专利名称：曲轴安装位置的检测方法和检测装置以及其位置检测用程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及检测船舶中的发动机的曲轴的安装位置的方法和装置以及安装位置检测用程序。
背景技术：
一般来说，在把发动机安装于船体的场合，使其曲轴的中心位置正确是必要的。
历来，作为调整曲轴的中心位置的装置，有特开平8-91283号公报中所公开的主发动机的找正自动测量装置。
此一找正自动测量装置分别在连接主发动机(柴油发动机)与使螺旋桨旋转的推进轴的前后一对联轴器的对峙面间和主发动机的曲柄间安装畸变探测器，然后使曲轴旋转一周，检测规定角度位置处对基准位置的偏差量(轴向上的位移量)，并且输入计算机装置，接着在画面上使这些所检测的偏差量形象化，并且看着此一形象化了的曲线图基于作业者的经验来调整曲轴轴承的高度。
如果用此一找正自动测量装置的构成，则虽然检测任何曲柄间的距离是否错位，可以指定应该进行高度调整的曲轴的轴承，但是因为不知道调整高度到什么程度就可以了，也就是因为无法高精度地检测曲轴的位置，故实际的高度调整作业有赖于作业者的经验，因而存在着无法迅速而高精度地进行该调整作业这样的问题。
因此，本发明的目的在于提供一种能够迅速而高精度地检测曲轴的位置的曲轴的安装位置检测方法和安装位置检测装置以及安装位置检测用程序。
发明的公开本发明的第1种曲轴的安装位置检测方法，是检测多个活塞直列配置的发动机中的曲轴的安装位置的方法，其中由以下工序来构成输入与各活塞相对应的曲柄臂处的作为实际测定的曲柄间的位移量的曲轴差的实侧值的工序，作为数据临时设定其余各轴承相对于曲轴的基准轴承处的基准安装位置的安装位置的工序，基于在此一设定工序中所设定的临时安装位置，用传递矩阵法来运算各曲柄臂处的曲轴差的工序，运算基于在此一运算工序中所求出的运算差值与上述所测定的测定差值之差的评价值后，判断此一评价值是否在允许范围内的工序，以及在此一判断工序中判断成评价值在允许范围外的场合，用遗传算法新作成上述临时安装位置的工序，而且基于此一新作成的临时安装位置来实行上述运算曲轴差的工序，重复进行用遗传算法重新作成临时安装位置的手续，直到各曲柄臂处的基于运算差值与上述测定差值之差的评价值落入允许范围内为止，把评价值落入允许范围内的时刻的临时安装位置作为曲轴的安装位置来检测。
此外，本发明的第2种曲轴的安装位置检测方法，是在第1种曲轴的安装位置检测方法中，把安装位置取为高度位置和/或水平位置的方法。
本发明的第1种曲轴的安装位置检测装置，是检测多个活塞直列配置的发动机中的曲轴的安装位置的装置，其中由以下机构来构成作为数据临时设定各曲轴处的安装位置的临时安装位置设定机构，基于在此一临时位置设定机构中所设定的临时安装位置，用传递矩阵法来运算各曲柄臂处的作为曲柄间的位移量的曲轴差的曲轴差运算机构，运算基于在此一曲轴差运算机构中所求出的运算差值与由曲轴差测定机构所测定的测定差值之差的评价值的评价值运算机构，判断在此一评价值运算机构中所求出的评价值是否在允许范围内，并且在此一评价值在允许范围内的场合，判断成该临时安装位置是曲轴的安装位置的判断机构，以及在此一判断机构中判断成评价值在允许范围外的场合，施行遗传算法作成新的临时安装位置的安装位置变更机构，而且在上述安装位置变更机构中作成新的临时安装位置的场合，用此一新的临时安装位置来求出运算差值，并且重复进行用遗传算法重新作成临时安装位置的手续，直到基于此一运算差值与上述测定差值之差的评价值落入允许范围内为止。
此外，本发明的第2种曲轴的安装位置检测装置，是在第1种曲轴的安装位置检测装置中，把安装位置取为高度位置和/或水平位置者。
进而，本发明的第1种曲轴的安装位置检测用程序，是基于曲柄间的位移量(以下称为曲轴差)，在计算机装置中运算而检测多个活塞直列配置的发动机中的曲轴的安装位置用的程序，其中包括输入与各活塞相对应的曲柄臂处的实际测定的曲轴差的实侧值的步骤，作为数据临时设定其余各轴承相对于曲轴的基准轴承处的基准安装位置的安装位置的设定步骤，基于在此一设定步骤中所设定的临时安装位置，用传递矩阵法来运算各曲柄臂处的曲轴差的运算步骤，运算基于在此一运算步骤中所求出的运算差值与上述所输入的测定差值之差的评价值后，判断此一评价值是否在允许范围内的判断步骤，在此一判断步骤中判断成评价值在允许范围外的场合，用遗传算法新作成该临时安装位置的安装位置变更步骤，以及基于此一新作成的临时安装位置，在上述运算步骤中实行曲轴差的运算，重复进行在上述安装位置变更步骤中用遗传算法重新作成临时安装位置的手续，直到各曲柄臂处的基于运算差值与上述测定差值之差的评价值落入允许范围内为止的命令步骤。
