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专利名称：导轨直线度测量的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种导轨直线度测量的方法，特别适用于对已安装好的电梯导轨直线度的测量，且电梯的提升高度的高低对测量结果没有影响，同时可测量出两根导轨之间的相对角度位置关系。
背景技术：
目前导轨直线度测量基本有以下技术一种为有基准测量，另一种为无基准测量。根据查询相关的专利，有以下相关技术1、专利号CN200810051009. X。一种动态测量导轨直线度的方法，解决的技术方案为一、要配备一台光学测量平台；二、将被检组件置于平台左半部，直线电机组件带动装在镜架上的平面反射镜与滑块同步沿导轨移动；三、自准直仪放置在被检组件右侧，与被测组件对接，平面反射镜反射自准直仪中射出的平行光到光管目镜的视�。凰�、将信号接收与数据处理系统置于自准直仪右侧，使光管目镜的焦平面与CCD接收器的接收面重合；五、直线电机组件带动滑块及平面反射镜沿导轨在测量范围内移动，利用微处理器判断平面反射镜反射回来的十字线相对位移量的变化，实现对导轨直线度测量。2、专利号CN03232531. 2。—种便携式自动钢轨直线测量同位图形显示仪。直线位移传感器置于直线导轨上，由微电机驱动在直线导轨上运动；与检测范围等长的显示屏由多个小显示屏拼接而成；位移传感器采集到的信号经处理后由显示屏上显示与被测钢轨同位的二维曲线图形。根据显示曲线的形态能很直观的看到被测钢轨弯曲变形的方向及与钢轨上各对应点弯曲变形的数值。上述背景技术I为有基准测量技术，需要专门设计扫描导轨，在现场测量中很难实现；背景技术2为无基准测量，但需设置和被测范围等长的显示屏，成本较大，实现复杂。目前的导轨直线度测量技术多数为有基准测量技术，实施复杂，而有的无基准测量技术也受被测导轨的长度限制而很难实施。

发明内容
本发明要解决的技术问题是提供导轨直线度的在位测量方法，可在位精确地测量导轨的直线度和两根导轨之间的相对空间关系，根据测量结果可对导轨的安装进行修整或根据测量结果进行后续的主动控制等。本发明要解决的技术问题特别对高行程的电梯导轨的测量提供了一个精度较高的测量方法。为解决上述技术问题，本发明提供了一种导轨直线度测量的装置，包括位移传感器安装臂；每列位移传感器安装臂有多个位移传感器组件、每个位移传感器之间的间隔距离大致相等，传感器测试面基本在同一平面上；数据采集系统、滑动平台和上位机控制系统。本发明的有益效果为和上述背景技术的导轨直线度测量装置相比，无需另外专门设置扫描导轨，借用现有的轿厢和曳引系统即可；对被测导轨的长度没有限制；可对单根导轨的三个面进行分别测量；可测出两根导轨相互之间的空间位置关系。采用本发明的导轨的直线度测量装置，可在位高精度地测量导轨的直线度和相对导轨的空间位置关系，特别是本发明对已安装好的被测电梯导轨的长度没有限制，特别适用于对已安装好的电梯导轨的测量。本发明还提供了一种导轨直线度测量的方法，用3测头测量结构，通过三点法误差分离法将沿扫描导轨上下移动的滑动平台在移动中会存在运动误差消除；通过将双列3测头左右互换后再次扫描，将采用3测头并行排列对导轨进行扫描测量时存在的测头间的零点不一致误差即零点误差消除。安装了位移传感器的安装臂安装在位移传感器安装臂基座上，该基座放置在滑动平台上，根据导轨的间距调整安装臂的安装位置。所述位移传感器安装臂为双列，每个位移传感器安装臂上安装3个位移传感器。根据导轨的间距调整安装臂的安装位置，确保位移传感器和导轨被测面间的距离在 50mm + 5mmo测量装置组件包括六个高精度位移传感器及对应的数据采集系统和数据存储器，I个电源，2个位移传感器安装臂和I个位移传感器安装臂基座。所述电源为24V直流电源。利用轿厢和曳引系统作为滑动平台，被测导轨作为扫描导轨。用3测头测量结构，通过三点法误差分离法将沿扫描导轨上下移动的滑动平台在移动中会存在运动误差消除；通过将双列3测头左右互换后再次扫描，将采用3测头并行排列对导轨进行扫描测量时存在的测头间的零点不一致误差即零点误差消除。通过对导轨a面和b面或c面的测量，数据采集系统采集了对应导轨位置的导轨测量数据，上位机系统通过软件分析系统在求得单根导轨直线度的同时，还可测算出2根导轨对应面之间的相对的空间角度关系。


