專利名稱：一種新型激光對中儀的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于激光測量技術領域。
在電力、石油、化工、造紙、冶金等行業中，大型的旋轉機械軸系聯軸器的兩軸對接工作，要求在空間異面的情況下，兩軸的中心線對接為一直線，通常用一對平移和一對傾斜量來描述對接質量。傳統的對接作業是使用百分表、塞尺人為肉眼判斷。近年來出現了激光對中技術，具有快速、準確、簡便易用的特點，已可完全取代傳統的方法。在本實用新型以前的現有技術中，有這樣一種激光對中技術(見圖1)，由激光發射與接收靶盒、棱鏡靶盒、和計算機(或單片機)組成，激光發射與接收靶盒的上半部是半導體激光準直光源，下部是一個二維的PSD位置傳感器件，棱鏡靶盒上有一直角反射鏡，激光束射向直角棱鏡，經兩次反射后，被二維PSD器件接收，PSD將光斑轉化為電信號，經計算機處理后，可得到反映兩軸線位置關系得知四個數據。該技術有兩個明顯的不足，一是對二維的PSD器件要球很高，器件的標定工作量大、麻煩，二是為了采集數據，儀器必須連同軸一起進行360°旋轉，這在某些場合由于場地和結構的限制是不可能的，因而使儀器的使用范圍受到了很大的限制。
針對上述現有技術中的不足，本實用新型提供一種在新的測量原理指導下的激光對中儀，使該儀器同現有技術相比，不僅測量準確、精度高，不需二維PSD器件，而且操作過程中更不需連同軸一起進行360°旋轉，可大大提高儀器的適用范圍。
現將本實用新型技術解決方案敘述如下本實用新型激光對中儀是在新的測量原理指導下而重新設計的(見圖2)，舉平移量測量為例，由圖2知，O2是主動軸的回轉中心，O1是從動軸靶盒的回轉中心，R是激光源光束繞O1運動的半徑，KR是一維PSD器件原點繞O2運動的半徑，則y＝z0+x0cosθ+y0sinθ，其中，x0、y0即是所需尋找的兩軸之間的平移值，z0是開始時光斑在PSD器件上的初始位移值。傾角量測量的計算方法同上。據此，本實用新型的設計具有主動靶盒、從動粑靶盒、固定鏈條及信號處理電路；主動靶盒、從動粑靶盒分別由固定鏈條固定在主、從動軸上，其特征在于主動靶盒的上部安裝激光器1，底部安裝一維PSD位置傳感器件和傾角傳感器，從動靶盒上部安裝半透半反鏡和光電開關，底部安裝激光器2；其信號處理電路由激光器電路、震蕩器、傾角處理電路、一維PSD電路構成，震蕩器為激光器1、2提供震蕩信號，兩路激光信號被PSD傳感接收后，送信號分離電路，信號分離電路分離出四路信號，包含反映兩軸關系的平移和傾斜信息，經濾波處理為直流信號，傾角傳感器同時將傾角信號送傾角處理電路，傾角與平移信號送A/D轉換電路，由單片機或計算機處理。
現將
如下圖1現有技術中的激光對中技術示意圖圖2本實用新型激光對中儀設計原理示意圖圖3本實用新型激光對中儀信號處理框圖圖4本實用新型激光對中儀信號處理電路原理圖圖2中(1)主動軸 (2)一維PSD器件 (3)主動靶盒 (4)激光器1 (5)從動軸 (6)激光器2 (7)從動靶盒 (8)光電開關 (9)半反鏡 (10)、(11)固定鏈條 (12)傾角傳感器圖3中(13)震蕩器 (14)激光器A (15)激光器B (16)傾角處理電路 (17)傾角傳感器 (18)一維PSD器件 (19)信號分離電路 (20)濾波電路 (21)半透半反鏡 (22)電源震蕩器(13)為激光器(14)、(15)提供震蕩信號，激光器的光信號發射PSD器件(18)傳感接收后，送信號分離電路(19)，傾角傳感器(17)同時將信號送傾角處理電路(16)，和信號分離電路(19)，信號分離電路(19)分離出四路信號，經濾波處理為直流信號送A/D轉換電路，由單片機或計算機處理。
圖4中虛線框中的電路為(13)震蕩器 (14)激光器A (15)激光器B (16)傾角處理電路 (17)傾角傳感器 (18)一維PSD器件 (19)信號分離電路 (20)濾波電路信號處理電路中的震蕩器(13)產生一個50％占空比的正方波，控制兩路激光器(14)、(15)交替發光，為液體擺傾角傳感器(17)提供交流驅動；激光器電路(14)、(15)為可開關調制的恒功率輸出電路；傾角處理電路(16)是一種精密絕對值電路，輸出一個與大地傾角成正比的電壓信號；光電信號和傾角信號輸入A/D轉換器。
R6.D2、R5為充電電阻，D1、R28、R29為放電電阻，C4為震蕩電容；激光器電路(14)、(15)由Z1、N1、N2、P2、R21等組成，為恒功率輸出電路；傾角處理電路(16)是一種精密絕對值電路，輸出一個與大地傾角成正比的電壓信號，然后輸入A/D轉換器。
本實用新型同現有技術相比具有如下優點1、準備工作簡單，只需將兩個靶盒分別固定到主從動軸上，激光束調整到PSD的測量區域內，不必調整PSD到原點。
2、測量操作簡單，可由任意位置開始，隨意轉過一個角度，系統即能解出答案。
3、僅用一個PSD器件，標定工作簡單，成本大大降低。
權利要求1.一種新型激光對中儀，具有主動靶盒、從動粑靶盒、固定鏈條及信號處理電路，主動靶盒、從動粑靶盒分別由固定鏈條固定在主、從動軸上，其特征在于主動靶盒的上部安裝激光器1，底部安裝一維PSD位置傳感器件和傾角傳感器，從動靶盒上部安裝半透半反鏡和光電開關，底部安裝激光器2；其信號處理電路由激光器電路、震蕩器、傾角處理電路、一維PSD電路構成；震蕩器為激光器12和傾角處理電路提供震蕩信號；兩路激光器的光信號交替發射至PSD傳感接收后，送信號分離電路；傾角傳感器同時將信號送傾角處理電路；經濾波處理為直流信號送A/D轉換電路，由單片機或計算機處理。
2.根據權利要求1所述的一種新型激光對中儀，其特征在于信號處理電路中的震蕩器產生一個50％占空比的正方波，控制兩路激光器交替發光，為液體擺傾角傳感器提供交流驅動；激光器電路為可開關調制的恒功率輸出電路；傾角處理電路是一種精密絕對值電路，輸出一個與大地傾角成正比的電壓信號；光電信號和傾角信號輸入A/D轉換器。
專利摘要本實用新型屬于激光測量技術領域,涉及一種新型激光對中儀,特征是主動靶盒的上部安裝激光器1,底部安裝一維PSD位置傳感器件和傾角傳感器,從動靶盒上部安裝半透半反鏡和光電開關,底部安裝激光器2,信號處理電路由激光器電路、震蕩器、傾角處理電路、一維PSD電路構成。同現有技術相比,準備工作簡單,測量操作可由任意位置開始,標定工作簡單,成本大大降低。
文檔編號G01B11/26GK2396375SQ9925514
公開日2000年9月13日 申請日期1999年11月29日 優先權日1999年11月29日
發明者李中科, 易亞興 申請人:中國人民解放軍第二炮兵工程學院技術開發中心
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