此外，本发明的第2种曲轴的安装位置检测用程序，是在上述第1种曲轴的安装位置检测用程序中，把安装位置取为高度位置和/或水平位置者。
如果用上述各发明的构成，则由于在检测曲轴的安装位置，也就是安装高度和/或安装水平位置之际，预先临时设定各轴承部分处的安装位置，基于此一临时安装位置，用传递矩阵法通过运算来求出各曲柄臂处的曲轴差，并且求出基于此一运算差值与实际测定的测定差值之差的评价值，然后把此一评价值与允许值进行比较，在评价值处于允许范围内的场合，判断成该临时安装位置是合适的值，另一方面，在评价值处于允许范围外的场合，对临时安装位置的数据列施行遗传算法，设定新的临时安装位置的数据列，再次求出运算差值并重复把其评价值与允许范围进行比较的手续，而且一直重复到评价值落入允许范围内为止，所以与像历来那样基于作业者的经验的场合相比，可以迅速而高精度地检测曲轴的安装位置。
附图的简要说明
图1是表示本发明的最佳的安装高度检测方法的检测对象的曲轴的概略构成图，图2是表示本发明的最佳的安装高度检测装置的概略构成的方框图，图3是表示安装高度检测装置中的曲轴差测定装置的概略构成的方框图，图4是表示曲轴差测定装置中的测定部向曲轴的安装状态的侧视图，图5是表示曲轴差测定装置的测定部的曲轴处的测定位置的图，图6是表示曲轴中的全局坐标系的总体示意图，图7是曲轴的一个曲柄臂处的示意主视图，图8是表示曲轴的局部坐标系的示意侧视图，图9是说明曲轴中的曲轴差的运算手续的示意图，图10是表示曲轴的安装高度检测方法的概略手续的流程图，图11是表示曲轴的安装高度检测方法的详细手续的流程图，图12是表示曲轴的安装高度检测方法的详细手续的流程图，图13是曲轴的安装高度检测方法中的表示曲轴差和设定安装高度的曲线图，
图14是曲轴的安装高度检测方法中的表示测定差值的曲线图，图15是曲轴的安装高度检测方法中的表示运算差值的曲线图。
实施发明的最佳形态为了更详细地说明本发明，按附图来进行说明。
本发明涉及船用发动机中的曲轴的安装位置，更具体地说，安装高度和安装水平位置的检测。
可是，因为所谓安装高度的检测和安装水平位置的检测基本上按同一手续来进行，故在本实施例中，基于图1～图15就曲轴的安装高度检测装置和安装高度检测方法进行说明，就曲轴的安装水平位置检测装置和安装水平位置检测方法简单地进行说明。
根据本实施例的曲轴是例如设在船用大型发动机上的，此外其安装高度检测装置和安装高度检测方法是在把发动机安装于船体之际或者在发动机的维修时，作为安装高度检测曲轴中的各轴承的中心高度位置者。
作为根据本实施例的发动机，如图1中所示，就例如靠7个活塞1使曲轴2旋转的场合进行说明。也就是说，虽然轴承3至少设置8个，但是曲轴2的船尾侧的后端部还支承于设在隔壁的轴承3。因而，曲轴的安装高度作为8处(#1～#8位置)的轴承3的中心高度来检测。再者，#1表示船首侧(船首)的轴承3的位置，#8表示船尾侧(船尾)的轴承3的位置，#9表示设在隔壁的轴承3的位置。当然，在曲轴2的与各活塞1相对应的位置上，经由曲柄11设有曲轴销12，并且此一曲轴销12与活塞1分别经由连杆4连接着。
下面，就安装高度检测装置进行说明。
此一安装高度检测装置大致分起来如图2中所示，由测量曲柄11间的位移量(也称为曲轴差，以下称为曲轴差)的曲轴差测定装置21，和基于作为数据临时设定的临时安装高度来运算曲轴差并且通过与从曲轴差测定装置21所输入的测定差值进行比较来评价临时安装高度而检测概率最高的安装高度用的安装高度运算装置22来构成。
上述曲轴差测定装置21如图3和图4中所示，由插入曲柄11间的Y字形的安装体31，配置于此一安装体31的两股部分并且从此一两股部分经由弹簧体进退自如的测定棒32，同样设置于安装体31而把上述测定棒32的进退量作为电气信号检测的位移计33，检测曲轴2的旋转角度的曲轴角检测器(例如可以用旋转脉冲计)34，以及分别经由放大器35、36和A/D转换器37输入这些位移计33和曲轴角检测器34的检测信号，求出规定的曲轴角处的曲轴差的运算器38来构成。再者，关于安装体31的两股部分的两个前端部，虽然也与测定棒32同样地，靠弹簧体进退自如地设置，但是这是用来把安装体31本身保持于曲柄11间者，因而设在测定棒32上的弹簧体的压紧力比设在安装体31的两股部分的两个前端部侧的弹簧体的压紧力要强些。
