一种双向找正激光对中调整装置及对中方法与流程

本发明涉及激光对中领域，具体地，涉及一种用于对中轴与轴的高精度激光对中装置和对中方法。

背景技术：

在工业生产中，经常使用主动轴带动从动轴来传递扭矩，输出动力，轴系作为传递力矩，输出动力的关键部件，在机组的运行过程中起着十分重要的作用。而轴系对中质量的优劣将会直接影响设备的运行状况，同时，也是设备使用安全与使用寿命的关键指标。对于高速转动的轴系来说，高精度的对中结果可以更好的减少机组振动，减少设备之间的摩擦与损坏，提高运行效率。

现有的轴系对中方法中，常采用百分表法，但因其操作复杂，人工计算量大，对技术人员要求高等不足使其对中效果不佳，对中精度不够；由于激光对中法具有对中精度高，对中效率快，对中效果佳等优点，近年来比较通用的就是采用激光对中法进行对中。

但是，目前基于激光对中仪的激光对中法的装置及方法来说，常常是将激光对中仪采用链条套在轴系之上，人为地对激光器进行调整，这样的操作过于粗糙后期也没有对其造成的装卡误差进行调整，造成高精度的要求达不到，且对中的效果差，因为其用链条固定很难保证激光器所发射的激光光路与对中轴水平的要求，同时由于空间上的限制，不但使对中的结果精度差，且对中过程也相对繁琐复杂。

技术实现要素：

本发明提供一种双向找正激光对中调整装置及对中方法，以解决目前存在的对中结果精度差、且对中过程相对繁琐复杂的问题。

本发明采取的技术方案是：

双向找正激光对中调整装置由固定脚支，直径测量后翼，固定激光接收筒以及可翻转激光宏微调整盒组成，其中直径测量后翼与固定激光接收筒固定连接，固定脚支固定在固定激光接收筒上，可翻转激光宏微调整盒与固定激光接收筒固定连接。

本发明所述的固定脚支由四只固定脚和四只活动脚组成，所述的四只固定脚为一段圆柱，上端中空，底端固定在所述固定脚支圆盘的圆周斜面上，每只固定脚内部封装有活动脚，所述的活动脚为圆柱杆状，在每个所述的活动脚的圆柱杆尾端，横向设有固定爪，固定爪为圆柱状，外部套有橡胶防损套，所述的活动脚封装在固定脚内，且所述的四支活动脚可沿着固定脚所在方向移动，四个固定爪可以通过四支活动脚进行伸缩，夹持固定在直径不同的主动轴上。

本发明所述的直径测量后翼由转动轴套，水平调整导轨，竖直调整导轨和两对高精度ccd测量接收仪组成；所述的转动轴套为两个空心半圆柱轴套，通过螺栓连接安装在所述的连接柱上，实现直径测量后翼与所述固定激光接收筒的连接；转动轴套的两侧对称设有水平调整导轨，所述水平调整导轨在其侧壁对称位置又设有方形轨道；所述的竖直调整导轨与所述的水平调整导轨相似，同样在侧壁对称位置设置方形导轨，同时在其底部平面还设有可安装进水平调整导轨且可沿水平导轨方向移动的滑动足ⅰ，所述的滑动足ⅰ为l型凸台，在竖直调整导轨底部平面水平方向对称置；所述的高精度ccd测量接收仪为一对led平行光发射和接收置,在其底部连接滑动支架，滑动支架下方底面同样设有滑动足ⅱ，滑动足ⅱ可在竖直调整导轨内移动。

本发明所述的固定激光接收筒由固定脚支圆盘，连接柱，激光接收盒，psd激光接收器和转动支架组成；所述的固定脚支圆盘一端面为圆周斜面，所述的固定脚支固定在其上，另一端面为竖直圆柱面，连接连接柱；所述的激光接收盒为圆柱型盒体，前端固定安装所述的psd激光接收器，psd接收激光发射器接收发出的激光，生成位置信息；所述的转动支架为两条对称的长方形支架，设置在psd激光接收器的前面，前端呈半圆弧形，且在两条支架前部中心位置对称设有转动中心轴，其上安装可翻转激光调整盒。

本发明所述的可翻转激光宏微调整盒由激光发射器，微动激光盒，承装盒，粘滑惯性微动平台，y向宏动调整盒以及x向宏动调整盒组成，所述的微动激光盒为空心盒体，无前侧端面，后侧端面设有二维压电微动平台；所述的粘滑惯性微动平台由柔性微动装置和预紧驱动装置连接组成。

