發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)的測(cè)量系統(tǒng)及方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)的測(cè)量系統(tǒng)及方法。該發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)的測(cè)量系統(tǒng)包括：調(diào)平座架和旋轉(zhuǎn)測(cè)量裝置；所述旋轉(zhuǎn)測(cè)量裝置包括測(cè)量桿，所述測(cè)量桿周向自轉(zhuǎn)；所述測(cè)量桿上設(shè)有角度傳感器和多個(gè)激光位移傳感器；所述多個(gè)激光位移傳感器位于所述測(cè)量桿的不同高度上，用于測(cè)量噴管內(nèi)壁與相應(yīng)的激光位移傳感器的徑向距離；所述角度傳感器位于所述測(cè)量桿上，用于測(cè)量所述測(cè)量桿的旋轉(zhuǎn)角度；所述測(cè)量桿豎直設(shè)置于所述調(diào)平座架上；所述調(diào)平座架與發(fā)動(dòng)機(jī)噴管的噴口相接觸。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)的非接觸式測(cè)量，避免了接觸式測(cè)量對(duì)噴管內(nèi)壁造成的損壞，且測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)的測(cè)量系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及力學(xué)測(cè)量領(lǐng)域，尤其涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)的測(cè)量系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)作為發(fā)動(dòng)機(jī)的推力線(xiàn)，為發(fā)動(dòng)機(jī)合成推力的作用線(xiàn)。動(dòng)力系統(tǒng)中的噴管軸線(xiàn)特別是火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)需要準(zhǔn)確設(shè)計(jì)?，F(xiàn)有的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)只是通過(guò)設(shè)計(jì)來(lái)確定，其前提是加工誤差較小，成形后噴管變形較小。真實(shí)的軸線(xiàn)與設(shè)計(jì)出現(xiàn)偏差需要通過(guò)測(cè)量去發(fā)現(xiàn)。但使用常規(guī)測(cè)量方法，采用測(cè)量工具接觸測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)有較大困難。
[0003]軸線(xiàn)在噴管內(nèi)部，由噴管內(nèi)部形狀決定，噴管外部一般有凸起物，因而軸線(xiàn)測(cè)量需要在噴管內(nèi)部開(kāi)展。噴管軸線(xiàn)是不能直接測(cè)量，需要通過(guò)測(cè)量?jī)?nèi)壁各個(gè)截圓，由截圓計(jì)算得到的圓心，連接各截圓的圓心得到噴管軸線(xiàn)。把噴管內(nèi)壁各個(gè)截圓測(cè)量出來(lái)，內(nèi)部截圓可能是橢圓，測(cè)量點(diǎn)需要較多，才能準(zhǔn)確的得出圓心位置。但在常規(guī)測(cè)量中不容易保證在內(nèi)部同一截圓上測(cè)量，由于噴管為類(lèi)似錐形，在不同一截圓測(cè)量將帶來(lái)較大誤差，測(cè)量本身帶來(lái)的誤差大于軸線(xiàn)實(shí)際的偏差，這樣的測(cè)量變得到?jīng)]有意義。
[0004]發(fā)動(dòng)機(jī)噴管特別是火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管價(jià)格昂貴，嚴(yán)禁磕碰，常規(guī)測(cè)量中需要使用測(cè)量工具接觸到噴管內(nèi)壁，難免會(huì)磕碰或劃傷內(nèi)壁，造成損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:現(xiàn)有的接觸式噴管軸線(xiàn)的測(cè)量方法會(huì)對(duì)噴管內(nèi)壁造成損害且測(cè)量誤差大的問(wèn)題。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明一方面提出了一種發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)的測(cè)量系統(tǒng)，該發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)的測(cè)量系統(tǒng)包括:
