一种螺旋激光机械组件精度校正器及其校正方法与流程

本发明涉及机械设计及其自动化工程领域，特别是一种螺旋激光机械组件精度校正器及其校正方法。

背景技术：

目前，公知的激光位置感应是由端对端的激光器件一一对应组成，只能测试到一条位置信号，但是无法应用到机械组件的整体精度控制上，造成激光校准的应用平面性和片面性，无法有效提高机械器件精度。

现有的激光对应校正是使用多个激光测量单元对组件的三点坐标进行检测，信号控制判断方式没有与设备运行状态结合，不能有效判断精度情况，在一些复杂情况下容易形成错误信号引起精度下降。

现有的激光对应校正是单个信号独立判断，少数器件参与变量计算。无法判断整体精度分布情况，引起信号失真造成误差扩大。测量信号控制手段单一，未形成一个学习系统来优化精度校正过程。激光器件使用率低，未充分利用工作信号。在运转机械组件上装配设计不合理，造成器件不稳定，未安装固化装置和震动测量装置，不能有效减小测量误差。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提出一种螺旋激光机械组件精度校正器及其校正方法，能够提高设备整体运行精度，将设备轴转动速度和轴转动长度稳定在一个精准的数值内，控制整装和加工的精细程度。

本发明采用以下方案实现：包括控制处理芯片、激光测量单元、通信模块、串口模块、功能模块接口、时间逻辑元件、第一计数器、第二计数器、第一晶振、第二晶振、寄存器模块、电源、第一重力感应元件、第二重力感应元件、振动感应元件、平面激光测控单元；

所述激光测量单元与所述控制处理芯片电性相连，用以发射激光信号在一条逻辑直线轨道上，同时在三维空间坐标中进行机械组件的定位，并将发射激光信号的信息以及定位信息发送到所述控制处理芯片；所述第一重力感应元件、所述第二重力感应元件和所述振动感应元件均与所述控制处理芯片电性相连，用以分别将测量的机械组件平衡状态参数以及机械组件的抖动状态参数传输到所述控制处理芯片；所述平面激光测控单元与所述控制处理芯片电性相连，用以判断机械组件轴中心点是否在三维坐标系中，并确定机械组件是否稳定处于一个作业平面上；所述时间逻辑元件、所述第一计数器、所述第二计数器、所述第一晶振、所述第二晶振、所述寄存器模块均与所述控制处理芯片电性相连，用以记录和计算各元器件的信号动作触发时间，记录激光测控单元的信号接收次数及频率；所述控制处理芯片根据接收到的机械组件平衡状态参数以及机械组件的抖动状态参数判断机械组件是否处于稳定状态，根据接收到的发射激光信号的信息以及定位信息判断激光信号是否打在同一条逻辑直线轨道上；

所述激光测量单元的一端与所述平面激光测控单元的一端电性相连；所述激光测量单元的另一端与所述功能模块接口电性相连；所述平面激光测控单元的另一端与所述电源电性相连；所述通信模块的一端与所述串口模块的一端电性相连，所述通信模块的另一端与所述功能模块接口电性相连；所述串口模块的另一端与所述电源电性相连；

进一步地，所述激光测量单元包括第一激光测控元件、第二激光测控元件、第三激光测控元件、第四激光测控元件、第五激光测控元件、第六激光测控元件、第七激光测控元件、第八激光测控元件和第九激光测控元件；所述第一激光测控元件、所述第二激光测控元件和所述第三激光测控元件并联，并分别与所述控制处理芯片电性相连；所述第一激光测控元件还与所述功能模块接口电性相连；所述第四激光测控元件、所述第五激光测控元件和所述第六激光测控元件两两并联，并分别与所述控制处理芯片电性相连；所述第七激光测控元件、所述第八激光测控元件和所述第九激光测控元件两两并联，并分别与所述控制处理芯片电性相连；所述第一至第六激光测控元件发送六组激光信号，并由所述控制处理芯片判断六组激光信号是否在一条逻辑直线上；所述第七至第九激光测控元件在三维空间坐标中对机械组件进行的定位，并将定位信息发送到所述控制处理芯片。