本发明所述的二维压电微动平台由x向压电陶瓷驱动器，y向压电陶瓷驱动器，柔性放大机构，x向微动工作台，y向微动工作台和固定框架组成；所述的柔性放大机构为直板型柔性铰链；所述x向微动工作台与y向微动工作台串联工作。

本发明所述的承装盒为空心盒体，前侧端面设有圆形激光孔，上下顶面不完全封闭，设置成横向3/4大小的顶面无摩擦挡板，且在上下顶面左右两端各连有一块侧面无摩擦挡板，且所述的侧面无摩擦挡板也并不完全将侧面封闭，顶面无摩擦挡板与侧面无摩擦挡板内表面均涂有聚四氟乙烯涂层，可有效减少摩擦；在所述的整个承装盒竖直侧壁的外部同样对称设有y向方形导轨，y向方形导轨可安装进所述的y向宏动调整盒的y向滑动轨道内。

本发明所述的柔性微动装置由支撑板，双平行板放大铰链，柔性微动平台和压电叠堆组成；所述的支撑板为长方形；所述的双平行板放大铰链分别设置在柔性微动平台的前后两端，可有效放大位移行程；所述的柔性微动平台在支撑板的中央位置，整个柔性微动平台通过在支撑板四个直角位置的螺钉安装在所述承装盒内部侧壁上；所述的预紧驱动装置包括平行四边形柔性铰链，压电叠堆和预紧螺钉；所述的压电叠堆通过预紧螺钉封装在所述的平行四边形柔性铰链内；所述的平行四边形柔性铰链上部顶面设有预紧触头，所述预紧触头紧贴所述的微动激光盒，当对其中的压电叠堆通电时，可有效预紧微动激光盒，有利于粘滑惯性的实现；所述的预紧驱动装置通过螺钉连接在所述柔性微动平台的微动工作台上。

本发明所述的y向宏动调整盒为四面框架方盒，在两个竖直侧壁内对称设有y向滑动轨道，上下两个水平顶面上分别设有两个螺孔，安有竖直校准螺钉，且在上下两个水平顶面外侧中部对称设有x向方形导轨，x向方形导轨可安装进所述的x向宏动调整盒的x向滑动轨道内；所述的x向宏动调整盒同样为四面框架方盒，在上下两个水平侧壁内侧对称设有x向滑动轨道，两个竖直侧壁上分别设有两个螺孔，安有水平校准螺钉，且在两个竖直侧壁外部中心对称位置设有转动中心孔；所述的转动中心孔与所述转动支架上的转动中心轴配合安装；所述的激光发射器，微动激光盒，承装盒，y向宏动调整盒以及x向宏动调整盒由可翻转激光调整盒内部中心依次向外分布；所述的激光发射器尾部安装在所述二维微动平台的y向微动工作台上；所述的微动激光盒整体封装在所述的承装盒内。

一种基于双向找正激光对中调整装置的对中方法，包括以下步骤：

步骤一：一种双向找正的激光对中调整装置通过控制所述固定脚支内的活动脚支进行伸缩，实现固定爪的同时抓紧与放松，将该装置安装在一定范围的主动轴上，检查装置是否安装牢靠，并用水平象限仪检查是否安装水平；

步骤二：将所述的直径测量后翼安装在固定激光接收筒的连接柱上，通过其上的两组高精度ccd测量接收仪一端的高精度ccd测量仪发出不会散射的led平行光，另一端高精度ccd接收仪接收所述的led平行光，led平行光一部分照射到轴上，另一部分由高精度ccd接收仪直接接收，对ccd上明暗区域进行边缘检出，通过计算确定主动轴的直径d1，通过转动转动轴套可转动整个直径测量后翼，进行多次直径测量，最后取其均值计算输出轴心o1所在位置，以psd激光接收器前端平面水平方向为x轴，竖直方向为y轴，垂直psd激光接收器所在平面的方向为z轴建立第一空间直角坐标系，生成相对第一空间直角坐标系的空间位置坐标o1(x1,y1,z1)；

步骤三：通过转动所述可翻转激光宏微调整盒，使激光光路水平照射到所述的psd激光接收器上，设此时的激光光路为第一激光光路，激光起始点为第一激光发射点，将第一激光光路理想化为第一激光直线l1，记第一激光光路照射到psd激光接收器上的点为a,第一激光发射点为b,此时激光光路照射到psd激光接收器上形成的点a相对于第一空间直角坐标系的位置坐标为(x2,y2,0),第一激光发射点b相对于第一空间直角坐标系的位置坐标为(x3,y3,z3),判断第一激光光路是否水平，由点a(x2,y2,0)、b(x3,y3,z3)计算得第一激光直线方向向量

