專利名稱：旋轉(zhuǎn)中管形體軸線的測量系統(tǒng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于旋轉(zhuǎn)中管形體軸線的測量系統(tǒng)裝置。
蘇聯(lián)雜志《水泥 IIeMeHT》1976年第8期第13－14頁“窯筒體變形狀態(tài)自動檢測系統(tǒng)”文章指出該檢測系統(tǒng)由位移傳感器、變換器、相敏解調(diào)器、前置放大器、存儲器、累計器、自動控制組件、記錄器、打印機(jī)等組成，在筒體的每個支承處固定安裝一個位移傳感器，傳感器的測桿與筒體表面呈剛性接觸，在所有支承處的傳感器均與一個公共變換器連接，然后通過相敏解調(diào)器、前置放大器等自動控制組件，把筒體在每個支承處橫向變形量用記錄器和打印機(jī)記錄下來。該自動檢測系統(tǒng)只能獲得筒體相對每個位移傳感器的橫向變形量，不能測出整個筒體軸線在運轉(zhuǎn)中的變化狀態(tài)。
波蘭發(fā)明專利No106298《回轉(zhuǎn)窯軸線及托輪調(diào)整方法及測量儀器》中指出在測量窯軸線時必需使用一臺精密垂直儀和一臺經(jīng)緯儀及水準(zhǔn)儀來與測窯儀配合使用。該測窯儀由帶支架讀數(shù)尺和尺框架組成，在尺框架上安裝有水準(zhǔn)儀，在讀數(shù)尺上安裝著可移動的刻度盤，在尺框架上水平和垂直方向安有兩個長水準(zhǔn)器和一系列復(fù)雜的精密位移、鎖緊機(jī)構(gòu)。在測量時把測窯儀架在輪帶旁，由專業(yè)人員操作測窯儀并用其上的水準(zhǔn)儀觀察來測定輪帶在水平或垂直某一方向的位移變化量，在進(jìn)行水平方向測量時，還要分別使用一臺垂直儀和一臺經(jīng)緯儀與測窯儀配合來測定在筒體兩側(cè)的基準(zhǔn)垂面到測窯儀上刻度盤的水平距離。用測窯儀完成每一輪帶處的筒體中心點的測量任務(wù)時，要移動三處即在輪帶水平外徑垂線兩處和輪帶正下方處，且采用目視觀察讀數(shù)，故測算精度受輪帶偏擺和橢園度影響較大，并存在著人為觀測誤差，其測量誤差至少為±1mm。該測量過程操作復(fù)雜，測量時間長，測量參數(shù)需要人工計算，測窯儀本身機(jī)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，不便于普及使用。
西德雜志《Zement－Kalk－Gips》1986年第8期第447頁“回轉(zhuǎn)窯和冷卻機(jī)的機(jī)械檢查和維護(hù)”文章，該文章簡介了丹麥F、L、S公司研制的測量回轉(zhuǎn)窯軸線的儀器設(shè)備，該設(shè)備包括一臺激光經(jīng)緯儀、一臺電子經(jīng)緯儀，一臺輪帶周長測量儀以及精密水準(zhǔn)儀等。用激光經(jīng)緯儀與電子經(jīng)緯儀在筒體一側(cè)進(jìn)行配合觀測，通過測定輪帶上六個點的空間坐標(biāo)的角度參數(shù)來計算該處筒體軸線的坐標(biāo)值，用輪帶周長測量儀測出輪帶直徑，并用精密水準(zhǔn)儀測出各輪帶之間的垂直高差和兩經(jīng)緯儀之間差的高差。該設(shè)備需要專業(yè)人員操作，存在較大的人為觀察誤差，該測量設(shè)備造價很高，不便于普及應(yīng)用，測量平均誤差在水平方向為±1.5mm，在垂直方向為±2.5mm。
本實用新型的目的是針對上述測量設(shè)備的不足，提供一種新的測量系統(tǒng)裝置，以簡化測量操作過程，提高測量精度，實現(xiàn)測量參數(shù)的自動數(shù)據(jù)處理。本實用新型所述的測量裝置系統(tǒng)適用于水泥工業(yè)的回轉(zhuǎn)窯、冶金工業(yè)的煉鋁回轉(zhuǎn)窯、化學(xué)工業(yè)的回轉(zhuǎn)窯等。本實用新型的最終目的是通過精確測量來校準(zhǔn)運轉(zhuǎn)中的回轉(zhuǎn)窯軸線，使回轉(zhuǎn)窯內(nèi)襯和結(jié)構(gòu)部件的壽命延長，提高回轉(zhuǎn)窯的生產(chǎn)運轉(zhuǎn)率。