进一步地，所述平面激光测控单元包括第一激光测量元件、第二激光测量元件和第三激光测量元件；所述第一激光测量元件与所述第九激光测控元件电性相连，所述第三激光测量元件与所述电源电性相连；所述第一激光测量元件、所述第二激光测量元件和所述第三激光测量元件两两并联，并分别与所述控制处理芯片电性相连，用以判断机械组件轴中心点是否在三维坐标系中。

进一步地，本发明还提供一种基于螺旋激光机械组件精度校正器的校正方法，包括以下步骤：

步骤s1：所述第一重力感应元件与所述第二重力感应元件均检测机械组件的平衡状态，并将检测的平衡状态信息发送给所述控制处理芯片；所述振动感应元件检测机械组件的抖动状态，并将检测信息发送到所述控制处理芯片；

步骤s2:所述控制处理芯片判断平衡状态信息以及抖动状态信息，若判断结果是整体系统处于一个额定功率的设备运行状态中，单位测定时间内未出现测量数值偏离和数值增减幅度滑动现象，则机械组件处于稳定状态，并执行步骤s3；否则，返回步骤s1；

步骤s3：所述第七至第九激光测控元件在三维空间坐标中对机械组件进行定位，并将定位信息发送到所述控制处理芯片；所述第一至第六激光测控元件发送六组激光信号，并由所述控制处理芯片判断六组激光信号是否在一条逻辑直线上，根据激光信号在信号发射端与信号接收端的双环面上信号对应的触发时间和信号丢失情况，得到逻辑直线上每个激光信号点的空间排布偏移量；利用每个点位的信号测量值，对设备电源系统进行精确控制，用以实现设备运行状态的微调；若六组激光信号稳定在一条逻辑直线上，则机械组件完成校准；否则，返回步骤s1继续进行校准。

与现有技术相比，本发明有以下有益效果：

（1）本发明有效提高激光测控使用率，能完成不规则机械组件整体激光测定，在高速高压力运转下可以实现频率激发，提高整体精度。

（2）本发明通过通信集合可以实现整体机件功能动作精度控制，模糊误差减小，提高数据可靠性，加装加速感应装置配合微机计算，可以实现设备输出功率校正，应用范围广，可以提高机械如运输机后仓门闭合机件的精度控制等。

附图说明

图1为本发明实施例的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

如图1所示，本实施例提供了一种螺旋激光机械组件精度校正器，包括控制处理芯片、激光测量单元、通信模块、串口模块、功能模块接口、时间逻辑元件、第一计数器、第二计数器、第一晶振、第二晶振、寄存器模块、电源、第一重力感应元件、第二重力感应元件、振动感应元件、平面激光测控单元；

所述激光测量单元与所述控制处理芯片电性相连，用以发射激光信号在一条逻辑直线轨道上，同时在三维空间坐标中进行机械组件的定位，并将发射激光信号的信息以及定位信息发送到所述控制处理芯片；所述第一重力感应元件、所述第二重力感应元件和所述振动感应元件均与所述控制处理芯片电性相连，用以分别将测量的机械组件平衡状态参数以及机械组件的抖动状态参数传输到所述控制处理芯片；所述平面激光测控单元与所述控制处理芯片电性相连，用以判断机械组件轴中心点是否在三维坐标系中，并确定机械组件是否稳定处于一个作业平面上，也用于设备基座的平面稳定性确认；所述时间逻辑元件、所述第一计数器、所述第二计数器、所述第一晶振、所述第二晶振、所述寄存器模块均与所述控制处理芯片电性相连，用以记录和计算各元器件的信号动作触发时间，记录激光测控单元的信号接收次数及频率；所述控制处理芯片根据接收到的机械组件平衡状态参数以及机械组件的抖动状态参数判断机械组件是否处于稳定状态，根据接收到的发射激光信号的信息以及定位信息判断激光信号是否打在同一条逻辑直线轨道上；

所述激光测量单元的一端与所述平面激光测控单元的一端电性相连；所述激光测量单元的另一端与所述功能模块接口电性相连；所述平面激光测控单元的另一端与所述电源电性相连；所述通信模块的一端与所述串口模块的一端电性相连，所述通信模块的另一端与所述功能模块接口电性相连；所述串口模块的另一端与所述电源电性相连；

