专利名称：旋转中管形体轴线的测量系统装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于旋转中管形体轴线的测量系统装置。
苏联杂志《水泥 IIeMeHT》1976年第8期第13－14页“窑筒体变形状态自动检测系统”文章指出该检测系统由位移传感器、变换器、相敏解调器、前置放大器、存储器、累计器、自动控制组件、记录器、打印机等组成，在筒体的每个支承处固定安装一个位移传感器，传感器的测杆与筒体表面呈刚性接触，在所有支承处的传感器均与一个公共变换器连接，然后通过相敏解调器、前置放大器等自动控制组件，把筒体在每个支承处横向变形量用记录器和打印机记录下来。该自动检测系统只能获得筒体相对每个位移传感器的横向变形量，不能测出整个筒体轴线在运转中的变化状态。
波兰发明专利No106298《回转窑轴线及托轮调整方法及测量仪器》中指出在测量窑轴线时必需使用一台精密垂直仪和一台经纬仪及水准仪来与测窑仪配合使用。该测窑仪由带支架读数尺和尺框架组成，在尺框架上安装有水准仪，在读数尺上安装着可移动的刻度盘，在尺框架上水平和垂直方向安有两个长水准器和一系列复杂的精密位移、锁紧机构。在测量时把测窑仪架在轮带旁，由专业人员操作测窑仪并用其上的水准仪观察来测定轮带在水平或垂直某一方向的位移变化量，在进行水平方向测量时，还要分别使用一台垂直仪和一台经纬仪与测窑仪配合来测定在筒体两侧的基准垂面到测窑仪上刻度盘的水平距离。用测窑仪完成每一轮带处的筒体中心点的测量任务时，要移动三处即在轮带水平外径垂线两处和轮带正下方处，且采用目视观察读数，故测算精度受轮带偏摆和椭园度影响较大，并存在着人为观测误差，其测量误差至少为±1mm。该测量过程操作复杂，测量时间长，测量参数需要人工计算，测窑仪本身机构复杂，制造成本高，不便于普及使用。
西德杂志《Zement－Kalk－Gips》1986年第8期第447页“回转窑和冷却机的机械检查和维护”文章，该文章简介了丹麦F、L、S公司研制的测量回转窑轴线的仪器设备，该设备包括一台激光经纬仪、一台电子经纬仪，一台轮带周长测量仪以及精密水准仪等。用激光经纬仪与电子经纬仪在筒体一侧进行配合观测，通过测定轮带上六个点的空间坐标的角度参数来计算该处筒体轴线的坐标值，用轮带周长测量仪测出轮带直径，并用精密水准仪测出各轮带之间的垂直高差和两经纬仪之间差的高差。该设备需要专业人员操作，存在较大的人为观察误差，该测量设备造价很高，不便于普及应用，测量平均误差在水平方向为±1.5mm，在垂直方向为±2.5mm。
本实用新型的目的是针对上述测量设备的不足，提供一种新的测量系统装置，以简化测量操作过程，提高测量精度，实现测量参数的自动数据处理。本实用新型所述的测量装置系统适用于水泥工业的回转窑、冶金工业的炼铝回转窑、化学工业的回转窑等。本实用新型的最终目的是通过精确测量来校准运转中的回转窑轴线，使回转窑内衬和结构部件的寿命延长，提高回转窑的生产运转率。
本实用新型提供的测量旋转中管形体轴线的装置由一个测量电路仪器系统、一个水准仪、一个经纬仪、四个垂线标靶和一个测量尺组成。
测量电路仪器系统由位移传感器子系统、变送器仪器、位置传感器组件、模数转换器(A／D)及其计算机系统构成(见图1)。其中，位移传感器子系统包括两个水平位移传感器A、B，一个垂直位移传感器C；位置传感器组件由一个带固定支架的位置传感器和一个位置触发器构成。
三个位移传感器组件均由外壳、位移传感器、固定座、标尺组成。其中，两个固定座把位移传感器固定在外壳内，标尺与传感器测量线平行安装，传感器测量零点位于标尺之内。两个水平位移传感器组件A、B结构一致，均装有水准器和测量零点垂直传递装置，水准器与传感器测量线平行安装。测量零点的垂直传递装置由刀口器、定位器、一根直径0.2mm至0.4mm的钢丝和重锤组成。一个刀口器装在传感器壳件上，刀口与传感器测量线垂直，一个定位器装在外壳内，吊着重锤的钢丝通过定位器与刀口对准。刀口线规定为传感器测量零点线，这样通过垂直的钢丝把架在轮带水平直径线上的传感器测量零点垂直传递下来(参见图2、图3)。在垂直位移传感器C中，标尺装在其传感器上，测量零点就定在标尺上，组件的外壳与一个可升降的支架连接，该支架底座是一个磁铁座，它可稳定地吸附在窑体轮带下的铁平台上。