本實用新型提供的測量旋轉(zhuǎn)中管形體軸線的裝置由一個測量電路儀器系統(tǒng)、一個水準(zhǔn)儀、一個經(jīng)緯儀、四個垂線標(biāo)靶和一個測量尺組成。
測量電路儀器系統(tǒng)由位移傳感器子系統(tǒng)、變送器儀器、位置傳感器組件、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A／D)及其計算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成(見圖1)。其中，位移傳感器子系統(tǒng)包括兩個水平位移傳感器A、B，一個垂直位移傳感器C；位置傳感器組件由一個帶固定支架的位置傳感器和一個位置觸發(fā)器構(gòu)成。
三個位移傳感器組件均由外殼、位移傳感器、固定座、標(biāo)尺組成。其中，兩個固定座把位移傳感器固定在外殼內(nèi)，標(biāo)尺與傳感器測量線平行安裝，傳感器測量零點位于標(biāo)尺之內(nèi)。兩個水平位移傳感器組件A、B結(jié)構(gòu)一致，均裝有水準(zhǔn)器和測量零點垂直傳遞裝置，水準(zhǔn)器與傳感器測量線平行安裝。測量零點的垂直傳遞裝置由刀口器、定位器、一根直徑0.2mm至0.4mm的鋼絲和重錘組成。一個刀口器裝在傳感器殼件上，刀口與傳感器測量線垂直，一個定位器裝在外殼內(nèi)，吊著重錘的鋼絲通過定位器與刀口對準(zhǔn)。刀口線規(guī)定為傳感器測量零點線，這樣通過垂直的鋼絲把架在輪帶水平直徑線上的傳感器測量零點垂直傳遞下來(參見圖2、圖3)。在垂直位移傳感器C中，標(biāo)尺裝在其傳感器上，測量零點就定在標(biāo)尺上，組件的外殼與一個可升降的支架連接，該支架底座是一個磁鐵座，它可穩(wěn)定地吸附在窯體輪帶下的鐵平臺上。
三個位移傳感器是同一型號的電感類傳感器，其工作溫度為－20℃～＋85℃，測量精度為±0.07mm，測程為±15mm。具體采用的三個位移傳感器型號是WYDC直流差動變壓器式位移傳感器。
變送器儀器由一個交流降壓、整流穩(wěn)壓電路和三個變送器及相應(yīng)三路放大電路組成。變送器儀器和位置傳感器與模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A／D)連接的電路圖參見圖4。
位置傳感器是一個二值型行程開關(guān)；位置觸發(fā)器是一個帶磁性的金屬體，它可以穩(wěn)定地吸附在旋轉(zhuǎn)的筒體上。
水準(zhǔn)儀為通用水準(zhǔn)儀。
經(jīng)緯儀為通用經(jīng)緯儀。
四個垂線標(biāo)靶分別安裝在筒體兩側(cè)。
測量尺由垂直器、標(biāo)靶、滑座、尺身、標(biāo)尺、水準(zhǔn)器、腳螺旋座、三角架組成(參見圖5、圖6、圖7)標(biāo)靶和垂直器固定在滑座上，垂直器是一塊凹型金屬板，它的對準(zhǔn)面與標(biāo)靶的垂線重合，并與尺身垂直，它的前、后觀察面分別涂上不同顏色，滑座可以在尺身導(dǎo)軌上移動，水準(zhǔn)器與尺身平等安裝，裝有標(biāo)尺的尺身固定在腳螺旋座上，腳螺旋座由三角架支承。
本實用新型測量電路儀器系統(tǒng)裝置的聯(lián)接方式是，三個位移傳感器，通過各自帶插頭的電纜與一臺變送器儀器聯(lián)接，變送器儀器通過一根電纜與一臺模數(shù)轉(zhuǎn)換器和計算機(jī)系統(tǒng)聯(lián)接，一個位置傳感器通過導(dǎo)線也與計算機(jī)相接。
測量電路儀器系統(tǒng)的工作過程如下當(dāng)位置觸發(fā)器隨筒體旋轉(zhuǎn)碰到行程開關(guān)時，計算機(jī)開始通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器采集由三個位移傳感器同時測出的輪帶位移變動量數(shù)據(jù)，當(dāng)觸發(fā)器隨筒體轉(zhuǎn)一圈再碰到行程開關(guān)時，計算機(jī)結(jié)束采集數(shù)據(jù)。這里，位置傳感器固定在筒體旁某一位置上。本實用新型所述的電路儀器系統(tǒng)測量精度為±0.07mm。
