[發明專利]一種非接觸式傳動軸扭矩的測量裝置與方法

在審

• 申請號: 201510967373.0
• 申請日: 2015-12-21
• 公開（公告）號: CN105606282A
• 公開（公告）日: 2016-05-25
• 發明（設計）人: 楊紅;劉相華;李建平;蘇海龍;趙啟林;孫濤
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 劉曉嵐

一種非接觸式傳動軸扭矩的測量裝置與方法，屬于扭矩測量領域。該裝置包括基準標記環、比較標記環、兩臺圖像檢測裝置、一臺計算機?；鶞蕵擞洯h安裝在傳動軸的靠近電動機側，比較標記環安裝在傳動軸的靠近負載側，基準標記環與比較標記環之間相距若干米，兩臺圖像檢測裝置分別安裝在基準標記環和比較標記環上方，兩臺圖像檢測裝置與計算機相連。本發明利用傳動軸負載狀態下轉角所對應的弧長來實時測量扭矩，實現了非接觸式測量，動態特性好，可靠性和可維護性好。

技術鄰域

本發明屬于扭矩測量領域，特別涉及一種非接觸式傳動軸扭矩的測量裝置與方法。

背景技術

軋鋼生產過程中，主傳動系統十字軸或軋輥輥脖斷裂事故時有發生，扭矩的連續檢測對安全生產至關重要。傳動軸扭矩測量方法，按測量原理分可分為平衡力法、能量轉換法和傳遞法三類，其中傳遞法應用最為廣泛。傳遞法中常見的測量方案有磁電式扭矩測量法、電阻應變式測量法。磁電式扭矩測量法適用于測量產生較大轉角位移的扭矩，能夠測量啟動和低速轉矩，但其動態特性不好，不適用于高速轉動軸的扭矩測量。電阻應變式測量方法動態性能較好，可以實時測量轉矩信號，但其缺點是應變片和轉軸一起轉動，需要電刷和滑環將應變片的接點引出，這就導致可靠性和可維護性差，易于引入干擾。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提出一種非接觸式傳動軸扭矩的測量裝置與方法。一種非接觸式傳動軸扭矩的測量裝置包括基準標記環、比較標記環、兩臺圖像檢測裝置、一臺計算機?；鶞蕵擞洯h安裝在傳動軸的靠近電動機側，比較標記環安裝在傳動軸的靠近負載側，基準標記環與比較標記環之間相距若干米，兩臺圖像檢測裝置分別安裝在基準標記環和比較標記環上方，兩臺圖像檢測裝置與計算機相連。

所述基準標記環和比較標記環均帶有一組可識別特征線和一條檢測校正線，可識別特征線均勻分布，相互間隔若干毫米，可識別特征線的長度按從小到大等差數列排列，可識別特征線由若干組實線段和若干組虛線段循環排列，每一條可識別特征線對應一個橫向坐標刻度，檢測校正線用于空載校準。

所述圖像檢測裝置具有圖像讀取窗口，圖像讀取窗口高度根據可識別特征線的間隔確定，圖像讀取窗口的長度根據最長的可識別特征線確定。

一種非接觸式傳動軸扭矩的測量方法，采用上述非接觸式傳動軸扭矩的測量裝置，包括如下步驟：

步驟1、將基準標記環和比較標記環的每條可識別特征線的長度信息和圖片存儲于計算機內；

步驟2、將基準標記環和比較標記環安裝在傳動軸上，并利用基準標記環的檢測校正線和比較標記環的檢測校正線在傳動軸空載狀態下校準；

步驟2.1、調整基準標記環和比較標記環在傳動軸上的位置，使基準標記環的檢測校正線和比較標記環的檢測校正線處于同一水平線上且與傳動軸軸心平行；

步驟2.2、將基準標記環上方的圖像檢測裝置的圖像讀取窗口對準基準標記環的檢測校正線，將比較標記環上方的圖像檢測裝置的圖像讀取窗口對準比較標記環的檢測校正線；

步驟2.3、傳動軸在空載狀態下勻速轉動，兩臺圖像檢測裝置分別對基準標記環的可識別特征線和比較標記環的可識別特征線進行拍照；

步驟2.4、計算機以若干毫秒的采樣周期觸發兩臺圖像檢測裝置拍攝圖片，并采集圖片，將圖片高度均分為若干個小格，利用圖片中可識別特征線與圖片底部的距離，對基準標記環的可識別特征線和比較標記環的可識別特征線進行定位，并與已存儲的長度信息和圖片比較，利用可識別特征線對應的橫向坐標刻度分別得到基準標記環讀數和比較標記環讀數，比較兩個讀數，若兩個讀數相同，則進行步驟3；若兩個讀數不同，則停機調整基準標記環的檢測校正線和比較標記環的檢測校正線的相對位置后，返回步驟2.1，直至兩個讀數相同為止。

步驟3、在傳動軸負載狀態下，兩臺圖像檢測裝置分別對基準標記環的可識別特征線和比較標記環的可識別特征線進行拍照；