一种机械设备中梁的弯曲变形高精度测量装置与测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种机械设备中梁的弯曲变形高精度测量装置与测量方法，测量装置包括探测针头、运动转换装置、可旋转的反射镜、激光发生器、激光接收器和信号处理器；探测针头设置在梁上，用于随着梁的变形而发生位移；运动转换装置分别与探测针头和反射镜连接，用于将探测针头的位移转换为反射镜的旋转；激光发生器与反射镜对应布置，用于向反射镜发出入射激光；反射镜用于接收入射激光并形成反射激光，以使反射镜旋转前后的反射激光在激光接收器上形成偏转距离；信号处理器连接于激光接收器，用于根据激光接收器上的偏转距离获得梁的弯曲变形值。对被测梁的结构要求低，方便安装，不会影响梁的实际变形，测量准确度高，所使用的测量方式鲁棒性更强。量方式鲁棒性更强。量方式鲁棒性更强。

【技术实现步骤摘要】
一种机械设备中梁的弯曲变形高精度测量装置与测量方法


[0001]本专利技术涉及机械设备测量
，具体为一种机械设备中梁的弯曲变形高精度测量装置与测量方法。

技术介绍

[0002]在机械设备中，传动装置中的齿轮和轴、机器人中臂部结构、起重装置中的起重臂和平衡臂等众多零部件均可归为梁，一般有简支梁和悬臂梁等几种类型，在受到外力的作用下会产生变形。
[0003]为获取梁变形的大小，目前通常通过应变片测量的形式来实现，即在所需位置上粘贴裁剪好的应变片，并连接调试好线路，通过对电信号的分析并进行转换最终折算成所需的应变大小。但应变电信号测量方式在空间和信号线布置上均存在一些束缚，如不平整的表面、狭小空间等原因导致无法粘贴应变片。
[0004]现有技术公开了一种土木工程变形测量领域的桥梁挠度激光测量方法和系统，系统包括：在桥梁上设置激光发射与接收模块以及激光反射模块，激光发射与接收模块用于发射激光束和接收激光束；激光反射模块用于将激光发射模块发射的激光束反射至激光接收模块；计算模块，与激光接收单元相连，且用于基于预设的第一比例值，根据激光接收模块测量的激光束位置偏移量计算桥梁的挠度；其中，第一比例值用于表征激光接收模块测量的激光束位置偏移量与桥梁的挠度比例关系；挠度为当桥梁弯曲变形时，桥梁跨中截面中心处沿竖直方向的线位移。其通过在桥梁上设置激光发射与接收模块、激光反射模块和计算模块就可以实现高精度的桥梁挠度测量，安装方便，成本低廉。
[0005]其存在以下技术问题：
[0006]反光镜和激光源在梁上的布置对被测梁的结构要求较高，需要一定的空间才可实现测量装置的布置；反射镜的底部外形宽度会导致所测得的梁变形与测量点位置对应关系存在误差；由于反射镜底部与梁紧密连接，因此其外形宽度会影响梁的实际变形；
[0007]其仅适用于土木工程领域梁的测量，由于机械设备中梁的尺寸要远小于土木工程中梁的尺寸，所测量的变形量更小，因此，该现有技术无法适用于机械设备中梁的变形检测。