三个位移传感器是同一型号的电感类传感器，其工作温度为－20℃～＋85℃，测量精度为±0.07mm，测程为±15mm。具体采用的三个位移传感器型号是WYDC直流差动变压器式位移传感器。
变送器仪器由一个交流降压、整流稳压电路和三个变送器及相应三路放大电路组成。变送器仪器和位置传感器与模数转换器(A／D)连接的电路图参见图4。
位置传感器是一个二值型行程开关；位置触发器是一个带磁性的金属体，它可以稳定地吸附在旋转的筒体上。
水准仪为通用水准仪。
经纬仪为通用经纬仪。
四个垂线标靶分别安装在筒体两侧。
测量尺由垂直器、标靶、滑座、尺身、标尺、水准器、脚螺旋座、三角架组成(参见图5、图6、图7)标靶和垂直器固定在滑座上，垂直器是一块凹型金属板，它的对准面与标靶的垂线重合，并与尺身垂直，它的前、后观察面分别涂上不同颜色，滑座可以在尺身导轨上移动，水准器与尺身平等安装，装有标尺的尺身固定在脚螺旋座上，脚螺旋座由三角架支承。
本实用新型测量电路仪器系统装置的联接方式是，三个位移传感器，通过各自带插头的电缆与一台变送器仪器联接，变送器仪器通过一根电缆与一台模数转换器和计算机系统联接，一个位置传感器通过导线也与计算机相接。
测量电路仪器系统的工作过程如下当位置触发器随筒体旋转碰到行程开关时，计算机开始通过模数转换器采集由三个位移传感器同时测出的轮带位移变动量数据，当触发器随筒体转一圈再碰到行程开关时，计算机结束采集数据。这里，位置传感器固定在筒体旁某一位置上。本实用新型所述的电路仪器系统测量精度为±0.07mm。
本实用新型的测量系统装置是这样使用的(下列过程，参见图8、图9、图10)在筒体两侧安装两对垂线标靶，由它们决定两个垂面Q和Q′，垂面与筒体轴线平行，在两垂面上的固定点S或S′上安装经纬仪(图中末具体标出S和S′点的位置，但这两点均满足，能无阻碍地观看到架在各轮带旁的测量尺与基准垂面Q或Q′的交线)，用水准仪测出每个轮带下方基准平面之间的高差Hi。在筒体某一处固定安装位置传感组件，把行程开关装在固定座上，并靠近筒体，把位置触发器吸附在筒体上，使之可以碰到行程开关，行程开关用导线与微机联接。把三个位移传感器组件由支架架到被测轮带的水平和垂直直径线上，它们各自带插头的电缆与放在轮带下的变送器仪器联接，把测量尺架到轮带与垂面Q之间，并与架在点S上的经纬仪配合测出垂面Q到水平位移传感器测量零点的距离li。然后把测量尺移到轮带另一侧，测出垂面Q′到另一测量零点的距离li′。用水准仪测出垂直位移传感器测量零点到基准平面的高度hi。然后用一根带插头的电缆把变送器仪器与带模数转换接口的微机联接起来，接通各仪器电源，用微机对该轮带处筒体的测量数据进行采集和计算处理，计算筒体轴线坐标的公式如下
垂面Q和Q′到轮带外径的变化距离为dij＝Pyij±lid′ij＝P′yij±l′i式中i为轮带序号；j为筒体旋转位置角度量(j＝1，2，…n)，由微机通过位置传感组件将筒体周转时间等分计算出来；Pyij、P′yij为水平位移传感器测量零点到轮带外径的变化距离，由传感器测出；li和l′i由测量尺测出。垂面Q到筒体轴线的横坐标为Yij＝1／2(D＋dij－d′ij)式中D为垂面Q和Q′之间的距离。
轮带外径为rij＝1／2(D－dij－d′ij)其平均外径为rim＝1／2［D－1／n∑(dij＋d′ij)］筒体轴线的纵坐标为Zij＝Hi＋hi＋Pzij＋(rim－1／2Φim)cosα式中Pzij为垂直位移传感器测量零点到轮带外径的变化距离，由传感器测出；Φim是轮带与筒体的平均间隙，是已知的；α是已知的筒体倾斜角。
在完成该处测量后，把三个位移传感器组件、支架、变送器仪器及测量尺移到另一轮带旁。按上述方法操作就能测算出每个轮带处筒体轴线的坐标X1Y1jZ1j、X2Y2jZ2j、……、XiYijZij。根据这些坐标参数，微机能按程序自动计算筒体实际轴线相对准直轴线的偏差X1△Y1j△Z1j、X2△Y2j△Z2j、……、Xi△Yij△Zij，以便进行窑轴线的校准工作，使调整后的筒体轴线在运转中保持直线状态。
