大型鍛造液壓機動橫梁三自由度位移隨動測量平臺及方法
【專利摘要】本發明公開了一種大型鍛造液壓機動橫梁三自由度位移隨動測量平臺及方法，屬于工業在線檢測【技術領域】。以精密直線導軌為垂直方向位移測量基準，滑塊通過壓簧-滾珠連接機構與動橫梁測量平面聯接，保證滑塊垂直方向精確跟隨動橫梁測點運動，同時提供測點在水平面內兩自由度位移測量的浮動基準；固定在滑塊上的活動磁環相對固定在導軌上的磁致伸縮傳感器固定部分運動，產生脈沖信號，由該信號獲得測點垂直方向位移；固定在動橫梁測點上的視覺元件對測點與基準滑塊之間水平面內兩自由度的位移進行測定。本發明實現了測點的三自由度非接觸測量，檢測信號統一通過數字式工業總線輸出，抗干擾能力強、集成性及可靠性高。
【專利說明】大型鍛造液壓機動橫梁三自由度位移隨動測量平臺及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及工業在線檢測【技術領域】，特別是一種大型鍛造液壓機動橫梁三自由 度位移隨動測量平臺及方法。
【背景技術】
[0002]大型鍛造液壓機動橫梁的異常位姿是導致設備主框架超常附加應力的主要因素， 對液壓機的強度、剛度、使用壽命及鍛件加工質量均有負面影響，動橫梁的空間位姿參數是 大型鍛造液壓機關鍵參數之一，對大型鍛造液壓機關鍵參數進行實時監控是保證設備加 工質量和安全運行的重要手段。
[0003]但要實現動橫梁位姿監測，需要在動橫梁上布置多個測點，部分測點需能同時對 三自由度位移進行在線監測，而大型鍛造液壓機結構及其復雜，現場留給監控單元的空間 非常狹小，動橫梁工作行程很長，現有技術難以在方案上實現測點的三自由度位移同時監 測；另外，大型鍛造液壓機工作環境及其惡劣，沖擊、機械振動或抖動、冷卻及加工過程產生 的雜質、粉塵和水汽等干擾因素，均會對檢測系統造成不利影響，傳統的精密測量元件及其 容易失效。大型鍛造液壓機動橫梁位姿在線監測一直以來缺乏有效的技術手段，實際應用 中動橫梁的位姿檢測及調整主要手段是在停機的情況下人工操作，工作量大、精度無法保 證，工作過程中的位姿實時數據無法獲得，設備運行存在安全隱患。而設計一種集成度高、 抗干擾能力極強的三自由度位移測量平臺是實現大型鍛造液壓機動橫梁位姿在線監測需 解決的一個關鍵問題。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是，針對現有技術不足，提供一種大型鍛造液壓機動 橫梁三自由度位移隨動測量平臺及方法，在狹小空間惡劣環境下實現對動橫梁上測點三自 由度位移穩定的在線檢測，為全面實現大型鍛造液壓機動橫梁位姿在線監測提供基礎，從 而保證大型鍛造液壓裝備的安全運行及加工質量。
[0005]為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是:一種大型鍛造液壓機動橫梁 三自由度位移隨動測量平臺，包括設置在鍛造液壓機動橫梁測點上的支架，所述支架遠離 鍛造液壓機動橫梁測點的一端下部與滑塊一端連接，所述滑塊另一端固定有磁致伸縮傳感 器的活動磁環；所述磁致伸縮傳感器的測桿固定在一根豎直設置的直線導軌上；所述滑塊 通過所述活動磁環與所述直線導軌接觸并在鍛造液壓機動橫梁帶動下沿所述直線導軌豎 直移動；所述滑塊遠離所述直線導軌一端的上表面固定有視覺標志物；所述視覺標志物上 方的支架上部固定有智能圖像傳感器和設置在所述智能圖像傳感器下方的LED環形光源； 所述支架磁致伸縮傳感器、智能圖像傳感器通過信號轉換模塊與工業計算機電連接。
[0006]所述視覺標志物頂部與所述視覺元件封裝箱體底面之間的間隙t尺寸為6mm，以 保證監測過程中兩者不會發生碰撞。
