一种升降杆管间积累回差测量设备及测量方法与流程

本发明涉及机电工程，尤其涉及一种升降杆管间积累回差测量设备及测量方法。

背景技术：

1、升降杆扭转精度测试是指通过实验模拟动态扭转时对升降杆顶部施加扭矩，对试验中设备的变形情况及连接固定等整体进行评估。

2、传统的升降杆扭转精度测试装置包括塔台、吊台和升降杆，升降杆置于两座塔台之间的吊台正下方，在进行测试时多通过地面上的电机带动卷筒转动产生拉力，并通过设置在塔台上的滑轮组和钢丝绳将力传递到空中，对升降杆顶部施加拉力，拉力与转动中心法向距离为力臂。由传感器和摄像机分别记录拉力和升降杆顶部的转动角度。

3、根据研究，传统扭转精度测试的主要问题：

4、(1)顶部受拉力后，升降杆弯曲，从而导致升降杆顶部高度变化，而测试装置无法获得变化后的实际高度，同时滑轮组安装好后无法变动位置，因此在测试时由于升降杆顶部高度变化，导致钢丝绳与水平面有夹角，从而导致力臂计算有误差，也会导致后续的扭矩计算也出现一定的误差。

5、(2)升降杆顶部受扭矩后，转动角度多采用摄像方式获得，误差较大。

技术实现思路

1、针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了降杆管间积累回差测量设备及测量方法，其解决了现有技术中存在的测试时升降杆受拉力弯曲，升降杆顶部高度变化，而测试装置无法获得变化后的实际高度以及采用摄像方式获得转动角度，误差较大的问题。

2、根据本发明的实施例，提供了一种升降杆管间积累回差测量方法，其包括以下步骤：

3、通过施力系统始终对升降杆顶部水平施加与预设扭矩同等大小的扭矩，并记录扭矩传感器此时的实际扭矩；

4、将预设扭矩和对应的实际扭矩带入以下算法计算出补偿扭矩：

5、

6、之后得到对应的管间回差。

7、优选地，在测量之前，还需针对有风/无风环境，对升降杆采用有拉绳固定模式或无拉绳固定模式，其中有拉绳固定模式为利用固定物固定升降杆的杆身，无拉绳固定模式为不对升降杆使用任何固定物。

8、优选地，在对升降杆施加扭矩时，根据测试需求先预设一组包含大小不同的预设扭矩的测试组，然后在有拉绳固定模式下，以不同大小的预设扭矩重复测量，之后变更为无拉绳固定模式，并以相同的测试组重复进行测量。

9、优选地，施力系统始终对升降杆水平施加与预设扭矩同等大小的扭矩的方法如下：

10、plc实时读取激光测距仪的示数并转化为控制信号发送给伺服驱动器；

11、伺服驱动器根据接收到的控制信号选择合适的驱动形式驱动伺服电机或电动绞盘，使中间升降平台与升降杆顶部始终处于同一水平面上，并使用电动绞盘对升降杆施加扭矩。

12、优选地，测试时对升降杆顶端施加的扭矩包括顺时针扭矩和逆时针扭矩，施加两种扭矩会使升降杆分别顺时针和逆时针转动，两次升降杆转动所施加的预设扭矩大小相同，转动角度的绝对值之和即为管间回差。

13、另一方面，根据本发明的实施例，还提供了一种升降杆管间积累回差测量设备，用于上述的升降杆管间积累回差测量方法，其包括：

14、施力系统，所述施力系统用于全程对升降杆进行水平施力；

15、测量系统，所述测量系统包括激光测距仪和扭矩传感器，所述激光测距仪和扭矩传感器分别设置在吊台的正下方和升降杆上，用于实时对升降杆的实际高度和扭矩进行测量；

16、控制系统，所述控制系统用于控制施力系统和测量系统运作，并根据施力系统对升降杆施加的力和测量系统测量的升降杆的扭矩计算管间积累回差。

17、优选地，所述施力系统包括动力机构、两组中间升降平台和拉力装置，所述动力机构包括伺服电机、滚筒、绳索和减速器，所述绳索的一端缠绕在滚筒上，另一端与中间升降平台固定连接，用于使中间升降平台与升降杆顶端始终处于同一水平线上，所述伺服电机的输出轴与滚筒的一端同轴固定连接，所述减速器与滚筒的另一端固定连接。

