[實用新型]一種轉軸三維振動同步測量的裝置

有效

• 申請號: 201720718436.3
• 申請日: 2017-06-20
• 公開（公告）號: CN206974541U
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發明（設計）人: 鐘舜聰;鐘劍鋒;張秋坤
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司35100
• 代理人: 蔡學俊,薛金才

技術領域

本實用新型涉及機器視覺測量振動技術領域，特別是涉及一種轉軸三維振動非接觸式同步測量的裝置。

背景技術

轉軸的軸向振動和徑向振動信號對于轉軸的狀態監測和缺陷檢測具有非常重要的意義，因為這些振動信號與旋轉機械的動態特性息息相關。例如，轉軸不對中是旋轉機械轉軸的一種常見故障，引起轉軸不對中的主要因素主要由裝配誤差，熱變形或載荷不平衡等。過大的轉軸不對中誤差可能引起轉軸的強烈振動，進而對旋轉機械造成損傷和危害。因此對轉軸的振動信號進行實時的監測對于轉軸的健康狀態和故障診斷具有非常重要的意義。

目前，轉軸振動測量技術主要可分為接觸式測量和非接觸式測量兩大類。接觸式測量主要通過接觸式傳感器來獲得振動數據。但是因為轉軸在工作過程需要旋轉，導致接觸式傳感器不能直接對轉軸進行測量，往往通過對轉軸的支撐架或者其他非旋轉部件的振動進行測量來間接獲得轉軸的振動。通過間接測量方法測量轉軸的振動往往受到其他因素的影響，比如受到轉轉部件和非旋轉部件之間的傳遞效率的影響。因此采用非接觸測量方法對轉軸進行直接測量能夠更加準確地獲得轉軸的振動參數?，F在比較流行的非接觸式轉軸振動測量方法主要是采用電渦流傳感器，但是電渦流傳感器對轉軸的材料有所要求，對于一些非金屬材料的轉軸可能并不適用。另一種非接觸式的測量方法是激光多普勒測量儀，但是這種設備一般比較昂貴，并不經濟。而且，對于電渦流傳感器和激光多普勒測量儀而言，一個方向的振動就需要一個傳感器或者探頭，并不能實現一個傳感器或者探頭對多維振動的測量。

因此，在對現有轉速測量方法進行了解和研究的基礎上，本實用新型設計出一種精確、簡單和高效的非接觸式轉軸三維振動同步測量的裝置和方法，該方法只需要在轉軸上設置一個條紋傳感器就可以實現轉軸三個維度的振動測量，相對于現有的測量方法而言，不僅降低了硬件成本，更加提高了轉軸振動測量的測量效率。

發明內容

有鑒于此，本實用新型的目的是提供一種轉軸三維振動同步測量的裝置法，該裝置可以從一個條紋傳感器中實現轉軸三維振動的同步測量，測量裝置簡單，測量效率高。

本實用新型采用以下方案實現：一種轉軸三維振動同步測量裝置，其包括一條紋傳感器，安裝于待測轉軸圓周表面，用以感知轉軸的三維空間位移信息；一圖像采集模塊，用以對所述待測轉軸上的條紋傳感器進行圖像采集與記錄，并將采集到的條紋傳感器圖像信號通過數據傳輸線傳輸至計算機；一計算機，用以對所述圖像采集模塊進行控制；以及一圖像處理模塊，所述圖像處理模塊用于對所述的條紋傳感器圖像信號進行處理，計算轉軸的三維振動信息。

在本實用新型一實施例中，所述條紋傳感器制為輕質貼片式傳感器；其正面為條紋圖像，背面為粘性層；輕質貼片式傳感器環貼設于待測轉軸表面。

進一步的，輕質貼片式傳感器正面為條紋圖像的條紋為正弦條紋；條紋強度沿貼片式條紋傳感器的長度方向成正弦變化，沿寬度方向條紋強度不變，其寬度與轉軸的周長相等。

在本實用新型一實施例中，所述條紋傳感器為輕質套筒式傳感器；其內徑與轉軸一致，其外表面為條紋圖像；輕質套筒式傳感器套設于待測轉軸需要測量的位置。

進一步的，輕質套筒外表面條紋圖像沿套筒的軸向條紋強度成正弦變化，沿環周方向條紋強度不變。

在本實用新型一實施例中，所述圖像采集模塊包括控制電路及與其相連接的成像傳感器、成像鏡頭。

與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果：（1）本實用新型只需要一個輕質條紋傳感器即可實現對轉動軸三維振動的同步測量，不需要如電渦流傳感器那樣在轉軸的每個振動方向上都要布置一路傳感器。（2）本實用新型的條紋傳感器對測量對象沒有材質要求，可適用于任何材料的對象。（3）本實用新型的條紋傳感器成本低廉，采用普通的打印機和不干膠紙即可打印制作成功。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例的裝置結構示意圖。

圖2是轉軸在不同徑向位移時圖像傳感器采集的條紋圖。

圖3為圖2中不同條紋圖的獲得的轉軸表面密度變化曲線，即轉軸表面包絡線。圖4為圖3中各條紋密度曲線的斜率曲線。

圖中，1-計算機，2-數據傳輸線，3-圖像采集模塊，4-成像鏡頭，5-軸承座，6-條紋傳感器，7-轉軸，8-面陣圖像傳感器。

具體實施方式

下面結合附圖及具體實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。