若x3-x2≠0或y3-y2≠0，则判断第一激光光路与z轴不水平，此时，分别计算第一激光光路所需的x向角度调整量和y向角度调整量，设x向所需角度调整量为θ1，y向所需角度调整量为θ2，分别作第一激光直线l1在b点垂直于y轴且平行于xoz平面的平面上的投影与b点垂直于y轴且平行于yoz平面的平面上的投影，可得：

由θ1、θ2对应调整双向可变激光发射装置，使其水平；

调整第一激光光路水平，设此时第一激光光路照射在psd激光接收器1034上的点为c,其坐标应为(x3,y3,0)，将c点坐标与轴心坐标o1(x1,y1,z1)进行比较，计算输出第一激光光路与轴心所在位置的偏差并给出调整量△x1、△y1：

△x1＝x3-x1(1-4)

△y1＝y3-y1(1-5)

再分别通过竖直校准螺钉和水平校准螺钉调节所述y向宏动调整盒和x向宏动调整盒，使激光发射器所发射的激光光路基本对中所述的轴心坐标，并再次输出此时第一激光光路照射在psd激光接收器上的位置坐标d(x4,y4,0),生成微小偏差并给出调整量△x2、△y2：

△x2＝x4-x1(1-6)

△y2＝y4-y1(1-7)

然后利用反馈调节驱动微动激光盒，对所述的二维压电微动平台进行x、y方向的位移驱动，根据微小偏差值对x向压电陶瓷驱动器、y向压电陶瓷驱动器通入不同大小的电信号，进而实现对二维压电微动平台的不同大小的高精度位移调整，直到所形成的偏差值在允许的误差范围内，并记录此时的第一激光直线方程l1：

记录此时第一激光直线方程l1；

步骤四：转动所述可翻转激光宏微调整盒至180^。到相反方向，以psd靶标前端平面水平方向为x轴，竖直方向为y轴，垂直psd靶标所在平面的方向为z轴建立第二空间直角坐标系，设此时的激光光路为第二激光光路，激光起始点为第二激光发射点，将第二激光光路理想化为第二激光直线l2，记第二激光光路照射到psd靶标上的点为e,第二激光发射点为f,此时激光光路照射到psd靶标上形成的点e相对于第二空间直角坐标系的位置坐标为(x5,y5,0),第二激光发射点f相对于第二空间直角坐标系的位置坐标为(x6,y6,z6),首先判断激光发射器发出的第二激光光路是否水平照射到所述psd靶标上，由点e,点f可得第二激光直线的方向向量

若x6-x5≠0或y6-y5≠0，则判断第二激光光路与z轴不水平，此时，分别计算第二激光光路的x向角度调整量和y向角度调整量，设x向所需角度调整量为θ3，y向所需角度调整量为θ4，分别作第一激光直线l2在f点垂直于y轴且平行于xoz平面的平面上的投影与f点垂直于y轴且平行于yoz平面的平面上的投影，可得：

由θ3、θ4对应调整双向可变激光发射装置，使其水平；

调整第二激光光路水平，记此时第二激光光路照射到psd靶标上的点为g,其相对于第二空间直角坐标系的位置坐标应为(x6,y6,0)，比较点g与点o1，计算输出第二激光光路与主动轴轴心所在位置的偏差并给出调整量△x3、△y3：

△x3＝x6-x1(1-12)

△y3＝y6-y1(1-13)

再分别通过竖直校准螺钉和水平校准螺钉调节所述y向宏动调整盒和x向宏动调整盒，使激光发射器所发射的激光光路基本对中所述的轴心坐标o1，并再次输出此时第二激光光路照射在psd靶标上的位置坐标h(x7,y7,0),生成微小偏差并给出调整量

△x4、△y4：

△x4＝x7-x1(1-14)

△y4＝y7-y1(1-15)

然后利用反馈调节驱动微动激光盒，对所述的二维压电微动平台进行x、y方向的位移驱动，根据微小偏差值对x向压电陶瓷驱动器、y向压电陶瓷驱动器通入不同大小的电信号，进而实现对二维压电微动平台的不同大小的高精度位移调整，直到所形成的偏差值在允许的误差范围内，并记录此时的第二激光直线方程l2；