18、优选地，所述拉力装置包括电动绞盘和施力板，所述施力板安装在升降杆的顶端，每个中间升降平台上均安装有一个所述电动绞盘，所述施力板呈t型，其中两端对称开设有扭转测试孔。

19、优选地，所述吊台的下侧设置有铅锤机构，所述激光测距仪安装在铅锤机构上，所述扭矩传感器安装在升降杆和施力板之间。

20、优选地，所述控制系统包括两两相互电性连接的hmi、plc和伺服驱动器，所述plc与激光测距仪和扭矩传感器通信连接。

21、相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

22、pcl数据处理器实时读取激光测距仪的示数，监控升降杆在提升高度，以及扭矩测试时因升降杆弯曲，从而导致的升降杆顶部高度变化，以此控制中间升降平台上的电动绞盘始终与升降杆顶部保持同一水平线，减小力矩误差，同时，通过pid算法，利用预设扭矩和实际扭矩计算出补偿扭矩，以此能够得到更为精确的升降杆的管间回差，提高扭矩测试系统的稳定性、可靠性。

技术特征：

1.一种升降杆管间积累回差测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种升降杆管间积累回差测量方法，其特征在于：

3.如权利要求2所述的一种升降杆管间积累回差测量方法，其特征在于：

4.如权利要求1所述的一种升降杆管间积累回差测量方法，其特征在于：

5.如权利要求4所述的一种升降杆管间积累回差测量方法，其特征在于：

6.一种升降杆管间积累回差测量设备，用于权利要求1-5所述的升降杆管间积累回差测量方法，其特征在于：包括：

7.如权利要求6所述的一种升降杆管间积累回差测量设备，其特征在于：所述施力系统包括动力机构、两组中间升降平台和拉力装置，所述动力机构包括伺服电机、滚筒、绳索和减速器，所述绳索的一端缠绕在滚筒上，另一端与中间升降平台固定连接，用于使中间升降平台与升降杆顶端始终处于同一水平线上，所述伺服电机的输出轴与滚筒的一端同轴固定连接，所述减速器与滚筒的另一端固定连接。

8.如权利要求7所述的一种升降杆管间积累回差测量设备，其特征在于：所述拉力装置包括电动绞盘和施力板，所述施力板安装在升降杆的顶端，每个中间升降平台上均安装有一个所述电动绞盘，所述施力板呈t型，其中两端对称开设有扭转测试孔。

9.如权利要求7所述的一种升降杆管间积累回差测量设备，其特征在于：所述吊台的下侧设置有铅锤机构，所述激光测距仪安装在铅锤机构上，所述扭矩传感器安装在升降杆和施力板之间。

10.如权利要求8所述的一种升降杆管间积累回差测量设备，其特征在于：所述控制系统包括hmi、plc和伺服驱动器，

技术总结
本发明提供了一种升降杆管间积累回差测量设备及测量方法，包括：施力系统，所述施力系统用于全程对升降杆进行水平施力；测量系统，所述测量系统包括激光测距仪和扭矩传感器，所述激光测距仪和扭矩传感器分别设置在吊台的正下方和升降杆上，用于实时对升降杆的实际高度和扭矩进行测量；控制系统，所述控制系统用于控制施力系统和测量系统运作，并根据施力系统对升降杆施加的力和测量系统测量的升降杆的扭矩计算管间积累回差。本发明解决了现有技术中存在的测试时升降杆受拉力弯曲，升降杆顶部高度变化，而测试装置无法获得变化后的实际高度以及采用摄像方式获得转动角度，误差较大的问题。

技术研发人员：郭尔奇,王永顺,田贵川,曾宪鹏,刘吉明,周鹏
受保护的技术使用者：中国人民解放军第六九O五工厂
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19