一種鋸床鋸條振動狀態雷射測量裝置的製作方法

2023-10-08 09:07:14

專利名稱：一種鋸床鋸條振動狀態雷射測量裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及機械振動測量，具體涉及到一種鋸床鋸條振動狀態雷射測量裝置。
背景技術：
鋸條振動測量一般有速度型和加速度型測量兩種方法，原理分別是用磁性速度測量傳感器和壓電晶體加速度傳感器。但是無論何種傳感器，都需要拾振器和鋸條表面接觸，並保持一定的結合程度，以提高系統的頻率響應。其存在的問題是:機械型的拾振器頻率響應不可能太高，而傳感器的接觸式安裝方式也造成測量系統的不穩定。為了改進系統頻率響應不高的缺點，曾出現了傳感器的磁吸式方式，但是系統複雜，拆裝不便，應用較為困難，而且還需增加一系列退磁的過程。

實用新型內容為了解決背景技術中所存在的技術問題，本實用新型提供一種非接觸式的鋸條振動狀態的雷射測量裝置，它克服了現有技術中的不足。該系統使金屬鋸床安全係數增強，工作參數設置靈活，工作狀態數值顯示直觀，操作方便，運行可靠，生產效率高。本實用新型採用的技術方案是:一種鋸床鋸條振動狀態雷射測量裝置，該裝置包括PSD位置敏感傳感器、雷射發射器、微型計算機、人機界面、聲光報警器以及支撐附件；聲光報警器包括LED燈和蜂鳴器；被測鋸條安裝在鋸床鋸架上，雷射發射器、PSD位置敏感傳感器和鋸條構成小角度三角形結構，PSD位置敏感傳感器輸出端與微型計算機相連，微型計算機第一組輸出端與LED燈相連，微型計算機第二組輸出端與蜂鳴器相連，微型計算機第三組輸出端與人機界面相連，PSD位置敏感傳感器的感光面對著鋸條，實時採集鋸條振動的變化。`本實用新型中，所述的微型計算機採用單片機或ARM處理器。本實用新型中，所述的人機界面採用觸控螢幕或者帶有鍵盤的LCD液晶屏，人機界面或者設置有工作參數，修改工作參數，查詢工作參數和歷史數據，以及裝置的安全狀況。本實用新型中，所述的LED燈採用紅色發光二極體或者藍色發光二極體。本實用新型中，所述的位置敏感傳感器採用一維位置敏感傳感器或者二維位置敏感傳感器。本鋸床鋸條振動狀態雷射測量裝置使用方法，將被測鋸條安裝在固定的支架臺上，利用雷射經過鋸條表面反射到達位置敏感傳感器PSD表面上，由PSD位置敏感傳感器給出光板位置，當鋸條切割金屬時，由於焊縫處理不好使其激振力存在，而使帶鋸條切割金屬時產生強迫振動，利用反射雷射在PSD位置傳感器上的位置變化，反映出被測鋸條表面某一點振動的位移S。位置變化信號經過放大調理和模數轉化後，送入微型計算機處理，最後在人機界面上，給出位置偏移量數值。本實用新型具有的積極地效果:避免接觸式裝卡方法中拾振器的剛度不穩定現象。本實用新型是無接觸式測量方法，裝卡較為簡單，使用方便，精度容易保證，除了一般實驗室測量以外，還可應用於鋸條切割現場的質量控制和在線檢測。使得被測鋸條振動的速度測量和加速度測量相互統一，即位移測量。將位移對試件進行一次差分和二次差分{或者微分，可以採用模擬電路以提高速度}，將會分別得到振動的速度值和加速度值。系統頻率響應可以達到很高的程度(2MHZ以上)，測量範圍可覆蓋鋸條所有頻率的振動。測量後取位移s的有效值作為測量評判指標。本實用新型不僅適用於測量鋸條振動行業，而且適用於任何反光表面的振動情況的檢測。

