一种针对齿轮机构的激光测振系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种针对齿轮机构的激光测振系统及方法，所述系统包括：激光反射装置和激光收发装置，所述激光收发装置包括激光发射装置以及激光探测器；所述激光反射装置与被测齿轮侧面刚性连接，所述激光反射装置的中心轴与所述被测齿轮同轴；所述方法包括：所述激光收发装置移动到该被测齿轮的对应观测点，所述激光发射装置发射激光照射在激光反射装置上，由所述激光反射装置反射的激光由所述激光探测器接收，当所述被测齿轮发生径向振动时，所述激光反射装置跟随该被测齿轮振动从而使反射激光的光路发生变化，通过所述激光探测器观测所述反射的激光的移动轨迹，解调出所述被测齿轮的振动信息。

【技术实现步骤摘要】
一种针对齿轮机构的激光测振系统及方法
本专利技术涉及激光精密测量领域，特别涉及一种针对齿轮机构的激光测振系统及方法。
技术介绍
目前，针对齿轮的振动信号测量多采用接触式传感器，用该类振动仪就很难对所需要测量的齿轮进行准确定位和测量，而使用激光射线方式，可以在很大距离范围内测量处在各种位置齿轮，不受距离、空间、湿度的影响。并且，接触式振动传感器大多无法对齿轮的振动多维位移进行测量，而激光测量振动采样频率高，且能精确还原被测体运动轨迹以实现多维振动测量。目前，较为成熟的非接触式振动测量技术为激光多普勒技术和激光自混合测振技术，无论采用激光多普勒测振技术还是采用激光自混合测振技术，都只能测量沿光束方向的一维振动，测量信息不够丰富。故为了丰富测量维度信息，通常采用多激光测振组件组合的方式，包括激光多普勒测振组件或者激光自混合测振组件。但是多激光测振组件在对齿轮进行振动测量时，需搭建的可变式光束聚焦系统，该结构较为复杂，且该方法的探测器探测干涉信号后需解调出振动物体沿激光测振组件通过光束聚焦系统的出射光束的投影分量，计算过程较为复杂。因此有必要提出一种技术方案来解决上述非接触式振动测量技术存在的结构复杂，计算过程复杂的问题。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术采用下列技术方案：一种针对齿轮机构的激光测振系统，所述系统包括：激光反射装置和激光收发装置，所述激光收发装置包括激光发射装置以及激光探测器；所述激光反射装置与被测齿轮侧面刚性连接，所述激光反射装置的中心轴与所述被测齿轮同轴；所述激光发射装置发射激光照射在该激光反射装置上，所述激光反射装置反射的激光由所述激光探测器接收，当所述被测齿轮发生径向振动时，所述激光反射装置跟随该被测齿轮振动从而使反射激光的光路发生变化，通过所述激光探测器观测所述反射的激光的移动轨迹，解调出所述被测齿轮的振动信息。优选的，所述激光反射装置具有反射面，该反射面沿中心轴360°对称且往中心收敛；当所述激光反射装置与所述被测齿轮同轴同速转动且所述被测齿轮不振动时，所述激光反射装置的反射面不影响激光的反射光路。优选的，所述激光反射装置的反射面为高度与底面半径等长的圆锥的内壁；所述激光反射装置的反射面采用电镀金属层、金属表面打磨实现反射效果。优选的，所述系统还包括驱动装置，用以驱动所述激光收发装置移动，使得所述激光收发装置在不同的被测齿轮间进行切换，以测量至少两个不同位置上的被测齿轮振动信息。优选的，所述激光收发装置还包括单面透镜，自所述激光发射装置发射的激光可从所述单面透镜透射，自所述激光反射装置反射的激光可被所述单面透镜反射后被所述激光探测器收集。优选的，所述激光发射装置以相对所述被测齿轮静止时的轴心位置的固定方位发射激光，所述激光落点在所述激光反射装置内。优选的，所述激光测振系统还包括处理单元，所述激光探测器接收由所述激光反射装置反射回的反射激光，所述激光探测器将接收到的信号传输至所述处理单元，由该处理单元根据所述信号生成所述反射激光运动轨迹，从而了解所述被测齿轮的振动情况。一种齿轮测振方法，所述方法包括：提供如权利要求1～7任意一项所述的针对齿轮机构的激光测振系统；提供至少一个被测齿轮，在所述被测齿轮上同轴设置所述激光反射装置，所述激光反射装置与所述被测齿轮刚性连接；驱动所述激光收发装置移动到所述被测齿轮的对应观测点，所述激光发射装置发射激光，所述激光由所述激光反射装置反射后由所述激光探测器接收；所述激光探测器将接收到的信号传输至所述处理单元，由所述处理单元根据所述信号生成所述反射激光运动轨迹，从而了解所述被测齿轮的振动情况。优选的，所述观测点使得当所述激光收发装置位于所述观测点时，该激光发射装置发射的激光平行于静止时该被测齿轮的轴线。优选的，所述处理单元预设偏移量阈值，圈定所述反射激光允许的运动范围，当所述反射激光的运动轨迹超出该允许的运动范围时报警。利用本专利技术提供的针对齿轮机构的激光测振系统及方法，可以减少激光组的应用，且避免因齿轮侧面的结构光滑度不一产生较大的测量噪声，并简化了计算机解调过程。附图说明图1为针对齿轮机构的激光测振系统结构示意图。具体实施方式下面结合附图并通过实施例对本专利技术作进一步的详细说明，以下实施例是对本专利技术的解释而本专利技术并不局限于以下实施例。