專利名稱：激光轉(zhuǎn)速測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種激光轉(zhuǎn)速測量儀，用于測量各種設(shè)備的轉(zhuǎn)速，屬測量儀器結(jié)
構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，激光轉(zhuǎn)速測量儀器是機(jī)電設(shè)備制造行業(yè)重要設(shè)備，根據(jù)被測旋轉(zhuǎn)體與測速 設(shè)備是否接觸，分為接觸式測量和非接觸式測量。采用接觸式方法進(jìn)行速度測量時，由于機(jī) 械磨損和打滑常常產(chǎn)生難以消除的誤差。非接觸測量轉(zhuǎn)速方法可以克服上述的測量誤差， 不斷完善非接觸測量轉(zhuǎn)速技術(shù)更加受到人們的關(guān)注。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種精度高、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、操作簡便、智能化、 對一精密部件轉(zhuǎn)速能進(jìn)行表面無損檢測和無損耗檢測的激光轉(zhuǎn)速測量儀。 本實用新型屬于一種先進(jìn)的高精度非接觸激光轉(zhuǎn)速測量的新儀器。創(chuàng)新體現(xiàn)在用 激光CCD位移傳感器采集測量數(shù)據(jù)，激光束的發(fā)射和反射光的接收由同一傳感器完成。儀 器結(jié)構(gòu)簡單，尺寸只有12cmX 10cmX 3cm，光斑直徑20-150 y m，能夠過濾表面粗糙度對測 量的干擾。選用激光CCD位移傳感器解析度為0. 1 ii m，最小采樣時間間隔為100 ii s，有效 量程是0 80mm，安裝位置在距被測目標(biāo)表面20mm 200mm范圍內(nèi)。能準(zhǔn)確測量出采樣點 處的工件轉(zhuǎn)速變化。 實驗中被測對象測量直徑范圍從5mm到5000mm，測量轉(zhuǎn)速從5轉(zhuǎn)/分到6000轉(zhuǎn)/ 分是都能得到精確測量結(jié)果，理論上不受測量直徑限制，適用范圍廣。該儀器具有精度高， 有穩(wěn)定性好，在高精度轉(zhuǎn)速測量領(lǐng)域有很好的應(yīng)用價值。 本實用新型技術(shù)方案如下 激光轉(zhuǎn)速測量儀，特殊之處在于包括安裝在固定支架3上的激光位移傳感器l，激 光位移傳感器1通過電纜與激光位移傳感器的控制器2相連，激光位移傳感器的控制器2 通過USB接口與用于采集和處理測量數(shù)據(jù)的計算機(jī)4連接通信，激光位移傳感器1的一側(cè) 設(shè)有被測旋轉(zhuǎn)工件5，用計算機(jī)讀取激光位移傳感器1的測量數(shù)據(jù)，并通過多級濾波算法進(jìn) 行數(shù)差分離，然后計算被測目標(biāo)的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)同步控制激光CCD位移傳感器1、實時進(jìn)行數(shù) 據(jù)處理并顯示測量結(jié)果。 本實用新型激光轉(zhuǎn)速測量儀，具有以下優(yōu)點 第一，結(jié)構(gòu)簡單，本測量儀器僅在一個固定支架上安裝了激光CCD位移傳感器，使 用方便，操作簡單，安全可靠，數(shù)據(jù)采集和處理直接用電腦計算，實時顯示測量結(jié)果。 第二，本實用新型自動化程度較高，計算機(jī)能同步實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理等多 項工作；用高精度激光位移傳感器采集數(shù)據(jù)；分級濾波算法和小波主成分濾波算法，智能 化的數(shù)據(jù)處理軟件提高了儀器測量精度。第三，本儀器可以實現(xiàn)跨尺度工件轉(zhuǎn)速測量，測量對象直徑范圍10mm-5000mm，轉(zhuǎn)速從5轉(zhuǎn)/分到6000轉(zhuǎn)/分。
圖1 :激光轉(zhuǎn)速測量儀結(jié)構(gòu)圖。 圖2:測量原理圖。 在圖中，激光位移傳感器1、激光位移傳感器的控制器2、固定支架3、計算機(jī)4、被 測旋轉(zhuǎn)工件5。
具體實施方式以下參照附圖，給出本實用新型的具體實施方式
，用來對本實用新型的構(gòu)成進(jìn)行