圖1是本實用新型採用雷射測量法測量的簡易示意圖；圖2是本實用新型鋸床鋸條振動狀態雷射測量法測量的計算示意圖3是本實用新型的測量過程完整的結構框圖；圖中:1_雷射發射器，2-PSD位置敏感傳感器的感光面，3-PSD位置敏感傳感器接受探頭，4-被測鋸條，Sa-兩光板間距。
具體實施方式
一種鋸條振動狀態的雷射測量裝置，利用反射雷射的發散角較小的特徵，在反射雷射末端安置測量振動過程中的微小位移。由於測量採樣頻率要遠遠大於鋸條測量最高振動頻率，最高振動頻率由測量標準給出，所以測量的結果可以反映鋸條振動的幅值和頻率狀況。如圖1所示，將雷射發射器和PSD位置敏感傳感器安裝在鋸床的鋸架上，雷射發射器、PSD位置敏感傳感器和鋸條構成一個小角度的三角形結構。在鋸條切割金屬的過程中，雷射經過鋸條表面反射到達PSD位置敏感傳感器表面上，由PSD位置敏感傳感器給出光板位置，當鋸條切割金屬時，由於周期外力幹擾作用力存在，使帶鋸條切割金屬時產生強迫振動，利用反射雷射在PSD位置敏感傳感器上的位置變化，反映出被測鋸條表面某一點振動的位移S。如圖2所示，本實用新型將被測鋸條固定在支架臺上，兩邊的支架在鋸條切割金屬的同時用力擠壓鋸條，使其在被切割器件不產生滑動，以體現鋸條切割時引起的振動情況，從而實現鋸條振動的測量。調整雷射發射器的入射角α和PSD位置敏感傳感器的入射角π /2_ β，使雷射發射器對被測鋸條表面的入射角α/2在15°以內，通過調整接受雷射對PSD位置敏感傳感器表面的入射角β，使得接受雷射範圍處於PSD位置敏感傳感器的測量範圍內。所述的振動的位移s為: s=Sa [cos ( β - a ) +tg ( β - α ) tg_1 ( α )]以初始位移為O點，s:鋸條測量點位移，α:雷射發射器的入射角，β:PSD位置敏感傳感器表面的入射角，Sa:PSD位置敏感傳感器的測量位移(兩光板間距)，測量後取位移s的有效值作為測量評判指標。當被測鋸條的位置發生改變時，雷射發射器的發射雷射所照射的表面位置也會有所改變，所以其入射角需要儘可能較小，這樣才能夠近似實現對某一點的測量。如圖1所示，雷射發射器對被測鋸條表面的入射角α /2，反射雷射對PSD位置敏感傳感器感光面的入射角為η/2-β，如果精度不夠，可採用減小β的辦法加以提高。在PSD位置敏感傳感器的位移為Sa的情況下，可以得到被測鋸條表面光斑點的位移S。只要在一定的測量範圍以內，即在一點附近的振動情況能夠得到完全的和唯一的結果。並且通過位移可以得到其速度和加速度的振動情況。測量採樣頻率應該超過振動最高頻率的8倍以上，為保證測量數據的穩定性，正式使用時保持其測量採樣頻率在20倍以上。在PSD位置敏感傳感器上的有效雷射光斑直徑應不超過PSD位置敏感傳感器測量範圍的15%。從圖1及圖2可以看出，這種測量方法實現了非接觸式拾振，並且系統響應頻率只取決於傳感器的響應頻率和信號系統的處理速度。圖3是主要系統硬體電路設計結構框圖。由PSD位置敏感傳感器、雷射發射器、微型計算機、人機界面、聲光報警器以及支撐附件等部分組成。在鋸條切割的過程中，利用雷射經過鋸條表面反射到達PSD位置敏感傳感器表面上，由PSD位置敏感傳感器給出光板位置，當鋸條切割金屬時，由於周期外力幹擾作用力存在，而使帶鋸條切割金屬時產生強迫振動，利用反射雷射在PSD位置敏感傳感器上的位置變化，PSD位置敏感傳感器再將其轉化為電信號送給 微型計算機來作出相應的處理，再通過人機界面完成相關操作。經過軟體處理，與存儲在微型計算機檢測的位置標定值比較，形成鋸條震動的評價結果，並送人機界面顯示，必要時驅動聲光報警器。如果位置的偏差值超過量程的範圍或者系統跑飛，紅色LED燈由外部觸發電路點亮並驅動蜂鳴器工作,並且自行關閉系統。本實用新型不僅適用於鋸條振動的測量，同時也適用於表面微小振動情況的測量。
權利要求1.一種鋸床鋸條振動狀態雷射測量裝置，其特徵在於:該裝置包括PSD位置敏感傳感器、雷射發射器、微型計算機、人機界面、聲光報警器以及支撐附件；聲光報警器包括LED燈和蜂鳴器；被測鋸條安裝在鋸床鋸架上，雷射發射器、PSD位置敏感傳感器和鋸條構成小角度三角形結構，PSD位置敏感傳感器輸出端與微型計算機相連，微型計算機第一組輸出端與LED燈相連，微型計算機第二組輸出端與蜂鳴器相連，微型計算機第三組輸出端與人機界面相連，PSD位置敏感傳感器的感光面對著鋸條，實時採集鋸條振動的變化。
2.根據權利要求1所述的一種鋸床鋸條振動狀態雷射測量裝置，其特徵在於:所述的微型計算機採用單片機或ARM處理器。
3.根據權利要求1所述的一種鋸床鋸條振動狀態雷射測量裝置，其特徵在於:所述的人機界面採用觸控螢幕或者帶有鍵盤的LCD液晶屏。
4.根據權利要求1所述的一種鋸床鋸條振動狀態雷射測量裝置，其特徵在於:所述的PSD位置敏感 傳感器採用一維位置敏感傳感器或者二維位置敏感傳感器。
專利摘要一種鋸床鋸條振動狀態雷射測量裝置。該裝置包括PSD位置敏感傳感器、雷射發射器、微型計算機、人機界面、聲光報警器以及支撐附件；聲光報警器包括LED燈和蜂鳴器；被測鋸條安裝在鋸床鋸架上，雷射發射器、PSD位置敏感傳感器和鋸條構成小角度三角形結構之間，PSD位置敏感傳感器輸出端與微型計算機相連，微型計算機第一組輸出端與LED燈相連，微型計算機第二組輸出端與蜂鳴器相連，微型計算機第三組輸出端與人機界面相連，PSD位置敏感傳感器的感光面對著鋸條，實時採集鋸條振動的變化。本裝置可實時監控鋸條振動狀態，提高鋸條工作安全性，延長鋸條壽命，提高切割質量。
文檔編號G01H9/00GK203132682SQ20132002589
公開日2013年8月14日 申請日期2013年1月18日 優先權日2013年1月18日
發明者熊和金, 王路路, 田賢福, 劉俞聰 申請人:武漢理工大學