[0007]調(diào)平座架和旋轉(zhuǎn)測(cè)量裝置；
[0008]所述旋轉(zhuǎn)測(cè)量裝置包括測(cè)量桿，所述測(cè)量桿周向自轉(zhuǎn)；
[0009]所述測(cè)量桿上設(shè)有角度傳感器和多個(gè)激光位移傳感器；
[0010]所述多個(gè)激光位移傳感器位于所述測(cè)量桿的不同高度上，用于測(cè)量噴管內(nèi)壁與相應(yīng)的激光位移傳感器的徑向距離；
[0011 ]所述角度傳感器位于所述測(cè)量桿上，用于測(cè)量所述測(cè)量桿的旋轉(zhuǎn)角度；
[0012]所述測(cè)量桿豎直設(shè)置于所述調(diào)平座架上；
[0013]所述調(diào)平座架與發(fā)動(dòng)機(jī)噴管的噴口相接觸。
[0014]可選地，該發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)的測(cè)量系統(tǒng)還包括信號(hào)記錄與處理器；
[0015]所述信號(hào)記錄與處理器與所述角度傳感器和多個(gè)激光位移傳感器相連，用于根據(jù)所述噴管的內(nèi)壁與相應(yīng)的激光位移傳感器的徑向距離和所述測(cè)量桿的旋轉(zhuǎn)角度獲取所述噴管的軸線(xiàn)。
[0016]可選地，所述調(diào)平座架包括第一軸承和第二軸承；
[0017]所述測(cè)量桿包括轉(zhuǎn)軸桿和多個(gè)展桿；
[0018]所述轉(zhuǎn)軸桿穿過(guò)所述第一軸承和所述第二軸承豎直設(shè)置于所述調(diào)平座架上；
[0019]所述多個(gè)激光位移傳感器分別設(shè)置于所述多個(gè)展桿上。
[0020]可選地，所述角度傳感器位于所述轉(zhuǎn)軸桿的底部，所述角度傳感器的轉(zhuǎn)軸與所述轉(zhuǎn)軸桿的軸心相連。
[0021]可選地，所述調(diào)平座架的形狀為三角形。
[0022]可選地，所述測(cè)量桿位于發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)的測(cè)量系統(tǒng)的預(yù)定中心軸線(xiàn)上。
[0023]可選地，該發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)的測(cè)量系統(tǒng)還包括:
[0024]三個(gè)上調(diào)姿板和三根導(dǎo)向桿；
[0025]所述上調(diào)姿板設(shè)置于所述調(diào)平座架上，用于與發(fā)動(dòng)機(jī)噴管的噴口相接觸，調(diào)節(jié)噴口處于水平狀態(tài)；
[0026]所述三根導(dǎo)向桿分別豎直設(shè)置在所述三個(gè)上調(diào)姿板遠(yuǎn)離所述測(cè)量桿的位置上，以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)噴管的放置起導(dǎo)向作用。
[0027]可選地，該發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)的測(cè)量系統(tǒng)還包括:
[0028]三個(gè)下調(diào)姿板；
[0029]所述三個(gè)下調(diào)姿板設(shè)置于所述調(diào)平座架的底部，用于調(diào)節(jié)調(diào)平座架(I)處于水平狀態(tài)。
[0030]本發(fā)明另一方面提出了一種發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)的測(cè)量方法，該方法包括:
[0031]獲取噴管內(nèi)壁與相應(yīng)的激光位移傳感器的徑向距離；
[0032]獲取測(cè)量桿的旋轉(zhuǎn)角度；
[0033]根據(jù)所述噴管的內(nèi)壁與相應(yīng)的激光位移傳感器的徑向距離和所述測(cè)量桿的旋轉(zhuǎn)角度獲取多個(gè)截圓的圓心，連接各截圓圓心獲得發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)。
[0034]可選地，所述根據(jù)所述噴管的內(nèi)壁與相應(yīng)的激光位移傳感器的徑向距離和所述測(cè)量桿的旋轉(zhuǎn)角度獲取多個(gè)截圓的圓心，包括:
[0035]采用最小二乘擬合法對(duì)所述噴管的內(nèi)壁與相應(yīng)的激光位移傳感器的徑向距離和所述測(cè)量桿的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行擬合，獲取多個(gè)截圓的圓心。