技术实现思路

[0008]针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的之一是：提供一种机械设备中梁的弯曲变形高精度测量装置，对被测梁的结构要求低，方便安装，不会影响梁的实际变形，测量准确度高。
[0009]本专利技术的目的之二是：提供一种机械设备中梁的弯曲变形高精度测量方法。
[0010]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0011]一种机械设备中梁的弯曲变形高精度测量装置，包括探测针头、运动转换装置、可旋转的反射镜、激光发生器、激光接收器和信号处理器；
[0012]探测针头设置在梁上，用于随着梁的变形而发生位移；
[0013]运动转换装置分别与探测针头和反射镜连接，用于将探测针头的位移转换为反射镜的旋转；
[0014]激光发生器与反射镜对应布置，用于向反射镜发出入射激光；
[0015]反射镜用于形成反射激光，以使反射镜旋转前后的反射激光在激光接收器上形成偏转距离；
[0016]信号处理器连接于激光接收器，用于根据激光接收器上的偏转距离获得梁的弯曲变形值。
[0017]进一步，激光发生器一侧设有分光镜，分光镜用于将激光发生器发出的入射激光分成透射光束和反射光束，反射光束用于发射到分光镜以形成反射激光；
[0018]分光镜、探测针头和反射镜均设有多个且分别一一对应，多个分光镜以及多个反射镜均沿激光发生器的发射方向间隔布置，相邻的两个分光镜中，在后的分光镜接收在前的分光镜的透射光束作为入射激光。
[0019]进一步，运动转换装置包括滑轮组和细丝线，细丝线搭接于滑轮组，细丝线一端连接于探测针头，另一端连接于反射镜。
[0020]进一步，滑轮组包括至少一个动滑轮。
[0021]进一步，反射镜一侧固设有用于调整细丝线方向的转向滑轮。
[0022]进一步，反射镜一侧固设有固定支架，固定支架与探测针头之间设有探测连接杆，细丝线滑动搭接于固定支架，探测针头通过探测连接杆连接于细丝线。
[0023]进一步，反射镜下方固设有芯轴，芯轴套设有卷筒，反射镜下端固接于卷筒，细丝线另一端与卷筒连接。
[0024]一种机械设备中梁的弯曲变形高精度测量方法，采用一种机械设备中梁的弯曲变形高精度测量装置，包括以下步骤，
[0025]将探测针头设置在梁上，使之随着梁的变形而发生位移；
[0026]利用运动转换装置将探测针头的位移转换为反射镜的旋转；
[0027]利用激光发生器向反射镜发出入射激光；
[0028]通过反射镜将入射激光反射到激光接收器，使反射镜旋转前后的反射激光在激光接收器上形成偏转距离；
[0029]利用信号处理器根据激光接收器上的偏转距离获得梁的弯曲变形值。
[0030]总的说来，本专利技术具有如下优点：
[0031]当梁发生变形时，设置在梁上的探测针头随着梁的变形发生位移。运动转换装置将探测针头的位移转换为反射镜的旋转；激光发生器向反射镜发出入射激光，入射激光被反射镜反射后形成反射激光，旋转前和旋转后的反射激光在激光接收器上形成偏转距离；信号处理器根据激光接收器上的偏转距离，通过计算即可获得梁的弯曲变形值。本专利技术利用探测针头来探测梁的变形位移，相较于应变片，探测针头形体更细小，不受空间影响，容易布置在梁上；激光发生器、激光接收器和反射镜均设置于梁外，不受梁上空间的限制，对被测梁的结构要求低，反射镜底部不与梁连接，其外形宽度不会影响梁的实际变形，也不会导致所测得的梁变形与测量点位置对应关系存在误差，测量准确度高，且可适用于更小尺寸的梁变形的测量。
附图说明
[0032]图1为本专利技术的机械设备中梁的弯曲变形高精度测量装置的结构示意图。
[0033]图2为图1的A向示意图。
[0034]图3为本专利技术的探测针组件的结构示意图。
[0035]图4为本专利技术的变形显示组件的结构示意图。
[0036]图5为图4的B向示意图。
[0037]图6为本专利技术的固定支架组件的结构示意图。
[0038]图7为本专利技术的光源与显示组件的结构示意图。
[0039]图8为反射光测量原理图。
[0040]图9为梁的结构示意图。
[0041]图中：
[0042]1‑
梁；
[0043]2‑
探测针组件、21
‑
探测针头、22
‑
探测连接杆、23
‑
细丝线A段、24
‑
弹簧、25
‑
弹簧固定块；
[0044]3‑
变形显示组件、31
‑
定滑轮A、32
‑
动滑轮固定板、33
‑
动滑轮、34
‑
细丝线B段、35
‑
反射镜、36
‑
卷筒、37
‑
芯轴、38
‑
转向滑轮；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机械设备中梁的弯曲变形高精度测量装置，其特征在于：包括探测针头、运动转换装置、可旋转的反射镜、激光发生器、激光接收器和信号处理器；探测针头设置在梁上，用于随着梁的变形而发生位移；运动转换装置分别与探测针头和反射镜连接，用于将探测针头的位移转换为反射镜的旋转；激光发生器与反射镜对应布置，用于向反射镜发出入射激光；反射镜用于接收入射激光并形成反射激光，以使反射镜旋转前后的反射激光在激光接收器上形成偏转距离；信号处理器连接于激光接收器，用于根据激光接收器上的偏转距离获得梁的弯曲变形值。2.根据权利要求1所述的一种机械设备中梁的弯曲变形高精度测量装置，其特征在于：激光发生器一侧设有分光镜，分光镜用于将激光发生器发出的入射激光分成透射光束和反射光束，反射光束用于发射到分光镜以形成反射激光；分光镜、探测针头和反射镜均设有多个且分别一一对应，多个分光镜以及多个反射镜均沿激光发生器的发射方向间隔布置，相邻的两个分光镜中，在后的分光镜接收在前的分光镜的透射光束作为入射激光。3.根据权利要求1所述的一种机械设备中梁的弯曲变形高精度测量装置，其特征在于：运动转换装置包括滑轮组和细丝线，细丝线搭接于滑轮组，细丝线一端连接于探测针头，另一端连接于反射镜。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：文奇，高海岚，陈盈朵，
申请(专利权)人：广东技术师范大学，
类型：发明
国别省市：