[0007]所述滑塊包括兩個水平塊和連接所述兩個水平塊的豎直塊，所述豎直塊通過所述活動磁環與所述直線導軌接觸；所述豎直塊底端的水平塊通過一根豎直穿過該水平塊的壓簧-滾珠連接機構與所述支架連接；所述豎直塊頂端的水平塊外表面通過連接支架與所述視覺標志物固定連接。
[0008]所述智能圖像傳感器和LED環形光源固定在底部開口的視覺元件封裝箱體內，從而排除環境中雜散光對視覺檢測的影響，并減少環境中雜質、粉塵和水汽對視覺測量元件的干擾。
[0009]所述信號轉換模塊與工業計算機通過數字工業總線連接。
[0010]本發明還提供了一種利用上述裝置測量大型鍛造液壓機動橫梁三自由度位移的方法，該方法為:
[0011]I)圖像采集:智能圖像傳感器采集鍛造液壓機動橫梁移動過程中視覺標志物的原始圖像A ;
[0012]2)圖像增強:采用形態學開閉雙邊濾波方法消除智能圖像傳感器采集到的視覺標志物原始圖像A在采集和傳輸過程中產生的噪聲及視覺標志物缺失:
[0013]形態學開閉雙邊濾波的公式為:
【權利要求】
1.一種大型鍛造液壓機動橫梁三自由度位移隨動測量平臺，包括設置在鍛造液壓機動橫梁測點(5)上的支架(11)，其特征在于，所述支架(11)遠離鍛造液壓機動橫梁測點(5)的一端下部與滑塊(8) —端連接，所述滑塊(8)另一端固定有磁致伸縮傳感器的活動磁環(7); 所述磁致伸縮傳感器的測桿(6)固定在一根豎直設置的直線導軌(10)上；所述滑塊(8)通過所述活動磁環(7)與所述直線導軌(10)接觸并在鍛造液壓機動橫梁帶動下沿所述直線導軌(10)豎直移動；所述滑塊(8)遠離所述直線導軌(10)—端的上表面固定有視覺標志物(3);所述視覺標志物(3)上方的支架(11)上部固定有智能圖像傳感器(I)和設置在所述智能圖像傳感器(I)下方的LED環形光源(2);所述磁致伸縮傳感器、智能圖像傳感器(I)通過信號轉換模塊與工業計算機電連接。
2.根據權利要求1所述的大型鍛造液壓機動橫梁三自由度位移隨動測量平臺，其特征在于，所述視覺標志物(3)頂部與所述視覺元件封裝箱體(9)底面之間的間隙t尺寸為6mm。
3.根據權利要求2所述的大型鍛造液壓機動橫梁三自由度位移隨動測量平臺，其特征在于，所述滑塊(8)包括兩個水平塊(12)和連接所述兩個水平塊(12)的豎直塊(13)，所述豎直塊(13)通過所述活動磁環(7)與所述直線導軌(10)接觸；所述豎直塊(13)底端的水平塊(12)通過一根豎直穿過該水平塊(12)的壓簧-滾珠連接機構(4)與所述支架(1)連接；所述豎直塊(13)頂端的水平塊(12)外表面通過連接支架(14)與所述視覺標志物(3) 固定連接。
4.根據權利要求1所述的大型鍛造液壓機動橫梁三自由度位移隨動測量平臺，其特征在于，所述智能圖像傳感器(I)和LED環形光源(2)固定在底部開口的視覺元件封裝箱體(9)內。
5.根據權利要求1~4之一所述的大型鍛造液壓機動橫梁三自由度位移隨動測量平臺，其特征在于，所述信號轉換模塊與工業計算機通過數字工業總線連接。
6.一種利用權利要求1~4之一的裝置測量大型鍛造液壓機動橫梁三自由度位移的方法，其特征在于，該方法為:1)圖像采集:智能圖像傳感器采集鍛造液壓機動橫梁移動過程中視覺標志物的原始圖像A ;2)圖像增強:采用形態學開閉雙邊濾波方法消除智能圖像傳感器采集到的視覺標志物原始圖像A在采集和傳輸過程中產生的噪聲及視覺標志物缺失:形態學開閉雙邊濾波的公式為:
【文檔編號】G01B21/02GK103557825SQ201310574783
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月15日 優先權日:2013年11月15日
【發明者】譚建平, 王憲, 許文斌, 陳暉
申請人:中南大學