[0036]本發(fā)明提出的發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)的測(cè)量系統(tǒng)及方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)的非接觸式測(cè)量，避免了接觸式測(cè)量對(duì)噴管內(nèi)壁造成的損壞，通過(guò)多個(gè)激光位移傳感器獲取發(fā)動(dòng)機(jī)噴管內(nèi)壁的多個(gè)截圓的徑向距離，通過(guò)角度傳感器獲取測(cè)量桿的旋轉(zhuǎn)角度，根據(jù)多個(gè)截圓的徑向距離和測(cè)量桿的旋轉(zhuǎn)角度獲取噴管的軸線(xiàn)，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確。
【附圖說(shuō)明】
[0037]通過(guò)參考附圖會(huì)更加清楚的理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖是示意性的而不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明進(jìn)行任何限制，在附圖中:
[0038]圖1示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)的測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖2示出了發(fā)動(dòng)機(jī)噴管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖3示出了下調(diào)姿板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041]圖4示出了調(diào)平座架的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042]圖5示出了下調(diào)姿板與調(diào)平座架對(duì)接安裝的示意圖；
[0043]圖6示出了上調(diào)姿板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044]圖7示出了導(dǎo)向桿、上調(diào)姿板與調(diào)平座架的安裝示意圖；
[0045]圖8示出了軸承安裝結(jié)構(gòu)示意圖；；
[0046]圖9示出了測(cè)量桿的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0047]圖10示出了測(cè)量桿與軸承的連接示意圖；
[0048]圖11示出了激光位移傳感器的安裝示意圖；
[0049]圖12示出了角度傳感器與調(diào)平座架的安裝示意圖；
[0050]圖13示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)的測(cè)量方法的流程示意圖；
[0051]圖14示出了角度傳感器測(cè)量的轉(zhuǎn)角-時(shí)間的示意圖；
[0052]圖15示出了激光位移傳感器測(cè)量的距離-時(shí)間的示意圖；
[0053]圖16示出了轉(zhuǎn)角-距離關(guān)系曲線(xiàn)和截圓的示意圖；
[0054]圖17示出了四個(gè)截圓和噴管軸線(xiàn)的示意圖。
[0055]圖1-圖 12 中:
[0056]I調(diào)平座架、2旋轉(zhuǎn)測(cè)量裝置；
[0057]11第一軸承、12第二軸承、13上調(diào)姿板、14下調(diào)姿板、15導(dǎo)向桿；
[0058]21測(cè)量桿、22角度傳感器、23激光位移傳感器；
[0059]211轉(zhuǎn)軸桿、212展桿；
[0060]141第一上螺母、142第一下螺母；
[0061]131第二上螺母、132第二下螺母；
[0062]211’螺紋連接孔。
【具體實(shí)施方式】
[0063]下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0064]圖1示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)的測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1-圖12所不，該發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)的測(cè)量系統(tǒng)包括:
[0065]調(diào)平座架I和旋轉(zhuǎn)測(cè)量裝置2;
[0066]旋轉(zhuǎn)測(cè)量裝置2包括測(cè)量桿21，測(cè)量桿21周向自轉(zhuǎn)；
[0067]測(cè)量桿21上設(shè)有角度傳感器22和多個(gè)激光位移傳感器23;