本實用新型的測量系統(tǒng)裝置是這樣使用的(下列過程，參見圖8、圖9、圖10)在筒體兩側(cè)安裝兩對垂線標(biāo)靶，由它們決定兩個垂面Q和Q′，垂面與筒體軸線平行，在兩垂面上的固定點S或S′上安裝經(jīng)緯儀(圖中末具體標(biāo)出S和S′點的位置，但這兩點均滿足，能無阻礙地觀看到架在各輪帶旁的測量尺與基準(zhǔn)垂面Q或Q′的交線)，用水準(zhǔn)儀測出每個輪帶下方基準(zhǔn)平面之間的高差Hi。在筒體某一處固定安裝位置傳感組件，把行程開關(guān)裝在固定座上，并靠近筒體，把位置觸發(fā)器吸附在筒體上，使之可以碰到行程開關(guān)，行程開關(guān)用導(dǎo)線與微機(jī)聯(lián)接。把三個位移傳感器組件由支架架到被測輪帶的水平和垂直直徑線上，它們各自帶插頭的電纜與放在輪帶下的變送器儀器聯(lián)接，把測量尺架到輪帶與垂面Q之間，并與架在點S上的經(jīng)緯儀配合測出垂面Q到水平位移傳感器測量零點的距離li。然后把測量尺移到輪帶另一側(cè)，測出垂面Q′到另一測量零點的距離li′。用水準(zhǔn)儀測出垂直位移傳感器測量零點到基準(zhǔn)平面的高度hi。然后用一根帶插頭的電纜把變送器儀器與帶模數(shù)轉(zhuǎn)換接口的微機(jī)聯(lián)接起來，接通各儀器電源，用微機(jī)對該輪帶處筒體的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和計算處理，計算筒體軸線坐標(biāo)的公式如下
垂面Q和Q′到輪帶外徑的變化距離為dij＝Pyij±lid′ij＝P′yij±l′i式中i為輪帶序號；j為筒體旋轉(zhuǎn)位置角度量(j＝1，2，…n)，由微機(jī)通過位置傳感組件將筒體周轉(zhuǎn)時間等分計算出來；Pyij、P′yij為水平位移傳感器測量零點到輪帶外徑的變化距離，由傳感器測出；li和l′i由測量尺測出。垂面Q到筒體軸線的橫坐標(biāo)為Yij＝1／2(D＋dij－d′ij)式中D為垂面Q和Q′之間的距離。
輪帶外徑為rij＝1／2(D－dij－d′ij)其平均外徑為rim＝1／2［D－1／n∑(dij＋d′ij)］筒體軸線的縱坐標(biāo)為Zij＝Hi＋hi＋Pzij＋(rim－1／2Φim)cosα式中Pzij為垂直位移傳感器測量零點到輪帶外徑的變化距離，由傳感器測出；Φim是輪帶與筒體的平均間隙，是已知的；α是已知的筒體傾斜角。
在完成該處測量后，把三個位移傳感器組件、支架、變送器儀器及測量尺移到另一輪帶旁。按上述方法操作就能測算出每個輪帶處筒體軸線的坐標(biāo)X1Y1jZ1j、X2Y2jZ2j、……、XiYijZij。根據(jù)這些坐標(biāo)參數(shù)，微機(jī)能按程序自動計算筒體實際軸線相對準(zhǔn)直軸線的偏差X1△Y1j△Z1j、X2△Y2j△Z2j、……、Xi△Yij△Zij，以便進(jìn)行窯軸線的校準(zhǔn)工作，使調(diào)整后的筒體軸線在運轉(zhuǎn)中保持直線狀態(tài)。
在本實用新型中，由于采用了三個位移傳感器在輪帶水平和垂直直徑線上作同時對徑測量，所以能夠消除或大大減小輪帶橢園度、偏擺和振動，以及筒體周圍溫度變化等所引起的測量誤差；由于采用了位置傳感器，使得不同時刻測出的各輪帶測量數(shù)據(jù)都能準(zhǔn)確對應(yīng)于筒體同一旋轉(zhuǎn)角度上，這樣確保了計算結(jié)果的準(zhǔn)確度；由于采用電類位移傳感器和微機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，使得電路儀器系統(tǒng)對輪帶位移變化量的測量精質(zhì)達(dá)到±0.07mm，測量數(shù)據(jù)的采集和處理實現(xiàn)了自動化，消除了人為測量誤差和計算誤差，提高了測量精度。本實用新型的優(yōu)點在于測量操作過程簡單，儀器系統(tǒng)使用方便，不需要專業(yè)人員操作。儀器系統(tǒng)抗干擾、穩(wěn)定性好，測量時間短，測量精度高，在不考慮基準(zhǔn)垂面和基準(zhǔn)平面高差本身的測量誤差時，測量儀器系統(tǒng)的測量精度為±0.5mm(±0.02％)，在考慮整個測量過程的綜合性測量誤差時，測量精度小于±1mm(±0.04％)。該測量儀器系統(tǒng)制造成本較低，便于普及應(yīng)用。
