三维轴心运动轨迹测量装置

本技术涉及三维轴心运动轨迹测量装置和采用这种装置的三维轴心运动轨迹测量方法。

背景技术：

1、目前，主流的三维轴心轨迹测量方法是基于电涡流传感器准确测量主轴与探头端面之间的静态和动态距离及其变化，由此计算获得轴心轨迹。例如，中国专利文献cn216811906u公开了一种动力输出装置，其包括壳体、动力输出轴以及测量组件，所述测量组件设置在所述壳体上，所述动力输出轴穿设于所述壳体，所述测量组件的测量端设置于所述动力输出轴的一端，所述动力输出轴相对于所述测量端进行旋转运动，所述测量组件用于测量所述测量端与所述动力输出轴之间的距离变化，所述距离变化用于确定所述动力输出轴的轴心轨迹，所述测量组件包括第一电涡流位移传感器和第二电涡流位移传感器，所述第一电涡流位移传感器和所述第二电涡流位移传感器分别设置在所述壳体上，所述第一电涡流位移传感器的第一测量方向与所述第二电涡流位移传感器的第二测量方向之间的夹角为预设角度，所述第一测量方向与所述第二测量方向为非平行关系，所述动力输出轴包括曲轴，所述曲轴穿设于所述壳体，所述测量组件的测量端设置于所述曲轴一端，所述曲轴相对于所述测量端进行旋转运动，所述测量组件用于测量所述测量端与所述曲轴之间的距离变化，所述距离变化用于确定所述曲轴的轴心轨迹。中国专利文献cn114198222a公开了一种液体火箭发动机涡轮泵转子低温位移测量装置，包括轴向位移传感器、径向位移传感器和传感器底座组件，轴向位移传感器和径向位移传感器安装于涡轮泵内部，传感器底座组件设有多道密封，将导线引出的同时能够保证涡轮泵的低温密封性能，其中轴向位移传感器和径向位移传感器均以电涡流传感器为其传感器主体，这种测量装置能够实时监测氢氧涡轮泵转子组件在低温环境运转过程中的轴向及径向位移，并以此为依据，获取转子的轴向窜动量和轴心轨迹。

2、然而，这种测量方法存在一定的局限性，被测体/主轴必须为金属材料，才能进行有效测量。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是针对上述局限性，提供一种新型三维轴心运动轨迹的测量装置及相应的测量方法，使被测件不再受限于金属材质。

2、本实用新型的技术方案是：适用于三维轴心运动轨迹测量的激光测量装置，设有基座(例如，工作台)及安装在基座上的激光测量机构，激光测量机构的数量为两个，包括第一激光测量机构和第二激光测量机构，第一激光测量机构和第二激光测量机构相互垂直布设(测量方向相互垂直)。

3、进一步地，激光测量机构设有竖向直线移动机构，竖向直线移动机构中设有能够竖向直线移动的背板，激光测距传感器(简称激光传感器)安装在背板上。

4、竖向直线移动机构可以包括立柱和背板，背板以允许竖向直线移动的活动连接方式安装在立柱上，由此能够以立柱为基础竖向直线移动。

5、立柱和背板之间通常应设有相互配合的直线导向结构。例如，由滑槽和滑块组成的直线移动配合结构。

6、进一步地，竖向直线移动机构设有锁定装置。

7、在竖向直线移动机构包括立柱和背板的情形下，竖向直线移动机构的锁定装置可以设有用于将背板在立柱上固定住的顶丝或与顶丝锁紧原理相仿的锁紧螺栓，锁紧螺栓的外端可以设有手柄，用于手动旋紧或旋送锁紧螺栓。

8、竖向直线移动机构可以设有用于驱动竖向直线移动机构中的活动件竖向直线移动的竖向直线移动驱动装置，也可以不设有用于驱动竖向直线移动机构中的活动件竖向直线移动的竖向直线移动驱动装置。

9、在竖向直线移动机构包括立柱和背板的情形下，竖向直线移动驱动装置的原动机可以与立柱固定连接，通过适宜的传动机构连接背板。竖向直线移动驱动装置也可以为设有原动机的运动副，运动副的固定构件安装在立柱上，活动件连接背板。

10、优选地，竖向直线移动机构中的活动件和固定件之间通过直线轴承连接。例如，在竖向直线移动机构包括立柱和背板的情形下，可以将背板通过适宜的直线轴承安装在立柱上。

11、进一步地，激光测量机构设有水平直线移动机构，水平直线移动机构设有能够水平直线移动的立柱座，立柱安装在立柱座上。

12、水平直线移动机构可以包括底座和立柱座，立柱座以允许水平直线移动的活动连接方式安装在底座上，由此能够以底座为基础水平直线运动。

13、底座和立柱座之间通常应设有相互配合的直线导向结构。例如，由滑槽和滑块组成的直线移动配合结构。

14、水平直线移动机构设有锁定装置。

15、在水平直线移动机构包括底座和立柱座的情形下，水平直线移动机构设有锁定装置可以设有用于将立柱座在底座上固定住的顶丝或与顶丝锁紧原理相仿的锁紧螺栓，锁紧螺栓的外端可以设有手柄，用于手动旋紧或旋送锁紧螺栓。