[0068]多個(gè)激光位移傳感器23位于測(cè)量桿21的不同高度上，用于測(cè)量噴管內(nèi)壁與相應(yīng)的激光位移傳感器的徑向距離；
[0069]角度傳感器22位于測(cè)量桿21上，用于測(cè)量測(cè)量桿21的旋轉(zhuǎn)角度；
[0070]測(cè)量桿21豎直設(shè)置于調(diào)平座架上I;
[0071]調(diào)平座架I與發(fā)動(dòng)機(jī)噴管的噴口相接觸。
[0072]本實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)的測(cè)量系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)的非接觸式測(cè)量，避免了接觸式測(cè)量對(duì)噴管內(nèi)壁造成的損壞，通過(guò)多個(gè)激光位移傳感器獲取發(fā)動(dòng)機(jī)噴管內(nèi)壁的多個(gè)截圓的徑向距離，通過(guò)角度傳感器獲取測(cè)量桿的旋轉(zhuǎn)角度，根據(jù)多個(gè)截圓的徑向距離和測(cè)量桿的旋轉(zhuǎn)角度獲取噴管的軸線(xiàn)，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確。
[0073]在一種可選的實(shí)施方式中，該發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)測(cè)量系統(tǒng)還包括信號(hào)記錄與處理器(圖中未示出)；
[0074]信號(hào)記錄與處理器與角度傳感器22和多個(gè)激光位移傳感器23相連，用于根據(jù)所述噴管的內(nèi)壁與相應(yīng)的激光位移傳感器的徑向距離和所述測(cè)量桿21的旋轉(zhuǎn)角度獲取所述噴管的軸線(xiàn)。
[0075]在實(shí)際應(yīng)用中，使用兩臺(tái)供電電源分別給激光位移傳感器和角度傳感器供電，使用一臺(tái)信號(hào)記錄器記錄激光位移和角度信號(hào)。
[0076]進(jìn)一步地，調(diào)平座架I包括第一軸承11和第二軸承12;
[0077]測(cè)量桿21包括轉(zhuǎn)軸桿211和多個(gè)展桿212;
[0078]轉(zhuǎn)軸桿211穿過(guò)第一軸承11和第二軸承12豎直設(shè)置于調(diào)平座架I上；
[0079]多個(gè)激光位移傳感器23分別設(shè)置于多個(gè)展桿212上。
[0080]進(jìn)一步地，角度傳感器22位于轉(zhuǎn)軸桿211的底部，角度傳感器22的轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)軸桿211的軸心相連。
[0081]本實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)的測(cè)量系統(tǒng)解決了噴管內(nèi)部同一截圓連續(xù)多點(diǎn)測(cè)量問(wèn)題和非接觸式測(cè)量問(wèn)題。
[0082]優(yōu)選地，調(diào)平座架I的形狀為三角形。測(cè)量桿21位于發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)的測(cè)量系統(tǒng)的預(yù)定中心軸線(xiàn)上。
[0083]該發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)的測(cè)量系統(tǒng)還包括:三個(gè)上調(diào)姿板13和三根導(dǎo)向桿15;
[0084]上調(diào)姿板13設(shè)置于調(diào)平座架I上，用于與發(fā)動(dòng)機(jī)噴管的噴口相接觸，調(diào)節(jié)噴口處于水平狀態(tài)；
[0085]三根導(dǎo)向桿15分別豎直設(shè)置在三個(gè)上調(diào)姿板13遠(yuǎn)離所述測(cè)量桿21的位置上，以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)噴管的放置起導(dǎo)向作用。
[0086]該發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)的測(cè)量系統(tǒng)還包括:三個(gè)下調(diào)姿板(14);
[0087]所述三個(gè)下調(diào)姿板(14)設(shè)置于所述調(diào)平座架(I)的底部，用于調(diào)節(jié)調(diào)平座架(I)處于水平狀態(tài)。