步骤五：为了确定第二激光光路与第一激光光路准确对中，此时，驱动所述粘滑惯性微动平台，所述的粘滑惯性微动平台由柔性微动装置和预紧驱动装置组成；对所述的预紧驱动装置与所述的柔性微动装置同时通入周期相同的锯齿波，所述的预紧驱动装置的第二压电叠堆伸长变形，所述的平行四边形柔性铰链即会随之变形，竖直方向预紧所述微动激光盒，有利于粘滑惯性的实施，同时水平方向进行一定的位移输出；由于柔性微动平台的横向运动，带动所述的预紧驱动装置，完成位移输出，此时第二激光光路的起始点前进一段距离，再次确定此时第二激光光路的起始点位置坐标以及第二激光直线方程l2，与l1进行对比，并反复调节直到此时的第二激光光路所对应的第二激光直线方程l2满足激光直线方程l1；基于第二激光光路，即可用于后续的轴系对中工作。

本发明的优点是：

(1)本发明采用双向找正的方式，首先将第一激光光路与自身轴心高精度对中，理想化成一条直线，进而形成第一激光直线方程，再将激光光路反转，反向找正轴心，又将第二激光光路理想转化成一条直线，生成第二激光直线方程作为对中基准；这样的双向找正的对中方式，利用轴心进行对中，避免了外套在轴上所需旋转而面对的空间限制问题；同时，将自身轴心找正后而进行的安装工作，解决了现有技术中对于主动轴人工找正轴心造成误差大的缺点，使得对中精度更高，对中效果更佳。

(2)粘滑惯性微动平台的利用使激光光路理想化成直线，有利于计算出激光直线方程，由于其驱动位移小，对已有激光光路的影响甚微，又因为其位移移动相对明显，驱动方式简单，有利于捕捉点，生成坐标，精确快速，确保了自身轴系对中的精度与对中基准光路的可靠。

(3)在通过水平校准螺钉和竖直校准螺钉校准宏动调节之后，利用二维压电微动平台进行微小位移调整，当生成所需调整量时，即可通过反馈调节自动控制分别对x向和y向压电驱动器通入对应大小的电信号，自动化程度高，操作简便，且误差几乎来源于机械；同时，由于利用压电驱动器等构成的微动平台，其位移进给小，精度高，这样也满足了对中效果的要求。

(4)以固定脚支扣合爪开合的方式，将整套装置安装在主动轴与被对中轴上，安装以及拆卸更佳简单，由于其利用的四爪开合使安装更佳牢固可靠，简单快捷；且适用于一定范围的直径的轴系，普适性更强。

(5)所述的高精度ccd测量接收装置，因其光学特性，响应速度快，精度高，使用寿命长；同时，因其安装在所述水平调整导轨和所述竖直调整导轨上，同样可以测量不同大小的轴系直径，且通过多次测量，更加提高了精度。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明中的固定脚支示意图；

图3是本发明中的直径测量后翼结构示意图；

图4是本发明中的固定激光接收筒结构示意图；

图5是本发明中的可翻转激光宏微调整盒结构示意图；

图6是本发明中可翻转激光宏微调整盒连接结构示意图；

图7是本发明中可翻转激光宏微调整盒装配剖视图；

图8a是本发明中微动激光盒结构示意图；

图8b是图8a的a-a剖视图；

图9是本发明中的承装盒结构示意图；

图10是本发明中的粘滑惯性微动平台结构示意图；

图11是本发明中的第一激光光路的角度调整过程图；

图12是本发明中的第一激光光路的位置调整过程图；

图13是本发明中的第二激光光路的角度调整过程图；

图14是本发明中的第一激光光路和二激光光路的精度对准过程；

附图标记说明：

双向找正激光对中调整装置-1、psd靶标-2、主动轴-3、led平行光-4、激光光路-5、固定脚支-101、直径测量后翼-102、固定激光接收筒-103、可翻转激光宏微调整盒-104、固定脚-1011、活动脚-1012、转动轴套-1021、水平调整导轨-1022、竖直调整导轨-1023、高精度ccd测量接收仪-1024、固定螺栓-1025、固定脚支圆盘-1031、连接柱-1032、激光接收盒-1033、psd激光接收器-1034、转动支架-1035、激光发射器-1041、微动激光盒-1042、承装盒-1043、粘滑惯性微动平台-1044、y向宏动调整盒-1045、x向宏动调整盒-1046、竖直校准螺钉-1047、水平校准螺钉-1048、固定爪-10121、水平方形导轨-10221、竖直方形导轨-10231、高精度ccd测量仪-10241、高精度ccd接收仪-10242、滑动支架-10243、转动中心轴-10351、二维压电微动平台-10421、圆形激光孔-10431、顶面无摩擦挡板-10432、侧面无摩擦挡板-10433、y向方形导轨-10434、柔性微动装置-10441、预紧驱动装置-10442、y向滑动轨道-10451、x向方形导轨-10452、x向滑动轨道-10461、转动中心孔-10462、滑动足ⅰ-102311、滑动足ⅱ-102411、x向压电陶瓷驱动器-104211、y向压电陶瓷驱动器-104212、柔性放大机构-104213、x向微动工作台-104214、y向微动工作台-104215、固定框架-104216、支撑板-104411、双平行板放大铰链-104412、柔性微动平台-104413、第一压电叠堆-104414、平行四边形柔性铰链-104421、第二压电叠堆-104422、预紧螺钉-104423、预紧触头-104424。