在靠上述曲轴差测定装置21来测定曲轴差的场合，如图4和图5中所示，把安装体31固定于曲柄11间且与曲轴销12对峙侧位置后，几乎旋转一转，测定曲轴销12位于顶部(0°的顶部位置)时和位于底部(180°的底部位置)时的曲轴差。再者，决定针对位于顶部和底部的场合进行测定是因为在本实施例中检测竖直方向上的安装高度的缘故。因而，在水平方向上也检测安装位置的错位的场合，在曲轴2在90°的右舷(右舷)位置和270°的左舷(左舷)位置上测定就可以了。
可是，在实际上测定底部的场合，因为连杆成为干扰而无法测定，故在作为从底部向左右稍微错开的位置BS(底部右舷)和BP(底部左舷)两点进行测定，并且此两点处的测定值的平均值取为底部处的测定值。
接下来，就安装高度运算装置22进行说明。
此一安装高度运算装置22由计算机装置，键盘等数据输入机构，图像显示装置等输出机构，储存各种运算用程序和数据的存储机构等来构成。
此一安装高度运算装置22预先作为初始数据临时设定各轴承3处的安装高度，并且基于此一所设定的临时安装高度用运算式来求出曲轴差，评价此一运算差值与在上述曲轴差测定装置21中所得到的测定差值之差，判断上述所设定的临时安装高度是否合适。
也就是说，此一安装高度运算装置22如图2中所示，由输入关于曲轴的各项数据，例如汽缸(活塞)的个数、冲程，曲柄臂(是与一个活塞相对应的两个曲柄和曲轴销的部分)的质量(重量)、断面惯性矩、断面极惯性矩等种种数据，以及轴颈、曲轴销、曲柄等的各种尺寸的轴系各项数据输入机构41，作为数据在规定范围内临时设定各轴承3处的安装高度的临时安装高度设定机构42，用在此一临时安装高度设定机构42中所设定的临时安装高度来运算与各曲柄臂相对应的曲轴差的曲轴差运算机构43，输入由此一曲轴差运算机构43所运算的运算差值和由上述曲轴差测定装置21所测定的测定差值并且基于运算两个差值之差的评价值的评价值运算机构44，输入由此一评价值运算机构44所求出的评价值和预先设定的允许值(是允许范围之一例，虽然成为下限值还是成为上限值依存于评价式，但是这里作为下限值来设定。)并且进行比较，在评价值超过允许值的场合(在允许范围内的场合)判断成所设定的安装高度是合适的并输出该情况，另一方面，在评价值低于允许值的场合(在允许范围外的场合)判断成所设定的安装高度是不合适的判断机构45，以及在此一判断机构45中判断成所设定的安装高度是不合适的的场合，对上述所设定的临时安装高度施行遗传算法(遗传的操作)作成(推测)新的临时安装高度的安装高度变更机构46来构成。
接下来，连同其作用详细说明上述各机构中的构成。
在轴系各项数据输入机构41中，输入运算所需要的与汽缸有关的汽缸的个数、冲程，曲柄臂的质量(重量)、断面惯性矩、断面极惯性矩，以及轴颈、曲轴销、曲柄等的各种尺寸。
此外，在临时安装高度设定机构42中，以船首侧的第1号轴承(基准轴承)3(#1)处的安装高度为基准值设定成零，并且在例如-0.400mm～+0.375mm的范围内且以0.025mm间隔，用例如随机函数临时设定邻接于此一轴承3的第2号～第8号等7个轴承3(#2～#8)处的安装高度。
作为这种设定高度范围和高度间隔，是因为在后述的安装高度变更机构中，在用遗传算法来求出更合适的临时安装高度之际，可以用“0”和“1”的二进制码来表示安装高度的缘故。如果以0.025mm间隔在上述-0.400mm～+0.375mm的范围内数值化，则成为32等级，为了用“0”和“1”的二进制码来表示它们，需要5比特(32等级)。也就是说，可以用5比特的数据来表示相对于基准轴承3(#1)的其他轴承3(#2～#8)的安装高度，因而7个轴承3的高度可以用35比特(5比特×7个)的数据作为汇总的数据列(把7个轴承的高度数据排成一串者)来表示。再者，安装高度被二进制编码仅在使用遗传算法时，在除此以外的处理中可以用十进制数来表示。当然，在汇总表示用十进制数来表示的多个轴承3的高度的场合，也称为数据列。
而且，最初设定的各轴承的临时安装高度的数据列设置一组以上，例如46组(当然不限于46组，可以适当增减)，而且，在曲轴差运算机构43中，基于临时安装高度的数据(也就是数据列)用传递矩阵法通过运算求出各曲柄臂处的曲轴差。
在此一传递矩阵法中，在跨越曲轴2总体地运算各部的位移(以下也称为状态量)之际，在梁类直线部使用传递位移的节间传递方程式(其系数称为节间传递矩阵)，并且在截断梁的连续性的支点部使用传递位移的节点传递方程式(其系数称为节点传递矩阵)。