下列本實用新型測量系統(tǒng)
圖1測量電路儀器系統(tǒng)圖2水平位移傳感器組件正視圖圖3水平位移傳感器組件俯視圖在圖2、圖3中1－外殼；2－位移傳感器；3、4－固定座；5－標(biāo)尺；6－水準(zhǔn)器；7－刀口器；8－定位器；9－鋼絲；10－重錘。
圖4變送器儀器、位置傳感器與模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A／D)連接的電路圖。
圖5測量尺正視圖圖6測量尺俯視圖圖7測量尺A－A面剖視圖在圖5、圖6、圖7中
11－垂直器；12－垂直器的對準(zhǔn)面；13－垂直器的前觀察面；14－垂直的后觀察面；15－標(biāo)靶；16－滑座；17－尺身；18－標(biāo)尺；19－水準(zhǔn)器；20－腳螺旋座。
圖8在輪帶橫截面進(jìn)行測量的示意圖圖9圖8的俯視圖。
圖10圖8的側(cè)視圖。
在圖8、圖9、圖10中21、22－水平位移傳感器組件A、B；23－垂直位移傳感器組件C；24－水平位移傳感器組件A的測量零點垂線；25－測量尺；26－高支架；27－輪帶，28－筒體，29－低支架。
權(quán)利要求1.一種旋轉(zhuǎn)中管形體軸線的測量系統(tǒng)裝置，由一個測量電路儀器系統(tǒng)，一個水準(zhǔn)儀、一個經(jīng)緯儀、四個垂線標(biāo)靶和一個測量尺組成，其特征在于測量電路儀器系統(tǒng)由位移傳感器子系統(tǒng)，變送器儀器、位置傳感器組件、模數(shù)轉(zhuǎn)換器及其計算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成，測量尺由垂直器、標(biāo)靶、滑座、尺身、標(biāo)尺、水準(zhǔn)器、腳螺旋座、三角架組成。
2.按權(quán)利要求1所述的測量系統(tǒng)裝置，其特征是位移傳感器子系統(tǒng)包括兩個水平位移傳感器組件A、B，一個垂直位移傳感器C；變送器儀器由一個交流降壓、整流穩(wěn)壓電路和三個變送器及相應(yīng)三路放大電路組成。位置傳感器組件包括一個帶固定支架的位置傳感器和一個位置觸發(fā)器。
3.按權(quán)利要求1或2所述的測量系統(tǒng)裝置，其特征在于三個位移傳感器組件均由外殼、位移傳感器、固定座、標(biāo)尺組成。
4.按權(quán)利要求1或2所述的測量系統(tǒng)裝置，其特征在于位置傳感器是一個二值型行程開關(guān)；位置觸發(fā)器是一個帶磁性的金屬體。
5.按權(quán)利要求3所述的測量系統(tǒng)裝置，其特征在于兩個水平位移傳感器，均裝有水準(zhǔn)器和測量零點垂直傳遞裝置。
6.按權(quán)利要求5所述的測量系統(tǒng)裝置，其特征在于水平位移傳感器的測量零點垂直傳遞裝置由刀口器，定位器，一根直徑0.2mm－0.4mm的鋼絲和垂錘組成。
專利摘要一個旋轉(zhuǎn)中管形體軸線的測量系統(tǒng)裝置，由一個測量電路儀器系統(tǒng)、一個水準(zhǔn)儀、一個經(jīng)緯儀、四個垂線標(biāo)靶和一個測量尺組成。其特征在于測量電路儀器系統(tǒng)由位移傳感器子系統(tǒng)，垂送器儀器、位移傳感組件、模數(shù)轉(zhuǎn)換器及其計算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成，測量尺由垂直器，標(biāo)靶、滑座、尺身、標(biāo)尺、水準(zhǔn)器、腳螺旋座、三角架組成。測量儀器系統(tǒng)的測量精度為±0.5mm(±0.02％)；在考慮基準(zhǔn)垂面和基準(zhǔn)平面高差本身的測量誤差時，測量精度小于±1mm(±0.04％)。
文檔編號G01B7/31GK2079740SQ9020106
公開日1991年6月26日 申請日期1990年1月23日 優(yōu)先權(quán)日1990年1月23日
發(fā)明者張云, 劉小兵 申請人:武漢工業(yè)大學(xué)