[0088]在實(shí)際應(yīng)用中，測(cè)量桿由一根轉(zhuǎn)軸桿和若干展桿垂直焊接而成，轉(zhuǎn)軸桿通過(guò)套接軸承安放在調(diào)平座架上，測(cè)量桿繞軸承可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)旋轉(zhuǎn)，展桿端部安裝激光位移傳感器，轉(zhuǎn)軸桿下端連接角度傳感器。下調(diào)姿板用于調(diào)整整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)處于水平狀態(tài)。上調(diào)姿板用于安放發(fā)動(dòng)機(jī)噴管的噴口，并調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)噴管(如圖2所示)的噴口平面處于水平狀態(tài)。導(dǎo)向桿用于發(fā)動(dòng)機(jī)噴管與上調(diào)姿板對(duì)接時(shí)起導(dǎo)向作用。
[0089]下調(diào)姿板14(如圖3所示)的螺桿穿過(guò)調(diào)平座架I底座(如圖4所示)通孔，使用第一上螺母141、第二下螺母142夾持固定(如圖5所述)，通過(guò)螺母旋轉(zhuǎn)調(diào)整座架上端面處于水平狀態(tài)。上調(diào)姿板13(如圖6所示)的螺桿穿過(guò)調(diào)平座架I頂座通孔，使用第一上螺母131、第二下螺母132夾持固定(如圖7所示)。導(dǎo)向桿15螺接在調(diào)平座架I上，用于控制噴管與上調(diào)姿板13對(duì)接過(guò)程中的方向性。
[0090]在調(diào)平座架I中部加工了沉孔，用于安放上、下各一只軸承，使用徑向螺釘保證軸承與調(diào)平座架I緊配合(如圖8所示)。測(cè)量桿21(如圖9所示)的轉(zhuǎn)軸桿211串過(guò)兩軸承的內(nèi)徑，轉(zhuǎn)軸桿211與軸承內(nèi)環(huán)略緊配合，轉(zhuǎn)軸桿上的突臺(tái)壓在上軸承的內(nèi)環(huán)上(如圖10所示)；展桿212的長(zhǎng)度優(yōu)選地根據(jù)所述發(fā)動(dòng)機(jī)噴管的尺寸調(diào)整，由于噴管為錐形，上窄下寬，因此，圖9中所示的多個(gè)展桿的長(zhǎng)度從上到下依次增大。該噴管軸線(xiàn)的測(cè)量系統(tǒng)，測(cè)量系統(tǒng)整體水平狀態(tài)可以通過(guò)下調(diào)姿板調(diào)平，被測(cè)試物體的水平狀態(tài)可以通過(guò)上調(diào)姿板調(diào)平，通過(guò)測(cè)量桿繞軸承旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)測(cè)量。
[0091]根據(jù)需要測(cè)量的截圓數(shù)量、激光位移的測(cè)量距離和發(fā)動(dòng)機(jī)噴管內(nèi)部形面設(shè)計(jì)測(cè)量桿21的尺寸，保證測(cè)量桿21的尺寸小于噴管內(nèi)部形面，即使測(cè)量桿21的高度小于噴管的高度，使測(cè)量桿上展桿211的長(zhǎng)度的一般小于噴管的半徑，使得測(cè)量中轉(zhuǎn)動(dòng)支架不碰到噴管內(nèi)壁，并且滿(mǎn)足激光位移測(cè)量距離。
[0092]在測(cè)量桿21的展桿211上安裝激光位移傳感器23。激光位移傳感器23通過(guò)展桿211上加工的螺紋連接孔211’與測(cè)量桿21固定連接(如圖11所示)，激光位移傳感器23發(fā)出激光測(cè)量傳感器與噴管內(nèi)壁之間的距離。測(cè)量桿的形狀和激光位移傳感器的數(shù)量根據(jù)噴管的內(nèi)部形狀和測(cè)量截圓數(shù)量來(lái)調(diào)整。
[0093]角度傳感器22殼體安裝在調(diào)平座架I上，角度傳感器22的測(cè)試轉(zhuǎn)軸與測(cè)量桿21的轉(zhuǎn)軸桿211軸心相連(如圖12所示)，用于測(cè)量測(cè)量桿轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。
[0094]在實(shí)際應(yīng)用中，發(fā)動(dòng)機(jī)噴管安放與調(diào)平的過(guò)程如下:采用吊車(chē)把噴管吊起，發(fā)動(dòng)機(jī)噴管口朝下，噴管緩慢下落，對(duì)接過(guò)程中觀(guān)察噴管口外形邊緣與三根導(dǎo)向桿距離一致，噴管口最終貼緊上調(diào)姿板，噴管與上調(diào)姿板不相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
[0095]通過(guò)旋轉(zhuǎn)上調(diào)姿板的螺母，使得上調(diào)姿板升降，使用水平尺測(cè)量噴管口角度，從而調(diào)節(jié)噴管口處于水平狀態(tài)。