在以下的说明中，虽然沿着曲轴2运用传递矩阵法，但是把沿着曲轴轴心(也就是轴颈的轴心)的方向取为全局坐标系(用x、y、z表示，也称为绝对坐标系)，并且把沿着曲柄11和曲轴销12的方向取为局部坐标系(用x、t、r表示，也称为相对坐标系)。
再者，图6中示出给曲轴2建模的总体图，图7中示出一个曲柄臂处的全局坐标轴的取定方法，图8中示出一个曲柄臂处的局部坐标轴的取定方法。
在以下的说明中，特别是，未说到的符号如下所述。
a曲柄间的初始长度
A断面积D曲柄间距离Def曲轴差E纵弹性系数F剪切力G剪切系数I断面惯性矩J断面极惯性矩k轴承部处的弹簧常数L长度M弯矩T转矩θ曲轴角首先，如下式中所示，作成以船首侧的轴承处的状态量(位移和作用力)B为未知数的方程式。再者，在下述式中，S是节间传递矩阵，P是节点传递矩阵，R是表示船首侧的边界条件的边界矩阵，R′是船尾侧的边界矩阵，分别是已知的。
R′SnsPns-1Sns-1····P1S1RB＝0再者，上述式中的下标ns表示船首端(船首)与船尾端(船尾)之间的轴靠轴承所分割的区间的个数。
而且，通过求解上述式，可以求出船首侧的状态量B。
此一状态量B是在以下的说明中示出的位移向量q和力向量Q，下面，以此一状态量为初始值，重复用节间传递方程式和节点传递方程式，跨越曲轴总体求出状态量。
也就是说，作为全局坐标系中的状态量的位移向量q和力向量Q可用下述式(1)和式(2)来表达。再者，式中的向量用粗体字来表示。
q＝[dxdydzφxφyφz]T(1)Q＝[TxMyMzFxFyFz]T(2)
但是，式(1)中，dx、dy、dz表示位移或变形，此外Φx、Φy、Φz表示扭转角或变形角，式(2)中，Tx、My、Mz表示转矩或弯矩，此外Fx、Fy、Fz表示轴向力或剪切力。
此外，作为局部坐标系中的状态量的位移向量q′和力向量Q′可用下述式(3)和式(4)来表达。
q′＝[dxdtdrφxφtφr]T(3)Q′＝[TxMtMrFxFtFr]T(4)同样，式(3)中，dx、dt、dr表示位移或变形，此外Φx、Φt、Φr表示扭转角或变形角，式(4)中，Tx、Mt、Mr表示转矩或弯矩，此外，Fx、Ft、Fr表示轴向力或剪切力。
接下来，就传递矩阵法中所用的节间传递方程式和节点传递方程式进行说明。
求取船首侧(在船首侧用下标F表示)到船尾侧(在船尾侧用下标A表示)的状态量的节间传递方程式可用下述式(5)来表达。但是，式(5)中，i表示轴承序号(由轴承所分割的轴的序号)。qQ1iA=f1f2q0A0f1Q0A001iqQ1iF......(5)]]>式中f1=10000001000L0010-L0000100000010000001]]> 接着，把状态量从全局坐标系变换到局部坐标系的坐标变换式(传递方程式)可用下述式(6)来表达。q′Q′1i=g1000g10001qQ1i....(6)]]>式中g1=1000000cosθ-sinθ0000sinθcosθ0000001000000cosθ-sinθ0000sinθcosθ]]>另一方面，把状态量从局部坐标系变换到全局坐标系的坐标变换式(传递方程式)可用下述式(7)来表达。qQ1i=g2000g20001q′Q′1i.....(7)]]>式中g2=1000000cosθsinθ0000-sinθcosθ0000001000000cosθsinθ0000-sinθcosθ]]>
例如，从轴颈向曲柄的坐标变换式(传递方程式)可用下述式(8)来表达。q′Q′1arm=g3000g30001q′Q′1journal......(8)]]>式中g3=00-100001000010000000000-1000010000100]]>此外，从曲柄向轴颈的坐标变换也可以使用上述式(8)。
此外，从曲轴销向曲柄的坐标变换式(传递方程式)可用下述式(9)来表达，从曲柄向曲轴销的坐标变换也可以同样用下述式(9)来表达。q′Q′1pin=g4000g40001q′Q′1arm.....(9)]]>式中g4=001000010000-100000000001000010000-100]]>
可是，各轴承3处的节点传递方程式可用下述式(10)来表达。qQ1i+1F=100h11h2001iqQ1iA......(10)]]>式中h1=0000000000000000000000000-ky000000-kz000]]>h2＝
T再者，在上述h2处的dz0中代入初始的临时安装高度的数据(但是，dy0取为恒定)，此外在此一dz0中代入由遗传算法生成变更了的新的临时安装高度的数据(但是，d的下标的0(零)意味着初始值)。
接下来，就曲轴差的运算手续进行说明。