16、水平直线移动机构设有用于驱动水平直线移动机构中的活动件水平直线移动的水平直线移动驱动装置，也可以不设有用于驱动水平直线移动机构中的活动件水平直线移动的水平直线移动驱动装置。

17、在水平直线移动机构包括底座和立柱座的情形下，水平直线移动驱动装置的原动机可以与底座固定连接，通过适宜的传动机构连接立柱座。水平直线移动驱动装置也可以为设有原动机的运动副，运动副的固定构件安装在底座上，活动件连接立柱座。

18、优选地，水平直线移动机构中的活动件和固定件之间通过直线轴承连接。例如，在水平直线移动机构包括底座和立柱座的情形下，可以将立柱座通过适宜的直线轴承安装在底座上。

19、优选地，第一激光测量机构的激光测距传感器为三维激光扫描仪或二维激光扫描仪。

20、优选地，第二激光测量机构的激光测距传感器为三维激光扫描仪或单点激光测距仪。

21、可以通过螺栓各激光测量机构的底座固定在基座上。

22、基座可以采用工作台，当用于机床的主轴轴心测量时，可以将各激光测量机构的底座固定在工作台的适当位置，以第一激光测量装置的激光传感器进行主轴的径向断面轮廓测量，以第二激光测量装置的激光传感器进行主轴端面的测量。

23、本实用新型的有益效果是：由此采用激光测距技术，不受被测件(例如，主轴)的材质影响，能够依据对主轴(或其他类似被测件)径向断面轮廓(断面的一侧轮廓)和主轴端面上的各特征点的实测数据和初始位置数据计算获得主轴轴心的位置坐标，进而能够计算出轴心的运动轨迹及轴心实时位置相对于初始位置或理想位置的偏差。

24、本实用新型主要可用于主轴及其他类似物体的轴心三维运动轨迹测量。

技术特征：

1.三维轴心运动轨迹测量装置，设有基座及安装在基座上的激光测量机构，其特征在于激光测量机构的数量为两个，包括第一激光测量机构和第二激光测量机构，第一激光测量机构和第二激光测量机构相互垂直布设。

2.如权利要求1所述的三维轴心运动轨迹测量装置，其特征在于激光测量机构设有竖向直线移动机构，竖向直线移动机构中设有能够竖向直线移动的背板，激光测距传感器安装在背板上。

3.如权利要求2所述的三维轴心运动轨迹测量装置，其特征在于竖向直线移动机构设有锁定装置。

4.如权利要求2所述的三维轴心运动轨迹测量装置，其特征在于竖向直线移动机构设有或者不设有用于驱动竖向直线移动机构中的活动件竖向直线移动的竖向直线移动驱动装置。

5.如权利要求2所述的三维轴心运动轨迹测量装置，其特征在于竖向直线移动机构中的活动件和固定件之间通过直线轴承连接。

6.如权利要求2所述的三维轴心运动轨迹测量装置，其特征在于激光测量机构设有水平直线移动机构，水平直线移动机构设有能够水平直线移动的立柱座，立柱安装在立柱座上。

7.如权利要求6所述的三维轴心运动轨迹测量装置，其特征在于水平直线移动机构设有锁定装置。

8.如权利要求6所述的三维轴心运动轨迹测量装置，其特征在于水平直线移动机构设有或者不设有用于驱动水平直线移动机构中的活动件水平直线移动的水平直线移动驱动装置。

9.如权利要求6所述的三维轴心运动轨迹测量装置，其特征在于水平直线移动机构中的活动件和固定件之间通过直线轴承连接。

10.如权利要求1-9中任一项所述的三维轴心运动轨迹测量装置，其特征在于第一激光测量机构的激光测距传感器为三维激光扫描仪或二维激光扫描仪，第二激光测量机构的激光测距传感器为三维激光扫描仪或单点激光测距仪。

技术总结
本技术涉及三维轴心运动轨迹测量装置，设有基座及安装在基座上的激光测量机构，激光测量机构的数量为两个，包括第一激光测量机构和第二激光测量机构，第一激光测量机构和第二激光测量机构相互垂直布设，激光测量机构设有底座、立柱和用于安装激光传感器的背板，背板采用竖向直线移动连接的方式安装在立柱上，立柱座采用竖向直线移动连接的方式安装在底座上。本技术可用于主轴径向断面轮廓和主轴端面的测量，依据测量数据，能够计算获得实时的轴心位置坐标，测量不受被测件的材质限制。

技术研发人员：石梦笛,杨佳乐
受保护的技术使用者：北京电子科技职业学院
技术研发日：20230316
技术公布日：2024/1/13