本专利技术提供一种针对齿轮机构的激光测振系统，如图1所示，所述激光测振系统包括激光反射装置1和激光收发装置2，所述激光收发装置2包括激光发射装置201以及激光探测器202；激光反射装置1与被测齿轮侧面刚性连接，所述激光反射装置1的中心轴与所述被测齿轮同轴；激光发射装置201发射激光照射在激光反射装置上，由激光反射装置1反射的激光由激光探测器202接收，当所述被测齿轮发生径向振动时，激光反射装置1跟随该被测齿轮振动从而使反射激光的光路发生变化，通过激光探测器202观测所述反射的激光的移动轨迹，解调出所述被测齿轮的振动信息。本专利技术所述的激光反射装置1具有反射面，该反射面沿中心轴360°对称且往中心收敛；当激光反射装置1与所述被测齿轮同轴同速转动且该被测齿轮不振动时，激光反射装置1的反射面不影响激光的反射光路。作为一种示例性实施例，本专利技术所提供的激光反射装置1的结构如图1所示，激光反射装置1的主体为一圆柱体，以该圆柱体的轴线为基准在该圆柱体上挖出圆锥，以该圆锥内壁作为该激光反射装置1的反射面，其中，该圆锥的高度与该圆锥的底面半径等长。激光反射装置1的反射面可以采用电镀金属层、金属表面打磨实现反射效果。采用如上所述的激光反射装置1来进行镜面反射，可以实现该镜面物体1与被测齿轮同轴转动时不影响激光的反射光路。激光收发装置2还包括单面透镜203，自激光发射装置201发射的激光可从所述单面透镜203透射，自激光反射装置1反射的激光可被单面透镜203反射后被所述激光探测器202收集。为了简化最终处理单元3处理数据的计算过程，可以将单面透镜203设置为激光发射装置201发射的激光光路与该单面透镜203所处的平面成45度角，激光探测器202接收激光的工作面平行于激光发射装置201发射的激光光路。设置与所述被测齿轮对应的所述观测点，使得当激光收发装置2位于所述观测点时，该激光发射装置201发射的激光平行于静止时该被测齿轮的轴线且激光发射装置201以相对所述被测齿轮静止时的轴心位置的固定方位发射激光，所述激光落点在激光反射装置1内。所述激光测振系统还包括驱动装置，用以驱动所述激光收发装置2移动，使得所述激光收发装置2在不同的被测齿轮间进行切换，以测量至少两个不同位置上的被测齿轮振动信息。作为一种示例性实施例，在本实施例一中，当激光收发装置2位于所述观测点时，在该被测齿轮不振动的情形下，激光发射装置201所发射的激光与激光反射装置1的轴线处于同一直线。所述针对齿轮机构的激光测振系统还包括处理单元3，激光探测器202接收由激本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种针对齿轮机构的激光测振系统，其特征在于：所述系统包括激光反射装置和激光收发装置，所述激光收发装置包括激光发射装置以及激光探测器；所述激光反射装置与被测齿轮侧面刚性连接，所述激光反射装置的中心轴与所述被测齿轮同轴；所述激光发射装置发射激光照射在该激光反射装置上，所述激光反射装置反射的激光由所述激光探测器接收，当所述被测齿轮发生径向振动时，所述激光反射装置跟随该被测齿轮振动从而使反射激光的光路发生变化，通过所述激光探测器观测所述反射的激光的移动轨迹，解调出所述被测齿轮的振动信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种针对齿轮机构的激光测振系统，其特征在于：所述系统包括激光反射装置和激光收发装置，所述激光收发装置包括激光发射装置以及激光探测器；所述激光反射装置与被测齿轮侧面刚性连接，所述激光反射装置的中心轴与所述被测齿轮同轴；所述激光发射装置发射激光照射在该激光反射装置上，所述激光反射装置反射的激光由所述激光探测器接收，当所述被测齿轮发生径向振动时，所述激光反射装置跟随该被测齿轮振动从而使反射激光的光路发生变化，通过所述激光探测器观测所述反射的激光的移动轨迹，解调出所述被测齿轮的振动信息。


2.根据权利要求1所述的一种针对齿轮机构的激光测振系统，其特征在于：所述激光反射装置具有反射面，该反射面沿中心轴360°对称且往中心收敛；当所述激光反射装置与所述被测齿轮同轴同速转动且所述被测齿轮不振动时，所述激光反射装置的反射面不影响激光的反射光路。


3.根据权利要求2所述的一种针对齿轮机构的激光测振系统，其特征在于：所述激光反射装置的反射面为高度与底面半径等长的圆锥的内壁；所述激光反射装置的反射面采用电镀金属层、金属表面打磨实现反射效果。


4.根据权利要求1所述的一种针对齿轮机构的激光测振系统，其特征在于：所述系统还包括驱动装置，用以驱动所述激光收发装置移动，使得所述激光收发装置在不同的被测齿轮间进行切换，以测量至少两个不同位置上的被测齿轮振动信息。


5.根据权利要求1所述的一种针对齿轮机构的激光测振系统，其特征在于：所述激光收发装置还包括单面透镜，自所述激光发射装置发射的激光可从所述单面透镜透射，自所述激光反射装置反射的激光可被所...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐睿，来金涛，金尚忠，邹艳秋，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33