具体实施方式

双向找正激光对中调整装置由固定脚支，直径测量后翼，固定激光接收筒以及可翻转激光宏微调整盒组成，其中直径测量后翼102与固定激光接收筒103固定连接，固定脚支101固定在固定激光接收筒103上，可翻转激光宏微调整盒104与固定激光接收筒103固定连接。

如图1、图2所示，固定脚支101由四支固定脚1011，四支活动脚1012组成；所述的直径测量后翼102通过转动轴套1021与所述固定激光接收筒103连接，由设置在其上的水平调整导轨1022与竖直调整导轨1023对高精度ccd测量接收仪1024进行调节，可实现直径测量后翼102对主动轴3的直径进行测量；所述的固定激光接收筒103后部设有固定脚支圆盘1031，一侧端面为圆周斜面，所述的固定脚支101固定在其上，另一侧为竖直圆柱面，设有连接柱1032，所述的连接柱1032为一段圆柱，一端固定在所述固定脚支圆盘1031的竖直圆柱面上，另一端连有激光接收盒1033，所述激光接收盒1033的前端中心部分设有psd激光接收器1034，同时，在激光接收盒1033的边缘对称部分还设有转动支架1035，可安装所述可翻转激光宏微调整盒104；所述的可翻转激光宏微调整盒104由激光发射器1041，微动激光盒1042，承装盒1043,粘滑惯性微动平台1044、y向宏动调整盒1045以及x向宏动调整盒1046组成，依次由中心向外层分布安装。

如图2所示，所述的固定脚支101由四只固定脚1011和四只活动脚1012组成，所述的四只固定脚1011为一段圆柱，上端中空，底端固定在所述固定脚支圆盘1031的圆周斜面上，每只固定脚1011内部封装有活动脚1012，所述的活动脚1012为圆柱杆状，在每个所述的活动脚1012的圆柱杆尾端，横向设有固定爪10121，固定爪10121为圆柱状，外部套有橡胶防损套，所述的活动脚1012封装在固定脚1011内，且所述的四支活动脚1012可沿着固定脚1011所在方向移动，四个固定爪10121可以通过四支活动脚1012进行伸缩，夹持固定在直径不同的主动轴3上。

如图1、图3所示，所述的直径测量后翼102由转动轴套1021，水平调整导轨1022，竖直调整导轨1023和两对高精度ccd测量接收仪1024组成；所述的转动轴套1021为两个空心半圆柱轴套，通过螺栓连接安装在所述的连接柱1032上，实现直径测量后翼102与所述固定激光接收筒103的连接；转动轴套1021的两侧对称设有水平调整导轨1022，所述水平调整导轨1022在其侧壁对称位置又设有水平方形轨道10221；所述的竖直调整导轨1023与所述的水平调整导轨1022相似，同样在侧壁对称位置设置竖直方形轨道10231，同时在其底部平面还设有可安装进水平调整导轨1022且可沿水平导轨1022方向移动的滑动足ⅰ102311，所述的滑动足ⅰ102311为l型凸台，在竖直调整导轨1023底部平面水平方向对称设置；所述的高精度ccd测量接收仪1024为一对led平行光发射和接收置,在其底部连接滑动支架10243，滑动支架10243下方底面同样设有滑动足ⅱ102411，滑动足ⅱ102411可在竖直调整导轨1023内移动。

