激光對中儀是一種怎么樣的測量儀器呢?

2019-12-02 15:30:38 1180

  激光對中儀是一種用來調整兩個相連設備的相對位置,確保該組設備的相對位置符合設計要求的一種測量儀器。

  激光最大的特點是具有方向性和單色性。方向性是指激光從激光發生器發出后光束散角極小,基本沿直線傳播,到達接受器能量不損失;而單色性則指發出的光波波長單一,易被接受器辨別,不受外界光干擾。激光對中儀正是應用了激光的這兩大特點。激光對中儀不僅精確度高,而且方便靈活,節省時間。

  激光對中儀一般采用635~670nm波長半導體紅色激光,下圖給出了激光對中設備的示意圖,在A軸和B軸上各裝上能同時發送和接受激光束的測量器,并通過信號線與主機設備相聯。

  光束從兩只分別裝在A、B軸上的測量器各自發出,并被對方接受。當光束落在接受器的光電點陣采集面CCD上時,便形成一個很小的照射區域;主機經過計算,確定這個照射區域能量中心點,它具有很高的精度。隨著軸的轉動,各自光束的能量中心點也分別在對方接受器的CCD采集面上位移。激光對中儀便是根據這種位移量計算出被測設備的軸偏差和角偏差的。

  為了便于研究,筆者將激光對中儀的工作過程簡化如下圖所示,并僅研究其在一個平面內的偏差分量。

  A和B為兩個被測軸的軸心線,測得兩只測量器間的距離為S;δ為兩軸聯接面處的軸偏差,通常是兩測量器間的中點;α為兩軸間的角偏差。兩軸經過180°的翻轉,其上的激光測量器便從如圖的上半部分分別移至兩軸的下半部分,這時激光束分別在對方接受器的CCD采集面上發生位移,設其徑向分量為ΔA和ΔB,不難算出,角偏差與徑向位移分量存在如下關系:

  tanα=(ΔA+ΔB)/S(1)

  接下來我們再來尋找軸偏差與徑向位移分量的關系。假設B軸作平移,使兩軸在中點處重合,不難分析,ΔA和ΔB將分別變為ΔA-2δ和ΔB+2δcosα;根據對稱原理,應有:

  ΔA-2δ=ΔB+2δcosα(2)

  從以上分析可以看出,激光對中儀的測量值僅與對方接受器CCD面上光束能量中心位移的徑向分量有關。由式(1)可知,角偏差任何微小的變化都可以從ΔA+ΔB的變化中感覺到,而千分表是無法做到的;式(2)則說明了當角偏差很小時,cosα=1,δ=(ΔA-ΔB)/4,更顯其精確性。

  值得一提的是,大多數激光對中儀能精確地測出軸偏差和角偏差外,將設備地腳墊平點距測量器的距離S1、S2輸入后,還能計算出各地腳具體的墊平值及平移值,極大地提高了效率。

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