[0096]給傳感器連接供電電源，并連接信號(hào)記錄器，檢查激光位移傳感器發(fā)出激光束，記錄器能正常接收激光位移傳感器的位移信號(hào)和角度傳感器的角度信號(hào)，可以開(kāi)展噴管軸線(xiàn)測(cè)量。在測(cè)量過(guò)程中使用手動(dòng)緩慢大致勻速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)支架，旋轉(zhuǎn)一圈測(cè)量結(jié)束。檢查測(cè)量到全部激光位移數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)。
[0097]根據(jù)激光位移測(cè)量數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)角測(cè)量數(shù)據(jù)，采用最小二乘法，擬合得到各個(gè)截圓的圓心，連接各截圓圓心得到噴管軸線(xiàn)。
[0098]圖13示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)的測(cè)量方法的流程示意圖。如圖13所示，該實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)的測(cè)量方法包括:
[0099]SI31:獲取噴管內(nèi)壁與相應(yīng)的激光位移傳感器的徑向距離；
[0100]S132:獲取測(cè)量桿的旋轉(zhuǎn)角度；
[0101]S133:根據(jù)所述噴管的內(nèi)壁與相應(yīng)的激光位移傳感器的徑向距離和所述測(cè)量桿的旋轉(zhuǎn)角度獲取多個(gè)截圓的圓心，連接各截圓圓心獲得發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)。
[0102]進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述噴管的內(nèi)壁與相應(yīng)的激光位移傳感器的徑向距離和所述測(cè)量桿的旋轉(zhuǎn)角度獲取多個(gè)截圓的圓心，包括:
[0103]采用最小二乘擬合法對(duì)所述噴管的內(nèi)壁與相應(yīng)的激光位移傳感器的徑向距離和所述測(cè)量桿的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行擬合，獲取多個(gè)截圓的圓心。
[0104]下面結(jié)合一具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)的測(cè)量方法進(jìn)行介紹。
[0105]第一步:轉(zhuǎn)動(dòng)支架設(shè)計(jì)
[0106]要求測(cè)量噴管內(nèi)部四個(gè)截圓，以四個(gè)截圓的圓心連線(xiàn)作為噴管軸線(xiàn)。選用的激光位移傳感器的測(cè)量距離為80mm-300mm，并根據(jù)噴管內(nèi)部形面設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)動(dòng)支架，見(jiàn)圖9，測(cè)量桿的展桿長(zhǎng)度小于噴管內(nèi)部截圓直徑約260mm，當(dāng)激光位移傳感器安裝在測(cè)量桿的展桿上距離噴管內(nèi)壁面約130mm，滿(mǎn)足激光位移傳感器的測(cè)量距離，保證轉(zhuǎn)動(dòng)支架和激光位移傳感器不會(huì)碰到噴管內(nèi)壁。
[0107]第二步:搭建旋轉(zhuǎn)測(cè)量裝置
[0108]下調(diào)姿板螺桿穿過(guò)調(diào)平座架底座通孔，使用上、下螺母夾持固定，通過(guò)螺母旋轉(zhuǎn)調(diào)整座架上端面處于水平狀態(tài)。上調(diào)姿板螺桿穿過(guò)座架頂座通孔，使用上、下螺母夾持固定。導(dǎo)向桿螺接在座架上，見(jiàn)圖7。
[0109]兩只軸承安放在調(diào)平座架中部的沉孔中，通過(guò)調(diào)平座架上的徑向螺釘，壓擠軸承外環(huán)，使得軸承與座架緊配合，見(jiàn)圖9。測(cè)量桿的轉(zhuǎn)軸桿串過(guò)兩軸承的內(nèi)徑，轉(zhuǎn)動(dòng)支架轉(zhuǎn)軸桿上的突臺(tái)壓在上軸承的內(nèi)環(huán)上，轉(zhuǎn)軸桿與下軸承內(nèi)徑間的間隙通過(guò)塞薄鐵片來(lái)消除，使得轉(zhuǎn)軸桿與軸承內(nèi)徑緊配合，見(jiàn)圖11。
[0110]第三步:傳感器安裝
[0111]在測(cè)量桿的展桿端部上安裝激光位移傳感器。激光位移傳感器通過(guò)測(cè)量桿上加工的螺紋連接孔與測(cè)量桿固定連接，激光的方向?yàn)檎箺U軸向，見(jiàn)圖11。
[0112]角度傳感器殼體安裝在座架上，角度傳感器的測(cè)試轉(zhuǎn)軸與測(cè)量桿軸心相連，見(jiàn)圖12，用于測(cè)量測(cè)量桿轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。