下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明图1为测量系统示意图；(a)为第I次扫描示意图；(b)测头左右互换后第2次扫描示意图；图2为导轨a-a面的测量示意图(图1的俯视图)；图3为通过a-a面测量可得到两导轨形状和此形状所在面内的角度关系示意图；图4为导轨b_b面的测量示意图(图1的俯视图)；图5为通过b_b面测量可得到两导轨形状和此形状所在面内的角度关系示意图；图6为测量过程流程图。
具体实施方式
参见图1所示，所述的导轨直线度测量装置包括测量装置组件包括六个高精度位移传感器及对应的数据采集系统和数据存储器，I个DC24V电源，2个位移传感器安装臂和I个位移传感器安装臂基座。每个位移传感器安装臂上安装3个位移传感器，3个位移传感器之间的间隔距离大致相等，传感器测试面基本在同一平面上，该两组件在本次测量结束前不再进行组装；安装了位移传感器的2个安装臂安装在位移传感器安装臂基座上，该基座放置在滑动平台上，根据2根导轨的间距调整安装臂的安装位置，确保位移传感器和导轨被测面间的距离在50mm左右。位移传感器采样得来的数据同步被采集到数据采集系统和数据存储器，上位机将数据存储器中的数据通过软件进行处理后测量的结果就直观地显示出来。位移传感器安装臂基座上放置在滑动平台上，该发明中的滑动平台为已安装好的电梯轿厢，位移传感器安装臂基座上放置后在本次测量结束前不得移动。滑动平台以匀速运动，双列3测头位移传感器对左右2根轿厢导轨对应的平面同时进行扫描测量；数据采集系统记录被`测部分导轨的测量数据；扫描进行2次，第I次扫描完成后，将左列3测头与右列3测头位置互换，进行第2次扫描测量；导轨的每个面的测量均需要进行上下两次扫描；上位机系统接受到数据采集系统的数据后通过分析软件将被测的导轨的直线度和相互空间角度关系以图表的方式显示；用3测头同时对单根导轨进行扫描的目的是通过多测头信息冗余，分离滑动平台的运动误差(水平直线度误差和俯仰角误差)；用双列3测头进行位置互换的2次扫描测量的目的是消除测头组(一列3个)间测头零点的对齐误差。下。
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多测头法直线度测量算法简介如下
由多测头测量数据经一定数据处理方法后，得到轿厢导轨的直线度的原理简介如当进行第一次扫描时，A组测头的传感器测量值为
IH1(Xi) = f (X1-Cl, O) +ez (Xi) -d*eyaw (Xi) +emlHi2(Xi) = f (xi,0)+ez(xi)+em2
i = l,...,N(N =—)
S
HI3(Xi) = f (Xi+d, 0) +ez (Xi) +d*eyaw (Xi) +em3
eml, em2，em3是A组测头的零点误差值定义A组零点误差的差分为a = em3-2em2+eml而B组测头的传感器测量值为
Ii1(Xi) = f (X1-Cl, 180)-ez (Xi)+(^eyaw(Xi)+eniIi2(Xi) = f (xi； 180)-ez (Xi)+e^
Ii3(Xi) = f (Xi+d, 180) -ez (Xi) -d*eyaw (Xi) +en3enl, en2, en3是B组测头的零点误差定义B组零点误差的差分为β = en3-2en2+enl上2组公式中
X是导轨轴向，m(x)是A组3个测头的测量值，η(X)是B组3个测头的测量值