如图4所示，所述的固定激光接收筒103由固定脚支圆盘1031，连接柱1032，激光接收盒1033，psd激光接收器1034和转动支架1035组成；所述的固定脚支圆盘1031一端面为圆周斜面，所述的固定脚支101固定在其上，另一端面为竖直圆柱面，连接连接柱1032；所述的激光接收盒1033为圆柱型盒体，前端固定安装所述的psd激光接收器1034，psd接收激光器1034接收发出的激光，生成位置信息；所述的转动支架1035为两条对称的长方形支架，设置在psd激光接收器1034的前面，前端呈半圆弧形，且在两条支架前部中心位置对称设有转动中心轴10351，其上安装可翻转激光调整盒104。

如图5，图6、图7所示，所述的可翻转激光宏微调整盒104由激光发射器1041，微动激光盒1042，承装盒1043，粘滑惯性微动平台1044，y向宏动调整盒1045以及x向宏动调整盒1046组成，所述的微动激光盒1042为空心盒体，无前侧端面，后侧端面设有二维压电微动平台10421；所述的粘滑惯性微动平台1044由柔性微动装置10441和预紧驱动装置10442连接组成。

如图5、图8a、图8b所示，所述的二维压电微动平台10421由x向压电陶瓷驱动器104211，y向压电陶瓷驱动器104212，柔性放大机构104213，x向微动工作台104214，y向微动工作台104215和固定框架104216组成；所述的柔性放大机构104213为直板型柔性铰链；所述x向微动工作台104214与y向微动工作台104215串联工作。

如图9所示，所述的承装盒1043为空心盒体，前侧端面设有圆形激光孔10431，上下顶面不完全封闭，设置成横向3/4大小的顶面无摩擦挡板10432，且在上下顶面左右两端各连有一块侧面无摩擦挡板10433，且所述的侧面无摩擦挡板10433也并不完全将侧面封闭，顶面无摩擦挡板10432与侧面无摩擦挡板10433内表面均涂有聚四氟乙烯涂层，可有效减少摩擦；在所述的整个承装盒1043竖直侧壁的外部同样对称设有y向方形导轨10434，y向方形导轨10434可安装进所述的y向宏动调整盒1045的y向滑动轨道10451内。

如图10所示，所述的柔性微动装置10441由支撑板104411，双平行板放大铰链104412，柔性微动平台104413和第一压电叠堆104414组成；所述的支撑板104411为长方形；所述的双平行板放大铰链104412分别设置在柔性微动平台104413的前后两端，可有效放大位移行程；所述的柔性微动平台104413在支撑板104411的中央位置，整个柔性微动平台104413通过在支撑板104411四个直角位置的螺钉安装在所述承装盒1043内部侧壁上；所述的预紧驱动装置10442包括平行四边形柔性铰链104421，第二压电叠堆104422和预紧螺钉；所述的第二压电叠堆104422通过预紧螺钉104423封装在所述的平行四边形柔性铰链104421内；所述的平行四边形柔性铰链104421上部顶面设有预紧触头104424，所述预紧触头104424紧贴所述的微动激光盒1042，当对其中的第二压电叠堆104422通电时，可有效预紧微动激光盒1042，有利于粘滑惯性的实现；所述的预紧驱动装置10442通过螺钉连接在所述柔性微动装置10441的柔性微动平台104413上。

如图5、图6、图7所示，所述的y向宏动调整盒1045为四面框架方盒，在两个竖直侧壁内对称设有y向滑动轨道10451，上下两个水平顶面上分别设有两个螺孔，安有竖直校准螺钉1047，且在上下两个水平顶面外侧中部对称设有x向方形导轨10452，x向方形导轨10452可安装进所述的x向宏动调整盒1046的x向滑动轨道10461内；所述的x向宏动调整盒1046同样为四面框架方盒，在上下两个水平侧壁内侧对称设有x向滑动轨道10461，两个竖直侧壁上分别设有两个螺孔，安有水平校准螺钉1048，且在两个竖直侧壁外部中心对称位置设有转动中心孔10462；所述的转动中心孔10462与所述转动支架1035上的转动中心轴10351配合安装；所述的激光发射器1041，微动激光盒1042，承装盒1043，y向宏动调整盒1045以及x向宏动调整盒1046由可翻转激光调整盒104内部中心依次向外分布；所述的激光发射器1041尾部安装在所述二维微动平台10421的y向微动工作台104215上；所述的微动激光盒1042整体封装在所述的承装盒1043内。

通过以主动轴3的轴心为基准，采用激光良好的直线性来进行对中校准，通过直径测量后翼102高精度且快速的找准轴心，使用可翻转激光宏微调整盒104做到一台激光发射器双向使用，保证机械主动轴自身轴系的高度对中，以此提高对中精度，减少，机器损坏。