这里，如果令dx1、dy1、dz1为曲柄臂中的船首侧部分处的位移量，令dx2、dy2、dz2为曲柄臂中的船尾侧部分处的位移量，此外令a为曲柄臂处的初始长度，则相互邻接的曲柄臂间的距离D可用下述式(11)来表达(但是，d的下标1表示后述的图9的(b)位置，同样，下标2表示图9的(h)位置)。D=(a+dx2-dx1)2+(dy2-dy1)2+(dz2-dz1)2.......(11)]]>此外，如果令活塞的上死点(TDC，0°)处的距离为D0，活塞的下死点(BDC，180°)处的距离为D180，则曲轴差(Def)可用下述式(12)来表达。
Def＝D0-D180(12)可是，因为a的数量级为102mm，此外dx、dy、dz为10-3mm，故上述式(11)可以像下述式(13)那样变形。D-a=2a(dx2-dx1)D+a+(dx2-dx1)2+(dy2-dy1)2+(dz2-dz1)2D+a.....(13)]]>=dx2-dx1]]>式中D+a＝2a(dx2-dx1)2+(dy2-dy1)2+(dz2-dz1)2D+a<<dx2-dx1]]>因而，曲轴差可用下述式(14)来求出。
Def＝(dx2-dx1)0-(dx2-dx1)180(14)从式(14)可以看出，曲轴差几乎依存于曲轴轴心方向的变形量。
这里，基于图9来说明基于上述运算式的曲轴差的具体的运算手续。
这里，着眼于一个曲柄臂依次说明针对各构件的运算工序。
第1工序．在(a)的轴承部分处，运用式(5)的节间传递方程式。
第2工序．在(b)的弯曲部处，把第l工序中的式(5)的左边代入式(6)的坐标变换式的右边，把当时式(6)的左边代入式(8)的坐标变换式的右边(轴颈)。
第3工序．在(c)的由柄处，把第2工序中的式(8)的左边代入式(5)的右边。
第4工序．在(d)的弯曲部处，把第3工序中的式(5)的左边代入式(9)的坐标变换式的右边。
第5工序．在(e)的曲轴销处，把第4工序中的式(9)的左边代入式(5)的右边。
第6工序．在(f)的弯曲部处，把第5工序中的式(5)的左边代入式(9)的左边。
第7工序．在(g)的曲柄处，把第6工序中的式(9)的右边(q′Q′1]]Tarm代入式(5)。
第8工序．在(h)的弯曲部处，把第7工序中的式(5)的左边作为式(8)的左边，把当时式(8)的右边(q′Q′1]Tjournal代入式(7)的坐标变换式的右边。
第9工序，在(i)的轴承部分处，把第8工序中的式(7)的左边代入式(5)的右边。
此外，从某个曲柄臂1向邻接的曲柄臂2的〔以(j部)所示的支点为边界〕传递通过使用式(10)的节点传递方程式，把第9工序中的式(5)的左边代入式(10)的右边来进行。
这样一来，作为状态量的q和Q(Q＝0)靠作为传递方程式的系数的各传递矩阵从船首侧向船尾侧传递求出各位移。当然，在传递的过程中，Q也随着式(5)和式(10)的f1、f2、h1、h2而变化。
接下来，就评价值运算机构44进行说明。
此一评价值运算机构44如下述式(15)中所示，是求出基于测定差值来判断运算差值是否成为合适的值用的评价值H用的。H=Σi=1nn|Defmesured(i)-Def(i)|.....(15)]]>再者，式(15)中，n是活塞的总个数。
此外，在上述判断机构45中，评价值与预先设定的允许值进行比较，在46组安装高度的数据列的某一个中评价值超过允许值的场合，根据该组的临时安装高度的数据列的运算差值与测定差值几乎一致，因而判断成临时设定的临时安装高度的值几乎正确，该情况在显示装置上被输出。再者，所输出者可以是评价值超过允许值的所有临时安装高度的数据列，此外也可以仅是评价值最佳者。另一方面，在46组所有的临时安装高度的数据列中，评价值都低于允许值的场合，所有的运算差值都成为与测定差值离开的值，这表示最初所设定的临时安装高度的数据列的值不合适，该情况被输入到安装高度变更机构46。
在此一安装高度变更机构46中，对最初所设定的所有的安装高度的数据列，施行遗传操作也就是遗传算法，作成新的临时安装高度的数据列。具体地说，对式(10)中的h2的dx0加以变更。当然，这里如上所述，安装高度被二进制编码。
作为这里所用的遗传算法，可以用例如在46组的数据列内消除评价值低的数据列并且增加评价值高的数据列的淘汰，把数据列的一部分彼此重组交叉，或者使数据列的任意位置的比特翻转的突然变异。
接下来，基于图10中所示的概略流程来说明使用上述的曲轴差的运算手续检测曲轴的安装高度的手续。再者，此一手续也与本发明的检测安装高度用的计算机程序(后述)是同一内容。