f(x)是轿厢导轨表面形状ez(x)是扫描导轨直线度误差，eyaw(x)是俯仰角误差d是测头间距，L是导轨全长，s是采样间隔多测头单元旋转180度后，再一次进行扫描。A组测头的传感器测量值为mlr (Xi) = f (X1-Cl, 180) +ezr (Xi) _d*eyawr (Xi) +emlHi2r(Xi) = f (xi； 180)+ezr (Xi)+em2m3r (Xi) = f (Xi+d, 180) +ezr (Xi) +d*eyawr (Xi) +em3B组测头的传感器测量值为Iilr(Xi) = f (X1-Cl, O) -ezr (Xi) +d*eyawr (Xi) +enln2r (Xi) = f (Xi, 0) _ezr (Xi) +en2Ii3r(Xi) = f (Xi+d, 0) -ezr (Xi) -d*eyawr (Xi) +en3其中θζ (Χ)和eya (x)为第二次扫描过程中扫描导轨的运动误差。由上4组公式，可求出2个零点误差的差分
权利要求
1.一种导轨直线度测量的装置，其特征在于，包括 位移传感器安装臂； 每列位移传感器安装臂有多个位移传感器组件、每个位移传感器之间的间隔距离大致相等，传感器测试面基本在同一平面上； 数据采集系统、滑动平台和上位机控制系统。
2.如权利要求1所述的导轨直线度测量的装置，其特征在于，安装了位移传感器的安装臂安装在位移传感器安装臂基座上，该基座放置在滑动平台上，根据导轨的间距调整安装臂的安装位置。
3.如权利要求2所述的导轨直线度测量的装置，其特征在于，所述位移传感器安装臂为双列，每个位移传感器安装臂上安装3个位移传感器。
4.如权利要求3所述的导轨直线度测量的装置，其特征在于，根据导轨的间距调整安装臂的安装位置，确保位移传感器和导轨被测面间的距离在50mm±5mm。
5.如权利要求4所述的导轨直线度测量的装置，其特征在干，測量装置组件包括六个高精度位移传感器及对应的数据采集系统和数据存储器，I个电源，2个位移传感器安装臂和I个位移传感器安装臂基座。
6.如权利要求5所述的导轨直线度测量的装置，其特征在于，所述电源为24V直流电源。
7.如权利要求6所述的导轨直线度测量的装置，其特征在于，利用轿厢和曳引系统作为滑动平台，被测导轨作为扫描导轨。
8.如权利要求1所述导轨直线度测量的方法，其特征在干， 用3测头测量结构，通过三点法误差分离法将沿扫描导轨上下移动的滑动平台在移动中会存在运动误差消除； 通过将双列3测头左右互換后再次扫描，将采用3测头并行排列对导轨进行扫描測量时存在的测头间的零点不一致误差即零点误差消除。
9.如权利要求8所述导轨直线度测量的方法，其特征在干， 通过对导轨a面和b面或c面的測量，数据采集系统采集了对应导轨位置的导轨测量数据，上位机系统通过软件分析系统在求得单根导轨直线度的同吋，还可测算出2根导轨对应面之间的相対的空间角度关系。
全文摘要
本发明公开了一种导轨直线度测量的装置和方法，包括位移传感器安装臂；每列位移传感器安装臂有多个位移传感器组件、每个位移传感器之间的间隔距离大致相等，传感器测试面基本在同一平面上；数据采集系统、滑动平台和上位机控制系统。本发明和上述背景技术的导轨直线度测量装置相比，无需另外专门设置扫描导轨，借用现有的轿厢和曳引系统即可；对被测导轨的长度没有限制；可对单根导轨的三个面进行分别测量；可测出两根导轨相互之间的空间位置关系。采用本发明的导轨的直线度测量装置，可在位高精度地测量导轨的直线度和相对导轨的空间位置关系，特别是本发明对已安装好的被测电梯导轨的长度没有限制，特别适用于对已安装好的电梯导轨的测量。
文档编号G01B21/24GK103033161SQ20111030526
公开日2013年4月10日 申请日期2011年10月10日 优先权日2011年10月10日
发明者陈军, 纪道林 申请人:上海三菱电梯有限公司