一种基于双向找正激光对中调整装置的对中方法，包括以下步骤：

步骤一：如图1，图12所示，一种基于主动轴的双向找正激光对中调整装置1通过控制所述固定脚支101的活动脚1012进行伸缩，实现固定爪10121的抓紧与放松，将该装置安装在一定范围的主动轴3上，，检查装置是否安装牢靠，并用水平象限仪检查是否安装水平。

步骤二：将所述的直径测量后翼102安装在固定激光接收筒103的连接柱1032上，通过其上的两组高精度ccd测量接收仪1024一端的高精度ccd测量仪10241发出不会散射的led平行光4，另一端高精度ccd接收仪10422接收所述的led平行光4，led平行光4一部分照射到轴上，另一部分由高精度ccd接收仪10422直接接收，对ccd上明暗区域进行边缘检出，通过计算确定主动轴3的直径d1，通过转动转动轴套1021可转动整个直径测量后翼102，进行多次直径测量，最后取其均值计算输出轴心o1所在位置，以psd激光接收器1034前端平面水平方向为x轴，竖直方向为y轴，垂直psd激光接收器1034所在平面的方向为z轴建立第一空间直角坐标系，生成相对第一空间直角坐标系的空间位置坐标o1(x1,y1,z1)；

步骤三：如图11所示，通过转动所述可翻转激光宏微调整盒104，使激光光路水平照射到所述的psd激光接收器1034上，设此时的激光光路为第一激光光路，激光起始点为第一激光发射点，将第一激光光路理想化为第一激光直线l1，记第一激光光路照射到psd激光接收器1034上的点为a,第一激光发射点为b,此时激光光路照射到psd激光接收器1034上形成的点a相对于第一空间直角坐标系的位置坐标为(x2,y2,0),第一激光发射点b相对于第一空间直角坐标系的位置坐标为(x3,y3,z3),判断第一激光光路是否水平，由点a(x2,y2,0)、b(x3,y3,z3)计算得第一激光直线方向向量

若x3-x2≠0或y3-y2≠0，则判断第一激光光路与z轴不水平，此时，分别计算第一激光光路所需的x向角度调整量和y向角度调整量，设x向所需角度调整量为θ1，y向所需角度调整量为θ2，分别作第一激光直线l1在b点垂直于y轴且平行于xoz平面的平面上的投影与b点垂直于y轴且平行于yoz平面的平面上的投影，可得：

由θ1、θ2对应调整双向可变激光发射装置，使其水平。

如图12所示，调整第一激光光路水平，设此时第一激光光路照射在psd激光接收器1034上的点为c,其坐标应为(x3,y3,0)，将c点坐标与轴心坐标o1(x1,y1,z1)进行比较，计算输出第一激光光路与轴心所在位置的偏差并给出调整量△x1、△y1：

△x1＝x3-x1(1-4)

△y1＝y3-y1(1-5)

再分别通过竖直校准螺钉1047和水平校准螺钉1048调节所述y向宏动调整盒1045和x向宏动调整盒1046，使激光发射器1041所发射的激光光路基本对中所述的轴心坐标，并再次输出此时第一激光光路照射在psd激光接收器1034上的位置坐标d(x4,y4,0),生成微小偏差并给出调整量△x2、△y2：

△x2＝x4-x1(1-6)

△y2＝y4-y1(1-7)

然后利用反馈调节驱动微动激光盒1042，对所述的二维压电微动平台10421进行x、y方向的位移驱动，根据微小偏差值对x向压电陶瓷驱动器104211、y向压电陶瓷驱动器104212通入不同大小的电信号，进而实现对二维压电微动平台10421的不同大小的高精度位移调整，直到所形成的偏差值在允许的误差范围内，并记录此时的第一激光直线方程l1：

记录此时第一激光直线方程l1。

步骤四：如图13所示，转动所述可翻转激光宏微调整盒104至180^。到相反方向，以psd靶标2前端平面水平方向为x轴，竖直方向为y轴，垂直psd靶标2所在平面的方向为z轴建立第二空间直角坐标系，设此时的激光光路为第二激光光路，激光起始点为第二激光发射点，将第二激光光路理想化为第二激光直线l2，记第二激光光路照射到psd靶标2上的点为e,第二激光发射点为f,此时激光光路照射到psd靶标2上形成的点e相对于第二空间直角坐标系的位置坐标为(x5,y5,0),第二激光发射点f相对于第二空间直角坐标系的位置坐标为(x6,y6,z6),首先判断激光发射器1041发出的第二激光光路是否水平照射到所述psd靶标2上，由点e,点f可得第二激光直线的方向向量