[0113]第四步:發(fā)動(dòng)機(jī)噴管安放與調(diào)平
[0114]采用吊車(chē)把噴管吊起，發(fā)動(dòng)機(jī)噴管口朝下，噴管緩慢下落，對(duì)接過(guò)程中觀(guān)察噴管口外形與三根導(dǎo)向桿距離一致，噴管口最終貼緊上調(diào)姿板，噴管與上調(diào)姿板不相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
[0115]通過(guò)旋轉(zhuǎn)上調(diào)姿板的螺母，使得上調(diào)姿板升降，使用水平尺測(cè)量噴管口角度，從而調(diào)節(jié)噴管口處于水平狀態(tài)。
[0116]第五步，發(fā)動(dòng)機(jī)噴管截圓徑向距離和旋轉(zhuǎn)角度測(cè)量
[0117]給傳感器連接供電電源，并連接信號(hào)記錄器，檢查激光位移傳感器發(fā)出激光束，記錄器能正常接收激光位移傳感器的位移信號(hào)和角度傳感器的角度信號(hào)，可以開(kāi)展噴管軸線(xiàn)測(cè)量。在測(cè)量過(guò)程中使用手動(dòng)緩慢大致勻速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)支架，旋轉(zhuǎn)一圈測(cè)量結(jié)束。檢查測(cè)量到轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)(見(jiàn)圖14)和全部激光位移數(shù)據(jù)。
[0118]第六步:發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)分析
[0119]激光位移測(cè)量數(shù)據(jù)加上傳感器安裝點(diǎn)與轉(zhuǎn)軸距離得到噴管內(nèi)部激光點(diǎn)(截圓上)與轉(zhuǎn)軸距離r(見(jiàn)圖15)。轉(zhuǎn)角的測(cè)量數(shù)據(jù)單位為度，需要轉(zhuǎn)化為弧度W，根據(jù)距離r和轉(zhuǎn)角W，采用最小二乘法，擬合得到各個(gè)截圓及圓心，轉(zhuǎn)角-距離關(guān)系曲線(xiàn)和截圓(擬合圓)及圓心見(jiàn)圖16。由距離r和轉(zhuǎn)角w采用最小二乘法擬合，得到截圓及圓心。連接各截圓圓心得到噴管軸線(xiàn)，圖17示出了四個(gè)截圓和噴管軸線(xiàn)。
[0120]本發(fā)明提出的發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)的測(cè)量系統(tǒng)及方法還可用于其它旋轉(zhuǎn)殼體件的軸線(xiàn)測(cè)量和圓度測(cè)量。
[0121]本發(fā)明提出的發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)的測(cè)量系統(tǒng)及方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)的非接觸式測(cè)量，避免了接觸式測(cè)量對(duì)噴管內(nèi)壁造成的損壞，通過(guò)多個(gè)激光位移傳感器獲取發(fā)動(dòng)機(jī)噴管內(nèi)壁的多個(gè)截圓的徑向距離，通過(guò)角度傳感器獲取測(cè)量桿的旋轉(zhuǎn)角度，根據(jù)多個(gè)截圓的徑向距離和測(cè)量桿的旋轉(zhuǎn)角度獲取噴管的軸線(xiàn)，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確。
[0122]雖然結(jié)合附圖描述了本發(fā)明的實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下做出各種修改和變型，這樣的修改和變型均落入由所附權(quán)利要求所限定的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，包括: 調(diào)平座架(I)和旋轉(zhuǎn)測(cè)量裝置(2); 所述旋轉(zhuǎn)測(cè)量裝置(2)包括測(cè)量桿(21)，所述測(cè)量桿(21)周向自轉(zhuǎn)； 所述測(cè)量桿(21)上設(shè)有角度傳感器(22)和多個(gè)激光位移傳感器(23); 所述多個(gè)激光位移傳感器(23)位于所述測(cè)量桿(21)的不同高度上，用于測(cè)量噴管內(nèi)壁與相應(yīng)的激光位移傳感器的徑向距離； 所述角度傳感器(22)位于所述測(cè)量桿(21)上，用于測(cè)量所述測(cè)量桿(21)的旋轉(zhuǎn)角度； 所述測(cè)量桿(21)豎直設(shè)置于所述調(diào)平座架上(I); 