表面的入射角α/2在15°以内，通过调整接受激光对PSD位置敏感传感器表面的入射角β，使得接受激光范围处于PSD位置敏感传感器的测量范围内。所述的振动的位移s为: s=Sa [cos ( β - a ) +tg ( β - α ) tg_1 ( α )]以初始位移为O点，s:锯条测量点位移，α:激光发射器的入射角，β:PSD位置敏感传感器表面的入射角，Sa:PSD位置敏感传感器的测量位移(两光板间距)，测量后取位移s的有效值作为测量评判指标。当被测锯条的位置发生改变时，激光发射器的发射激光所照射的表面位置也会有所改变，所以其入射角需要尽可能较小，这样才能够近似实现对某一点的测量。如图1所示，激光发射器对被测锯条表面的入射角α /2，反射激光对PSD位置敏感传感器感光面的入射角为η/2-β，如果精度不够，可采用减小β的办法加以提高。在PSD位置敏感传感器的位移为Sa的情况下，可以得到被测锯条表面光斑点的位移S。只要在一定的测量范围以内，即在一点附近的振动情况能够得到完全的和唯一的结果。并且通过位移可以得到其速度和加速度的振动情况。测量采样频率应该超过振动最高频率的8倍以上，为保证测量数据的稳定性，正式使用时保持其测量采样频率在20倍以上。在PSD位置敏感传感器上的有效激光光斑直径应不超过PSD位置敏感传感器测量范围的15%。从图1及图2可以看出，这种测量方法实现了非接触式拾振，并且系统响应频率只取决于传感器的响应频率和信号系统的处理速度。图3是主要系统硬件电路设计结构框图。由PSD位置敏感传感器、激光发射器、微型计算机、人机界面、声光报警器以及支撑附件等部分组成。在锯条切割的过程中，利用激光经过锯条表面反射到达PSD位置敏感传感器表面上，由PSD位置敏感传感器给出光板位置，当锯条切割金属时，由于周期外力干扰作用力存在，而使带锯条切割金属时产生强迫振动，利用反射激光在PSD位置敏感传感器上的位置变化，PSD位置敏感传感器再将其转化为电信号送给 微型计算机来作出相应的处理，再通过人机界面完成相关操作。经过软件处理，与存储在微型计算机检测的位置标定值比较，形成锯条震动的评价结果，并送人机界面显示，必要时驱动声光报警器。如果位置的偏差值超过量程的范围或者系统跑飞，红色LED灯由外部触发电路点亮并驱动蜂鸣器工作,并且自行关闭系统。本实用新型不仅适用于锯条振动的测量，同时也适用于表面微小振动情况的测量。
权利要求1.一种锯床锯条振动状态激光测量装置，其特征在于:该装置包括PSD位置敏感传感器、激光发射器、微型计算机、人机界面、声光报警器以及支撑附件；声光报警器包括LED灯和蜂鸣器；被测锯条安装在锯床锯架上，激光发射器、PSD位置敏感传感器和锯条构成小角度三角形结构，PSD位置敏感传感器输出端与微型计算机相连，微型计算机第一组输出端与LED灯相连，微型计算机第二组输出端与蜂鸣器相连，微型计算机第三组输出端与人机界面相连，PSD位置敏感传感器的感光面对着锯条，实时采集锯条振动的变化。
2.根据权利要求1所述的一种锯床锯条振动状态激光测量装置，其特征在于:所述的微型计算机采用单片机或ARM处理器。
3.根据权利要求1所述的一种锯床锯条振动状态激光测量装置，其特征在于:所述的人机界面采用触摸屏或者带有键盘的LCD液晶屏。
4.根据权利要求1所述的一种锯床锯条振动状态激光测量装置，其特征在于:所述的PSD位置敏感 传感器采用一维位置敏感传感器或者二维位置敏感传感器。
专利摘要一种锯床锯条振动状态激光测量装置。该装置包括PSD位置敏感传感器、激光发射器、微型计算机、人机界面、声光报警器以及支撑附件；声光报警器包括LED灯和蜂鸣器；被测锯条安装在锯床锯架上，激光发射器、PSD位置敏感传感器和锯条构成小角度三角形结构之间，PSD位置敏感传感器输出端与微型计算机相连，微型计算机第一组输出端与LED灯相连，微型计算机第二组输出端与蜂鸣器相连，微型计算机第三组输出端与人机界面相连，PSD位置敏感传感器的感光面对着锯条，实时采集锯条振动的变化。本装置可实时监控锯条振动状态，提高锯条工作安全性，延长锯条寿命，提高切割质量。
文档编号G01H9/00GK203132682SQ20132002589
公开日2013年8月14日 申请日期2013年1月18日 优先权日2013年1月18日
发明者熊和金, 王路路, 田贤福, 刘俞聪 申请人:武汉理工大学