若x6-x5≠0或y6-y5≠0，则判断第二激光光路与z轴不水平，此时，分别计算第二激光光路的x向角度调整量和y向角度调整量，设x向所需角度调整量为θ3，y向所需角度调整量为θ4，分别作第一激光直线l2在f点垂直于y轴且平行于xoz平面的平面上的投影与f点垂直于y轴且平行于yoz平面的平面上的投影，可得：

由θ3、θ4对应调整双向可变激光发射装置，使其水平。

如图14所示，调整第二激光光路水平，记此时第二激光光路照射到psd靶标2上的点为g,其相对于第二空间直角坐标系的位置坐标应为(x6,y6,0)，比较点g与点o1，计算输出第二激光光路与主动轴轴心所在位置的偏差并给出调整量△x3、△y3：

△x3＝x6-x1(1-12)

△y3＝y6-y1(1-13)

再分别通过竖直校准螺钉1047和水平校准螺钉1048调节所述y向宏动调整盒1045和x向宏动调整盒1046，使激光发射器1041所发射的激光光路基本对中所述的轴心坐标o1，并再次输出此时第二激光光路照射在psd靶标2上的位置坐标h(x7,y7,0),生成微小偏差并给出调整量△x4、△y4：

△x4＝x7-x1(1-14)

△y4＝y7-y1(1-15)

然后利用反馈调节驱动微动激光盒，对所述的二维压电微动平台10421进行x、y方向的位移驱动，根据微小偏差值对x向压电陶瓷驱动器104211、y向压电陶瓷驱动器104212通入不同大小的电信号，进而实现对二维压电微动平台10421的不同大小的高精度位移调整，直到所形成的偏差值在允许的误差范围内，并记录此时的第二激光直线方程l2。

步骤五：为了确定第二激光光路与第一激光光路准确对中，此时，驱动所述粘滑惯性微动平台1044，所述的粘滑惯性微动平台1044由柔性微动装置10441和预紧驱动装置10442组成；对所述的预紧驱动装置10442与所述的柔性微动装置10442同时通入周期相同的锯齿波，所述的预紧驱动装置10442的第二压电叠堆104422伸长变形，所述的平行四边形柔性铰链104421即会随之变形，竖直方向预紧所述微动激光盒1042，有利于粘滑惯性的实施，同时水平方向进行一定的位移输出；由于柔性微动平台104413的横向运动，带动所述的预紧驱动装置10442，完成位移输出，此时第二激光光路的起始点前进一段距离，再次确定此时第二激光光路的起始点位置坐标以及第二激光直线方程l2，与l1进行对比，并反复调节直到此时的第二激光光路所对应的第二激光直线方程l2满足激光直线方程l1；基于第二激光光路，即可用于后续的轴系对中工作。

具体的，利用反馈调节驱动微动激光盒1042，对所述的二维微动压电平台10421进行x、y方向的位移驱动，根据微小偏差值对所述x,y向压电陶瓷驱动器104211、104212通入不同大小的电信号，进而实现对二维微动平台10421的不同大小的高精度位移调整，设偏差值为△d，压电陶瓷纵向形变量为γ，则有

γ＝γ-2(ζt²+ε)(2-1)其中，ζ、ε为极板间的理想形变量参数。

由于压电的接收到电荷时，与其电位移的密不可分，电荷q和电位移d之间的关系为

q＝-∫∫dds(2-2)s为压电元件电极面的面积，压电常数为ds,将压电简化成一个电容，即上下平面简化成电容两极板，压电间的电压u与压电产生的电场e的关系符合一般方程所以对其产生的电压在极板上对距离求积分得到压电产生的电压：

u＝-∫edz(2-3)

则由式(2-2)和式(2-3)，压电受到外界激励信号与其应力有关，还与本身的自由电容有关，在接收到外界激励信号时，压电会产生一定的位移，对压电方程做三重积分得到电荷，可以得到:

电荷在时间上做微分可以得到压电的输入电流，则式(2-4)为：

其中为平均应力，为自由电容。

对(2-4)进行简化，将其从时间域上变化成复数域上的函数，则输入系统的外界激励信号的拉氏变换为：

i(s)＝dmst(s)-cmv(s)(2-6)

即对压电输入此激励信号，引起压电陶瓷产生位移，在调整激光光路的角度偏差，完成大位移调整之后，对装置最后的平行度位移偏差进行修正，已达到所需的精度。