首先，如步骤1中所示，靠曲轴差测定装置21来测定各曲柄臂处的规定曲轴角度位置上的曲轴差，并且输入此一测定差值。
接着，如步骤2中所示，在轴系各项数据输入机构41中，输入运算中所需要的与汽缸有关的汽缸的个数、冲程，曲柄臂的质量、惯性矩，以及轴颈、曲轴销、曲柄等的各种尺寸。
接着，如步骤3中所示，在临时安装高度设定机构42中，设定例如46组各轴承3处的作为初始值的临时安装高度的数据列。
接着，如步骤4中所示，在曲轴差运算机构43中，用传递矩阵法针对各曲柄臂求出船首侧的位移(dx1、dy1、dz1)(图9的(b)位置)和船尾侧的位移(dx2、dy2、dz2)(图9的(h)位置)后，用式(11)和式(12)通过运算求出曲轴差。
接着，如步骤5中所示，在评价值运算机构44中，运算基于运算差值与测定差值之差的评价值后，在步骤6中，此一评价值与预先设定的允许值进行比较，判断运算差值是否合适。也就是说，在评价值超过允许值的场合，判断成作为临时安装高度所设定的各曲柄臂中的轴承3处的安装高度是合适的，作为当前的安装高度输出。
就46组所有的安装高度的数据列进行以上各步骤，如果存在着即使一个评价值超过允许值(在允许范围内的场合)，用上述输出而处理结束。
另一方面，在所有组的安装高度的数据列中评价值都低于允许值的场合，如步骤7中所示，在安装高度变更机构46中，对作为初始值的临时安装高度的数据列施行用遗传算法的处理而作成46组新的临时安装高度的数据列。
然后，再次进到步骤4，进行曲轴差的运算后进行用评价式的评价，在上述46组的数据列内即使一个评价值超过允许值的场合，判断成该临时安装高度的数据列是当前的安装高度并输出。
此外，在上述46组所有的数据列的评价值都低于允许值的场合，仍然进到步骤7，在安装高度变更机构46中，再次用遗传算法对当前的临时安装高度的数据列加以变更而作成46组新的临时安装高度的数据列后，重复与上述相同的手续，一直继续到评价值超过允许值(落入允许范围内)为止。
再者，图11和图12中作为参考给出详细的计算手续。
图11和图12是在※1和※2的部分相互连接的流程，图11中所示的前半部分的手续是进行船首侧的状态量的运算者，此外图12中所示的后半部分的手续是基于在前半部分中所得到的状态量来运算各曲柄臂处的位移者。而且，针对规定的曲轴角度(+α)重复进行总体的运算手续。
这里，图13中示出测定差值与推算安装高度的场合的运算差值的比较数据。图13(a)虽然示出差值的比较，但是两者几乎一致，因而在曲线图上作为一根线画出。此外，图13(b)示出设定(推测)的安装高度。
再者，在此一安装高度检测装置中，因为进行曲轴旋转一转间的曲轴差的运算，故除了竖直方向上的安装高度的计算以外，也计算了水平方向的安装状态。图14中示出各曲柄臂处的旋转一转中的曲轴差的测定结果，图15中示出该场合的运算差值。
如上所述，由于在检测曲轴的安装高度之际，预先作为初始数据临时设定各轴承处的安装高度，基于此一临时安装高度用传递矩阵法通过运算求出各曲柄臂处的曲轴差，并且求出基于此一运算差值和实际测定的测定差值之差的评价值，如果此一评价值在允许范围内则判断成临时安装高度是合适的，另一方面，在评价值在允许范围外的场合，对临时安装高度施行遗传算法，作成新的临时安装高度，再次重复求出运算差值的手续，所以与像历来那样基于作业者的经验的场合相比，可以迅速而高精度地检测曲轴的安装位置。
可是，虽然在上述实施例中，就曲轴的安装高度的检测进行了说明，但是靠与上述同样的装置和方法，也可以就曲轴的安装水平位置进行检测。
也就是说，在安装高度的检测装置和检测方法中，把“安装高度”这个词语换读成“安装水平位置”，通过进行其手续，可以迅速而高精度地检测曲轴的安装水平位置。
但是，关于曲轴差成为用下述式(16)来求出，此外在通过遗传算法所生成的数据列中，对式(10)中的h2的dy0加以变更(但是，dz0保持恒定)。
Def＝(dx2-dx1)90-(dx2-dx1)270(16)再者，虽然为了容易分别说明，个别地说明了安装高度和安装水平位置的检测装置和检测方法，但是，当然因为运算所需要的状态量、节间传递矩阵、节点传递矩阵中，包含能运算安装高度和安装水平位置的三维坐标轴上的位移，故在同一检测装置和检测方法中可以一起检测安装高度和安装水平位置。作为包含此一安装高度和安装水平位置的词语，用安装位置。
此外，虽然在上述实施例中作为具备实际测定各曲柄臂处的曲轴差的曲轴差测定装置者进行了说明，但是此一曲轴差测定装置不一定是必要的。总之，把曲轴差的实侧值输入安装高度运算装置或者安装水平位置运算装置就可以了。