進(jìn)一步說明。 實施例1 本實施例在對非接觸測量技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，圍繞離線測量技術(shù)進(jìn)行研究，根據(jù) 企業(yè)實際測量精度要求設(shè)計方案。 激光轉(zhuǎn)速測量儀參考圖1、2，由激光位移傳感器1、激光位移傳感器的控制器2、將 激光位移傳感器1安裝在固定支架上。激光位移傳感器1通過電纜與激光位移傳感器的控 制器2相連，激光位移傳感器的控制器2通過USB接口與計算機(jī)4通信，用計算數(shù)據(jù)采集測 量數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理等多項功能，計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并顯示測量結(jié)果。 測量方法 本實施例參考圖2，移動激光轉(zhuǎn)速測量儀接近被測工件表面，直到進(jìn)入激光位移傳 感器1有效測量范圍內(nèi)，測量人員根據(jù)實際情況在計算機(jī)4上設(shè)定初始參數(shù)，如工件型號， 測量區(qū)間，數(shù)據(jù)采樣密度等。開始測量后，計算機(jī)4實時地采集激光位移傳感器測量數(shù)據(jù)。 軟件系統(tǒng)記錄測量數(shù)據(jù)，同時進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，保存原始數(shù)據(jù)，顯示測量結(jié)果。 測量原理 如圖2所示，測量時工件相對于激光CCD位移傳感器勻速旋轉(zhuǎn)。測量系統(tǒng)在專用 軟件的控制下掃描被測工件的截面。A點為激光CCD位移傳感器的參考零點，Pi(Ai，小i)
(i = 1，2，3......n為每個截面上掃描的點的序號)為工件表面上的被掃描點，O為工件的
旋轉(zhuǎn)中心，Ai是該點的激光CCD讀數(shù)，小i是該點相對于掃描截面起始點工件轉(zhuǎn)過的角度。 于是得到掃描的信號s = {A" i = 1，2，3......n}。 本儀器選用激光CCD位移傳感器采集數(shù)據(jù)，其測量原理采用三角測量法，通過檢 測物體表面反射激光束在Li-CCD上成像的位置改變測得物體的位移量。激光CCD位移傳 感器具有低溫漂、精度高、采樣速度快、穩(wěn)定性好等特點。采集數(shù)據(jù)的時間間隔最小可達(dá)到1 微秒，數(shù)據(jù)采集密度大，采集的數(shù)據(jù)量足夠多。在精確性方面極為出色，解析度達(dá)到0. 6 ii m， 量程選擇范圍20mm-200mm。高硬度模鑄機(jī)身有效減少了因溫度變化而產(chǎn)生的偏差。 用誤差分離算法和小波_主成份分析算法對激光CCD位移傳感器采集的信號進(jìn)行 誤差分離后，利用旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動時表面圓度或者轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)誤差測出轉(zhuǎn)速。用微型計算機(jī)控制 激光CCD位移傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理，用小波多頻分析方法對信號的低頻信號和 高頻噪聲進(jìn)行分離，依據(jù)采樣定理將分離后的信號進(jìn)行頻率提取，實現(xiàn)測量轉(zhuǎn)速。
權(quán)利要求激光轉(zhuǎn)速測量儀，其特征在于包括安裝在固定支架(3)上的激光位移傳感器(1)，激光位移傳感器(1)通過電纜與激光位移傳感器的控制器(2)相連，激光位移傳感器的控制器(2)通過USB接口與用于采集和處理測量數(shù)據(jù)的計算機(jī)(4)連接通信，激光位移傳感器(1)的一側(cè)設(shè)有被測旋轉(zhuǎn)工件(5)。
專利摘要本實用新型涉及一種激光轉(zhuǎn)速測量儀，用于測量各種設(shè)備的轉(zhuǎn)速，屬測量儀器結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。激光轉(zhuǎn)速測量儀，特征在于包括安裝在固定支架上的激光位移傳感器，激光位移傳感器通過電纜與激光位移傳感器的控制器相連，激光位移傳感器的控制器通過USB接口與用于采集和處理測量數(shù)據(jù)的計算機(jī)連接通信，激光位移傳感器的一側(cè)設(shè)有被測旋轉(zhuǎn)工件，用計算機(jī)讀取激光位移傳感器的測量數(shù)據(jù)，并通過多級濾波算法進(jìn)行數(shù)差分離，然后計算被測目標(biāo)的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)同步控制激光CCD位移傳感器1、實時進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并顯示測量結(jié)果。本儀器測量精度高、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、操作簡便，能夠智能化自動測量。
文檔編號G01P3/36GK201532393SQ20092024098
公開日2010年7月21日 申請日期2009年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月4日
發(fā)明者劉巖, 竇全勝, 魏廣芬 申請人:山東工商學(xué)院