在本实用新型中，由于采用了三个位移传感器在轮带水平和垂直直径线上作同时对径测量，所以能够消除或大大减小轮带椭园度、偏摆和振动，以及筒体周围温度变化等所引起的测量误差；由于采用了位置传感器，使得不同时刻测出的各轮带测量数据都能准确对应于筒体同一旋转角度上，这样确保了计算结果的准确度；由于采用电类位移传感器和微机数据处理系统，使得电路仪器系统对轮带位移变化量的测量精质达到±0.07mm，测量数据的采集和处理实现了自动化，消除了人为测量误差和计算误差，提高了测量精度。本实用新型的优点在于测量操作过程简单，仪器系统使用方便，不需要专业人员操作。仪器系统抗干扰、稳定性好，测量时间短，测量精度高，在不考虑基准垂面和基准平面高差本身的测量误差时，测量仪器系统的测量精度为±0.5mm(±0.02％)，在考虑整个测量过程的综合性测量误差时，测量精度小于±1mm(±0.04％)。该测量仪器系统制造成本较低，便于普及应用。
下列本实用新型测量系统
图1测量电路仪器系统图2水平位移传感器组件正视图图3水平位移传感器组件俯视图在图2、图3中1－外壳；2－位移传感器；3、4－固定座；5－标尺；6－水准器；7－刀口器；8－定位器；9－钢丝；10－重锤。
图4变送器仪器、位置传感器与模数转换器(A／D)连接的电路图。
图5测量尺正视图图6测量尺俯视图图7测量尺A－A面剖视图在图5、图6、图7中
11－垂直器；12－垂直器的对准面；13－垂直器的前观察面；14－垂直的后观察面；15－标靶；16－滑座；17－尺身；18－标尺；19－水准器；20－脚螺旋座。
图8在轮带横截面进行测量的示意图图9图8的俯视图。
图10图8的侧视图。
在图8、图9、图10中21、22－水平位移传感器组件A、B；23－垂直位移传感器组件C；24－水平位移传感器组件A的测量零点垂线；25－测量尺；26－高支架；27－轮带，28－筒体，29－低支架。
权利要求1.一种旋转中管形体轴线的测量系统装置，由一个测量电路仪器系统，一个水准仪、一个经纬仪、四个垂线标靶和一个测量尺组成，其特征在于测量电路仪器系统由位移传感器子系统，变送器仪器、位置传感器组件、模数转换器及其计算机系统构成，测量尺由垂直器、标靶、滑座、尺身、标尺、水准器、脚螺旋座、三角架组成。
2.按权利要求1所述的测量系统装置，其特征是位移传感器子系统包括两个水平位移传感器组件A、B，一个垂直位移传感器C；变送器仪器由一个交流降压、整流稳压电路和三个变送器及相应三路放大电路组成。位置传感器组件包括一个带固定支架的位置传感器和一个位置触发器。
3.按权利要求1或2所述的测量系统装置，其特征在于三个位移传感器组件均由外壳、位移传感器、固定座、标尺组成。
4.按权利要求1或2所述的测量系统装置，其特征在于位置传感器是一个二值型行程开关；位置触发器是一个带磁性的金属体。
5.按权利要求3所述的测量系统装置，其特征在于两个水平位移传感器，均装有水准器和测量零点垂直传递装置。
6.按权利要求5所述的测量系统装置，其特征在于水平位移传感器的测量零点垂直传递装置由刀口器，定位器，一根直径0.2mm－0.4mm的钢丝和垂锤组成。
专利摘要一个旋转中管形体轴线的测量系统装置，由一个测量电路仪器系统、一个水准仪、一个经纬仪、四个垂线标靶和一个测量尺组成。其特征在于测量电路仪器系统由位移传感器子系统，垂送器仪器、位移传感组件、模数转换器及其计算机系统构成，测量尺由垂直器，标靶、滑座、尺身、标尺、水准器、脚螺旋座、三角架组成。测量仪器系统的测量精度为±0.5mm(±0.02％)；在考虑基准垂面和基准平面高差本身的测量误差时，测量精度小于±1mm(±0.04％)。
文档编号G01B7/31GK2079740SQ9020106
公开日1991年6月26日 申请日期1990年1月23日 优先权日1990年1月23日
发明者张云, 刘小兵 申请人:武汉工业大学