进而，在上述实施例中的安装高度运算装置或安装水平位置运算装置中，具备用计算机装置来运算(检测)上述曲轴的正确的安装高度和曲轴的安装水平位置用的程序。
例如，曲轴的安装高度运算(检测)程序包括把曲轴2的各项数据输入运算装置用的各项数据输入步骤，输入与各活塞相对应的曲柄臂处的实际测定的作为曲柄间的位移量的曲轴差的实侧值的实侧值输入步骤，临时设定一组以上相对于曲轴的基准轴承处的基准安装高度的其余各轴承的安装高度的数据列(把各轴承的安装高度数据排成一串者)的临时安装高度设定步骤，基于在此一临时安装高度的数据列用传递矩阵法来运算各曲柄臂处的曲轴差的差值运算步骤，运算基于通过此一差值运算步骤所求出的运算差值与在上述实侧值输入步骤中所输入的测定差值之差的评价值的评价值运算步骤，判断在此一评价值运算步骤中所运算的评价值是否在允许范围内的判断步骤，在此一判断步骤中判断成上述各组中的临时安装高度的数据列的评价值全都在允许范围外的场合，对上述所有组的临时安装高度的数据列施行用遗传算法的处理而作成新的临时安装高度的数据列的安装高度变更步骤，以及而且基于此一新作成的数据列在上述差值运算步骤中实行曲轴差的运算，重复进行在上述安装高度变更步骤中用遗传算法重新作成临时安装高度的手续，直到各曲柄臂处的基于运算差值与上述测定差值之差的评价值即使一组落入允许范围内为止的命令步骤。再者，在此一程序中，虽然未画出，包括在遗传算法的运用之际，进行给安装高度的数据列二进制编码的编码步骤和把二进制编码的安装高度的数据列恢复到十进制数(十进制编码)的解码步骤。
此外，在曲轴的安装水平位置运算(检测)程序中，包括把曲轴2的各项数据输入运算装置用的各项数据输入步骤，输入与各活塞相对应的曲柄臂处的实际测定的作为曲柄间的位移量的曲轴差的实侧值的实侧值输入步骤，临时设定一组以上相对于曲轴的基准轴承处的基准安装水平位置的其余各轴承的安装水平位置的数据列(把各轴承的安装水平位置数据排成一串者)的临时安装水平位置设定步骤，基于在此一临时安装水平位置设定步骤中所设定的临时安装水平位置的数据列用传递矩阵法来运算各曲柄臂处的曲轴差的差值运算步骤，运算基于通过此一差值运算步骤所求出的运算差值与在上述输入步骤中所输入的测定差值之差的评价值的评价值运算步骤，判断在此一评价值运算步骤中所求出的评价值是否在允许范围内的判断步骤，在此一判断步骤中判断成上述所有的临时安装水平位置的数据列的组中的评价值在允许范围外的场合，对上述所有的临时安装水平位置的数据列的组施行用遗传算法的处理而作成新的临时安装水平位置的数据列的组的安装水平位置变更步骤，以及基于此一新作成的安装水平位置的数据列在上述差值运算步骤中实行曲轴差的运算，重复进行在上述安装水平位置变更步骤中用遗传算法重新作成临时安装水平位置的数据列的手续，直到该临时安装水平位置的数据列即使一组，各曲柄臂处的基于运算差值与上述测定差值之差的评价值落入允许范围内为止的命令步骤。当然，在此一程序中也是，虽然未画出，但是包括在遗传算法的运用之际，进行给安装水平位置的数据列二进制编码的编码步骤和把二进制编码的安装水平位置的数据列恢复到十进制数(十进制编码)的解码步骤。
再者，上述安装高度运算装置22的各机构(除了输入机构的例如临时安装高度设定机构、曲轴差运算机构、评价值运算机构、判断机构、安装高度变更机构等)由例如通用的运算电路和实行这些各机构中所进行的手续用的程序来构成，或者由实行各机构中的手续(功能)的电路来构成。当然，关于安装水平位置运算机构也是同样的。
如果用上述曲轴的安装位置检测方法和检测装置以及该位置检测用程序的构成，则由于在检测曲轴的安装位置(安装高度和/或安装水平位置)之际，预先作为初始数据临时设定各轴承部分处的安装位置，基于此一临时安装位置用传递矩阵法通过运算求出各曲柄臂处的曲轴差，并且求出基于此一运算差值与实际测定的测定差值之差的评价值，把此一评价值与允许值进行比较，在评价值处于允许范围内的场合，判断成该临时安装位置为适当的值，另一方面，在评价值处于允许范围外的场合，对临时安装位置施行遗传算法，设定新的安装位置，再次求出运算差值并重复把其评价值与允许范围进行比较的手续，而且一直重复到评价值落入允许范围内为止，所以与像历来那样基于作业者的经验的场合相比，可以迅速而高精度地检测曲轴的安装位置。
