[发明专利]基于非接触式仿形法舱体截面周长测量装置及测量方法

权利要求书

1.基于非接触式仿形法舱体截面周长测量装置，其特征在于：其包括运行装置和数据采集分析处理装置；所述的运行装置由待测件系统、基准坐标电机系统、随动摇杆系统组成；

待测件系统中的待测件机架（9）起到稳固放置待测件（8）的作用，待测件机架（9）上部采用能够与待测件（8）配合的半圆形结构；

基准坐标电机系统为随动摇杆系统提供动力支持，并且提供位置基准；基准电机（2）带动随动摇杆系统绕待测件周向转动，同时给随动摇杆系统提供已知的测量坐标系；机座（1）起到稳固基准电机（2）的作用，在机座（1）的中部位置设有加强肋板，机座（1）与待测件机架（9）的位置通过激光跟踪仪进行标定，使二者基准坐标相一致，以保证测量系统坐标的精度；

所述的随动摇杆系统主要包括位移传感器（7）、摇杆臂（3）、滚珠丝杠（4）、滑块（6）、随动伺服电机（5）、配重（10）；

所述的随动摇杆系统中的位移传感器（7）是此测量装置的直接检测元件，其安装在摇杆臂（3）的顶部，直接检测待测件（8）的位置，并且设定位移传感器（7）与待测件（8）保持恒定的距离，通过随动摇杆系统中摇杆臂（3）的转动，实现对待测件（8）圆周上每一点的坐标采集；

所述随动摇杆系统的摇杆臂（3）是随动摇杆系统的支撑骨架，其呈“Z”形，与基准电机（2）的输出轴直接相连，基准电机（2）带动摇杆臂（3）转动，位移传感器（7）、滚珠丝杠（4）、随动伺服电机（5）、配重（10）均置于摇杆臂（3）上；在“Z”形的两端分别布置有位移传感器（7）和配重（10），在“Z”形中间布置有竖向的滚珠丝杠（4）和随动伺服电机（5）；随动伺服电机（5）驱动滚珠丝杠（4），使得滑块沿着滚珠丝杠在竖直方向移动，位移传感器（7）安装在滑块（6）上；

所述随动摇杆系统的滚珠丝杠（4）是实现位移传感器（7）的随动功能元件，位移传感器（7）与待测件（8）之间保持恒定的距离，位移传感器（7）安装方向与摇杆臂（3）的法向速度方向相同；

所述的随动伺服电机（5）是保证位移传感器（7）与待测件（8）保持恒定距离的动力元件；其安装在滚珠丝杠（4）的顶端，与滚珠丝杠（4）的方向保持一致；

数据采集分析处理系统包括信号变送器（A2）、模数转换器（A3）、运动控制器（A4）、数模转换器（A5）；

其中，位移传感器（7）与待测件（8）之间的距离固定，将位移传感器（7）检测到的信号传送至信号变送器（A2），经过放大、去噪处理，将此模拟信号传送至模数转换器（A3），将信号的模拟量转换为数字量，传送到运动控制器（A4），运动控制器（A4）根据预先设定值进行比对，发出的运动信号传送至数模转换器（A5），将数字信号转换成模拟信号，传送至随动伺服电机（5），随动伺服电机（5）根据接到的信号做出动作驱动滑块（6）运动，采集到待测圆周上一个点的位置坐标，摇杆臂（3）绕待测件（8）的轴向转动，位移传感器（7）移动到待测件上的另外一点，同样的方式，采集到待测圆周上每一点的位置坐标，将采集的点的坐标进行拟合周长、补偿偏置，可计算出被测件周长。

2.如权利要求1所述的基于非接触式仿形法舱体截面周长测量装置，其特征在于：基准电机（2）置于机座（1）之上，通过螺栓与机座（1）固定，此处选用具有低转速、大转矩性能的电机。

3.如权利要求1所述的基于非接触式仿形法舱体截面周长测量装置，其特征在于：配重（10）置于摇杆臂（3）上与位移传感器（7）相对的一侧，配重重量大于位移传感器（7）与随动伺服电机（5）的重量之和，配重产生的转动惯量能抵消摇杆臂系统产生的偏心转动惯量。

4.利用权利要求1所述的基于非接触式仿形法舱体截面周长测量装置进行非接触式仿形法舱体截面周长测量方法，其特征在于：其包括以下步骤：

step1.测量时，首先将待测件（8）稳固在待测件机架（9）上，并对其整体进行与地面的固定；发送指令，将滑块（6）运行到远离配重（10）一端，将整个测量装置移近待测件（8），使位移传感器（7）正好处于待测件（8）的待测截面圆周上；对基准坐标电机系统进行稳固，使之与待测件（8）不会产生相对移动；打开控制系统，分别对基准电机（2）以及随动伺服电机（5）发出指令，同时，等待随动伺服电机（5）动作，保证位移传感器（7）与待测件（8）保持距离；

step2.实际间距经位移传感器（7）的感测被转换成与间距值成一比例关系的电量，然后被传送至信号变送器（A2）；

step3.信号变送器（A2）将接收到的信号转换成与其成一比列关系的模拟信号，然后将模拟信号传送至模数转换器（A3）；模数转换器（A3）将接收到的模拟信号转换成一数字信号，然后将其传送至运动控制器（A4）；

step4.根据位移传感器（7）和待测件（8）的相关技术参数，运动控制器（A4）将接收到的数字信号还原成实际的极板间距值或是极板间距变化量，并依照位置控制方案或是误差控制方案将其与标定极板间距之间进行比较，然后再将两者之间的差值或是一待校正量传送至数模转换器（A5）；

step5.数模转换器（A5）将接收到的数字信号转换成一模拟信号，并将其传送至随动伺服电机（5）；

step6.随动伺服电机（5）依据接收到的模拟信号运转，以使位移传感器（7）达到与待测件的距离保持恒定；

step7.如此便记录下了一个点的位置坐标，同样，随着基准电机（2）的转动，位移传感器（7）会移动到待测截面的每一点，能够得到圆周上每一点的位置坐标，摇杆臂（3）提供基准坐标系下建立的基准圆，此圆是摇杆臂（3）顶端的一点随着基准电机（2）的转动所描述的图形，然后采用软件计算出被测量对象的周长即可。