所述調(diào)平座架(I)與發(fā)動(dòng)機(jī)噴管的噴口相接觸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，還包括信號(hào)記錄與處理器； 所述信號(hào)記錄與處理器與所述角度傳感器(22)和多個(gè)激光位移傳感器(23)相連，用于根據(jù)所述噴管的內(nèi)壁與相應(yīng)的激光位移傳感器的徑向距離和所述測(cè)量桿(21)的旋轉(zhuǎn)角度獲取所述噴管的軸線(xiàn)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述調(diào)平座架(I)包括第一軸承(II)和第二軸承(12); 所述測(cè)量桿(21)包括轉(zhuǎn)軸桿(211)和多個(gè)展桿(212); 所述轉(zhuǎn)軸桿(211)穿過(guò)所述第一軸承(11)和所述第二軸承(12)豎直設(shè)置于所述調(diào)平座架(I)上； 所述多個(gè)激光位移傳感器(23)分別設(shè)置于所述多個(gè)展桿(212)上。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于， 所述角度傳感器(22)位于所述轉(zhuǎn)軸桿(211)的底部，所述角度傳感器(22)的轉(zhuǎn)軸與所述轉(zhuǎn)軸桿(211)的軸心相連。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述調(diào)平座架(I)的形狀為三角形。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述測(cè)量桿(21)位于發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)的測(cè)量系統(tǒng)的預(yù)定中心軸線(xiàn)上。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 三個(gè)上調(diào)姿板(13)和三根導(dǎo)向桿(15); 所述上調(diào)姿板(13)設(shè)置于所述調(diào)平座架(I)上，用于與發(fā)動(dòng)機(jī)噴管的噴口相接觸，調(diào)節(jié)噴口處于水平狀態(tài)； 所述三根導(dǎo)向桿(15)分別豎直設(shè)置在所述三個(gè)上調(diào)姿板(13)遠(yuǎn)離所述測(cè)量桿(21)的位置上，以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)噴管的放置起導(dǎo)向作用。8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 三個(gè)下調(diào)姿板(14); 所述三個(gè)下調(diào)姿板(14)設(shè)置于所述調(diào)平座架(I)的底部，用于調(diào)節(jié)調(diào)平座架(I)處于水平狀態(tài)。9.一種利用權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)的測(cè)量系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)的測(cè)量方法，其特征在于，包括: 獲取噴管內(nèi)壁與相應(yīng)的激光位移傳感器的徑向距離； 獲取測(cè)量桿的旋轉(zhuǎn)角度； 根據(jù)所述噴管的內(nèi)壁與相應(yīng)的激光位移傳感器的徑向距離和所述測(cè)量桿的旋轉(zhuǎn)角度獲取多個(gè)截圓的圓心，連接各截圓圓心獲得發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)動(dòng)機(jī)噴管軸線(xiàn)的測(cè)量方法，其特征在于，所述根據(jù)所述噴管的內(nèi)壁與相應(yīng)的激光位移傳感器的徑向距離和所述測(cè)量桿的旋轉(zhuǎn)角度獲取多個(gè)截圓的圓心，包括: 采用最小二乘擬合法對(duì)所述噴管的內(nèi)壁與相應(yīng)的激光位移傳感器的徑向距離和所述測(cè)量桿的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行擬合，獲取多個(gè)截圓的圓心。
【文檔編號(hào)】G01B21/24GK105973188SQ201510920764
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2015年12月11日
【發(fā)明人】肖健, 張永杰, 張菩仁, 韋冰峰, 吳強(qiáng), 田亞平
【申請(qǐng)人】北京強(qiáng)度環(huán)境研究所, 中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院