可是，用在上述实施例中说明了的曲轴的安装位置检测和安装位置检测装置，测定例如船舶中的空载时和装载时的曲轴的各轴承部分处的安装高度，借此可以检测与该船体有关的变形量，从而在下一次建造新的船舶的场合，可以考虑此一变形量，也就是说预先赋予反方向的变形量，以便在装载货物的状态下，使曲轴几乎成为笔直的。
工业实用性像以上这样，本发明的曲轴的安装位置检测方法等，因为能迅速而高精度地检测曲轴的安装位置，故适于把发动机安装于船体之际的作业。
权利要求
1.一种曲轴的安装位置检测方法，检测多个活塞直列配置的发动机中的曲轴的安装位置，其特征在于，其中由以下工序来构成输入与各活塞相对应的曲柄臂处的作为实际测定的曲柄间的位移量的曲轴差的实侧值的工序，作为数据临时设定其余各轴承相对于曲轴的基准轴承处的基准安装位置的安装位置的工序，基于在此一设定工序中所设定的临时安装位置，用传递矩阵法来运算各曲柄臂处的曲轴差的工序，运算基于在此一运算工序中所求出的运算差值与上述所测定的测定差值之差的评价值后，判断此一评价值是否在允许范围内的工序，以及在此一判断工序中判断成评价值在允许范围外的场合，用遗传算法新作成上述临时安装位置的工序，而且基于此一新作成的临时安装位置来实行上述运算曲轴差的工序，重复进行用遗传算法重新作成临时安装位置的手续，直到各曲柄臂处的基于运算差值与上述测定差值之差的评价值落入允许范围内为止，把评价值落入允许范围内的时刻的临时安装位置作为曲轴的安装位置来检测。
2.如权利要求1中所述的曲轴的安装位置检测方法，其特征在于，安装位置是高度位置和/或水平位置。
3.一种曲轴的安装位置检测装置，检测多个活塞直列配置的发动机中的曲轴的安装位置，其特征在于，其中由以下机构来构成作为数据临时设定各曲轴处的安装位置的临时安装位置设定机构，基于在此一临时位置设定机构中所设定的临时安装位置，用传递矩阵法来运算各曲柄臂处的作为曲柄间的位移量的曲轴差的曲轴差运算机构，运算基于在此一曲轴差运算机构中所求出的运算差值与由曲轴差测定机构所测定的测定差值之差的评价值的评价值运算机构，判断在此一评价值运算机构中所求出的评价值是否在允许范围内，并且在此一评价值在允许范围内的场合，判断成该临时安装位置是曲轴的安装位置的判断机构，以及在此一判断机构中判断成评价值在允许范围外的场合，施行遗传算法作成新的临时安装位置的安装位置变更机构，而且在上述安装位置变更机构中作成新的临时安装位置的场合，用此一新的临时安装位置来求出运算差值，并且重复进行用遗传算法重新作成临时安装位置的手续，直到基于此一运算差值与上述测定差值之差的评价值落入允许范围内为止。
4.如权利要求3中所述的曲轴的安装位置检测装置，其特征在于，安装位置是高度位置和/或水平位置。
5.一种曲轴的安装位置检测用程序，是基于曲柄间的位移量(以下称为曲轴差)，在计算机装置中运算而检测多个活塞直列配置的发动机中的曲轴的安装位置用的程序，其特征在于，其中包括输入与各活塞相对应的曲柄臂处的实际测定的曲轴差的实侧值的步骤，作为数据临时设定其余各轴承相对于曲轴的基准轴承处的基准安装位置的安装位置的设定步骤，基于在此一设定步骤中所设定的临时安装位置，用传递矩阵法来运算各曲柄臂处的曲轴差的运算步骤，运算基于在此一运算步骤中所求出的运算差值与上述所输入的测定差值之差的评价值后，判断此一评价值是否在允许范围内的判断步骤，在此一判断步骤中判断成评价值在允许范围外的场合，用遗传算法新作成该临时安装位置的安装位置变更步骤，以及而且基于此一新作成的临时安装位置，在上述运算步骤中实行曲轴差的运算，重复进行在上述安装位置变更步骤中用遗传算法重新作成临时安装位置的手续，直到各曲柄臂处的基于运算差值与上述测定差值之差的评价值落入允许范围内为止的命令步骤。
6.如权利要求5中所述的曲轴的安装位置检测用程序，其特征在于，安装位置是高度位置和/或水平位置。
全文摘要
一种检测曲轴安装位置的方法，包括以下步骤作为数据临时设定相对于曲轴的基准轴承中的基准安装高度的其余轴承的安装高度，基于临时安装高度用传递矩阵法来计算每个曲柄臂中的曲轴差，计算基于算出的差值与实际测定的测量差值之差的评价值，把评价值与允许值进行比较，当评价值超过允许值时用遗传算法新准备二进制临时安装高度，以及基于新的临时安装高度重新计算评价值，并重复相同步骤直到评价值落入允许值为止。
文档编号G01B21/02GK1462360SQ02801470
公开日2003年12月17日 申请日期2002年4月22日 优先权日2001年5月1日
发明者杉本严生 申请人:日立造船株式会社
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