在本实施例中，所述激光测量单元包括第一激光测控元件、第二激光测控元件、第三激光测控元件、第四激光测控元件、第五激光测控元件、第六激光测控元件、第七激光测控元件、第八激光测控元件和第九激光测控元件；所述第一激光测控元件、所述第二激光测控元件和所述第三激光测控元件并联，并分别与所述控制处理芯片电性相连；所述第一激光测控元件还与所述功能模块接口电性相连；所述第四激光测控元件、所述第五激光测控元件和所述第六激光测控元件两两并联，并分别与所述控制处理芯片电性相连；所述第七激光测控元件、所述第八激光测控元件和所述第九激光测控元件两两并联，并分别与所述控制处理芯片电性相连；所述第一至第六激光测控元件发送六组激光信号，并由所述控制处理芯片判断六组激光信号是否在一条逻辑直线上；所述第七至第九激光测控元件在三维空间坐标中对机械组件进行的定位，并将定位信息发送到所述控制处理芯片。

在本实施例中，所述平面激光测控单元包括第一激光测量元件、第二激光测量元件和第三激光测量元件；所述第一激光测量元件与所述第九激光测控元件电性相连，所述第三激光测量元件与所述电源电性相连；所述第一激光测量元件、所述第二激光测量元件和所述第三激光测量元件两两并联，并分别与所述控制处理芯片电性相连，用以判断机械组件轴中心点是否在三维坐标系中。

较佳的，本实施例还提供一种基于螺旋激光机械组件精度校正器的校正方法，包括以下步骤：

步骤s1：所述第一重力感应元件与所述第二重力感应元件均检测机械组件的平衡状态，并将检测的平衡状态信息发送给所述控制处理芯片；所述振动感应元件检测机械组件的抖动状态，并将检测信息发送到所述控制处理芯片；

步骤s2:所述控制处理芯片判断平衡状态信息以及抖动状态信息，若判断结果是整体系统处于一个额定功率的设备运行状态中，单位测定时间内未出现测量数值偏离和数值增减幅度滑动现象，则机械组件处于稳定状态，并执行步骤s3；否则，返回步骤s1；

步骤s3：所述第七至第九激光测控元件在三维空间坐标中对机械组件进行定位，并将定位信息发送到所述控制处理芯片；所述第一至第六激光测控元件发送六组激光信号，并由所述控制处理芯片判断六组激光信号是否在一条逻辑直线上，根据激光信号在信号发射端与信号接收端的双环面上信号对应的触发时间和信号丢失情况，得到逻辑直线上每个激光信号点的空间排布偏移量；利用每个点位的信号测量值，对设备电源系统进行精确控制，用以实现设备运行状态的微调；若六组激光信号稳定在一条逻辑直线上，则机械组件完成校准；否则，返回步骤s1继续进行校准。

特别的，在本实施例中，激光测控元件由轴精度放大扇形或环行机械组件固化安装在机械组件转轴上，对应测控面安装在机械固定面上或固定测量点上，实现信号测控。当机械组件轴顺时针或逆时针轴转动时，计算出轴转动速度，控制螺旋分布的激光测控元件频率激发，实现六组激光信号打在一条直线轨道上，实现整体精度控制。重力感应元件至少有一个安装在机械测控环加重组件上，振动传感器安装在机械组件水平主轴中心线上。设备运行初期设定延时，运行达到一定速度后，通过振动信号控制来缩小信号整体误差，提高水平精度。

特别的，在本实施例中，根据需要进行计算，确定6点纵向轴激光测量点锚定，通过模拟频率测试出稳定工作速度，由激光频率激发，使纵轴测定点成为一条逻辑直线。

较佳的本实施例，针对测量方法和计算作出改变，集成多种感应测量数据，以内部数据处理方式将原有的单测量数据使用方式改变为测量数据综合使用方式。在单点测量分布的基础上，用加压加重或加电增磁等方式，扩大数据精度和可控性能。螺旋形测量构造避免元件灵敏度问题，扩展微机应用，可以实现快速测量和计算，达到自动学习调整误差的功能，实现高速高精度控制。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。