激光对中仪校准方法的研究.doc

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1、激光对中仪校准方法的研究杨思凡李玮薛树旗北京航天计量测试技术研宄所摘要：为了提高多个旋转轴系的机械类产品的调整对中精度，木文针对激光对中仪示值误差与角度误差的计量需求提出了一种校准方案，通过实验研宄给出了具体的校准程序，同时对此方法的不确定度进行了分析，并给出了不确定度评定结果。关键词：激光对中仪;示值误差;角度误差;不确定度分析;作者简介：杨思凡，男，高级工程师。工作单位:北京航天计量测试技术研究所。作者简介：李玮，北京航天计量测试技术研宂所（北京10000）。作者简介：薛树旗，北京航天计量测试技术研究所（北京10

2、000）。收稿日期：2017-05-25TheCalibrationMethodResearchforBoltTensionersLaserShaftAlignmentInstrumentYangSifanLiWeiXueShuqiReceived：2017-05-251引言激光对中仪是国外开发的主要用于多个带旋转轴系的机械类产品轴系同轴度、平行度的安装与调整。通过组合不同附件及设置测量软件功能，还能够完成平面度、直线度、平行度等儿何量参数的检测。被广泛用于（水厂、炼油厂及发电厂）发电机组齿轮箱输出轴与发电机轴的安装

3、与调整。但0前对其校准的方法在国内还是空白。本文提出一种校准激光对中仪的方法，分析Y校准过程，并进行Y实验验证。2激光对中仪原理图1激光对中仪结构示意图下载原图1一基准轴;2-S发射/接收器;3—测量主机及显示器;4-M发射/接收器;5—V型支架;6—对中轴激光对中仪应用了激光具有方向性和单色性的特点，采用（635~670）nm波长的半导体红色激光。在驱动轴和从动轴分別安装测量器，同时发射和接收光朿，并通过信号线或蓝牙与主机相连。光束从两只装在轴上的测量器各自发出，并被对方接收。当光束落在接收器的光电传感器上时，便形

4、成一个很小的照射区域，主机经过计算、确定这个照射区域能量中心，它具有很高的精度。随轴的转动、各自光束的能量中心点也分别在光电传感器上产牛.位移，激光对中仪便是根据这种位移量计算测量设备的轴对中偏差。激光对中仪结构示意图见图1。3校准方案3.1示值误差的校准3.1.1将激光对中仪M、S发射/接收器通过工装分别安装于万能工具显微镜的纵轴和显微镜主体上（相距200mrrT250mm）。调整发射/接收器相对位置，使激光对屮仪发射/接收器的四根固定杆与万能工具显微镜纵轴移动方向平行，万能工具显微镜纵轴移动时激光对中仪处于水平测

5、量模式，并使激光照射到两个接收器各自光电探测器的中心位置，调整工装使两显示单元水平角度0°，将显示单元显示值清零。3.1.2读取万能工具显微镜纵轴读数作为测量零点，万能工具显微镜纵轴相应位移作为标准值，按照选取的校准点逐点进行校准。均匀选取校准点见表1。表1激光对中仪示值校准点下载原表3.1.3每个校准点测量3次，取平均值作为各校准点的示值误差。图2示值误差校准示意图下载原图1一固定工装;2-M发射/接收器;3—固定杆;4一万工显纵轴;5-S发射/接收器3.1.4对于二维激光对中仪需校准垂直方向示值误差，将激光对中仪

6、的两个发射/接收器同向翻转90°，仪器调整与校准方法同3.1.1。3.2角度误差的校准3.2.1将专用检具安装在光学分度头上，把发射/接收器紧靠专用夹具的侧面挡块并固定于其底板上（见图3）。转动光学分度头将接收/发射器调至0Q位置，在光学分度头上读取起始读数。3.2.2依次旋转光学分度头45°,90°，135°，180°,…，-135°等角度，读取并记录发射/接收器显示的角度读数，各校准点显示值与光学分度头旋转角度值之差作为各校准点的角度误差。图3角度误差校准示意图下载原图4具体应用实例先对一台激光对中仪进行上述方案

7、测量激光对中仪接收器M示值误差（见表2）:表2下载原表激光对中仪接收器S示值误差（见表3）。激光对中仪接收器M角度误差（见表4）。激光对中仪接收器S角度误差（见表5）:下载原表下载原表表5下载原表5不确定度分析5.1概述对于激光对中仪其主耍计量特性为水平测量误差和垂直测量误差，而两者的校准方法和校准流程都是一致的，数据处理方法也相同，因此，不失一般性，以下以水平测量误差作为分析对象，对测量结果不确定度进行分析。5.2测量模型被检激光对中仪的示值误差由下面公式(1)得到：式中:e—激光对中仪的示值误差，mm;Lm—被检

8、激光对中仪的示值，mm;U—激光对中仪标准装置的示值，mm;Ls0—激光对中仪标准装置的对零值，mmo5.3不确定度传播率式中:u(LJ—被检激光对中仪示值的不确定度分量;u(U)一激光对中仪标准装置示值的不确定度分量;U（Ls0）一激光对中仪标准装置对零值的不确定度分量。5.4标准不确定度评定5.4.1被检激光对中仪重复性引入的不确度分量u（