專利名稱：基于激光定位的大型法蘭孔精對位系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及大型法蘭孔對中技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于激光定位的大型法蘭孔精對位系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前關(guān)于上下法蘭孔對中過程的關(guān)鍵是采用攝像頭進(jìn)行上法蘭孔的圓心識別。其設(shè)計(jì)是先通過攝像頭獲取一定數(shù)量的邊緣點(diǎn)，然后通過這些邊緣點(diǎn)得到坐標(biāo)，利用最小二乘法原理，擬合出上法蘭孔的邊緣方程，從而得出圓心坐標(biāo)。上述方法在圖像識別中，攝像頭會將照明燈的輪廓輸入到觀測圖像中，造成圖像處理難度加大，圓心識別精度降低，進(jìn)而導(dǎo)致對中的精度不高；另外，攝像頭的安裝難度大，線路布置也比較麻煩。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對上述技術(shù)問題，提供一種基于激光定位的大型法蘭孔精對位系統(tǒng)，該系統(tǒng)中上法蘭不需要裝任何部件，整個系統(tǒng)線路布置簡單，同時能大大提高上下法蘭的對中精度。為實(shí)現(xiàn)此目的，本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的基于激光定位的大型法蘭孔精對位系統(tǒng)，包括用于驅(qū)動上法蘭的微調(diào)液壓缸、用于感應(yīng)微調(diào)液壓缸活塞桿運(yùn)動程度的位移傳感器、控制微調(diào)液壓缸的電磁閥，其特征在于它還包括CPU(中央處理器)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、設(shè)置在下法蘭的法蘭孔內(nèi)壁上的激光漫反射傳感器，其中，激光漫反射傳感器的信號輸出端連接CPU，CPU的控制信號輸出端通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接電磁閥的控制端，所述位移傳感器的輸出端通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接CPU。所述激光漫反射傳感器有兩個，一個激光漫反射傳感器設(shè)置在下法蘭左端或右端法蘭孔的內(nèi)壁上；另一個激光漫反射傳感器設(shè)置在下法蘭上端或下端法蘭孔的內(nèi)壁上。所述激光漫反射傳感器還可以有四個，四個激光漫反射傳感器分別設(shè)置在下法蘭上下左右四端法蘭孔的內(nèi)壁上。所述CPU還連接有電源模塊、時鐘模塊和上位機(jī)。所述CPU還連接有靜態(tài)隨機(jī)存儲器和復(fù)位模塊。所述電磁閥的控制端和數(shù)模轉(zhuǎn)換器之間還連接有放大器。本實(shí)用新型通過在下法蘭的法蘭孔內(nèi)壁上設(shè)置激光漫反射傳感器，通過激光漫反射傳感器感應(yīng)下法蘭的法蘭孔和上法蘭的法蘭孔是否對齊，并將四個開關(guān)信號傳輸給CPU，CPU通過控制電磁比例閥的通斷時間來控制微調(diào)液壓缸，從而驅(qū)動上法蘭移動進(jìn)行微調(diào)，同時液壓缸中活塞桿的運(yùn)動程度由位移傳感器反饋給CPU。整個系統(tǒng)形成一個閉環(huán)控制，該系統(tǒng)排除了圖像處理中產(chǎn)生的誤差；采用激光漫反射光電開關(guān)，上法蘭不需要裝任何部件，整個系統(tǒng)線路布置簡單；同時能大大提高上下法蘭的對中精度。

[0011]圖I為本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本實(shí)用新型中激光漫反射傳感器在下法蘭中的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型中上下法蘭的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，I-微調(diào)液壓缸、2-位移傳感器、3-電磁閥、4-上法蘭、5-下法蘭、6-激光漫反射傳感器、7-CPU、8-模數(shù)轉(zhuǎn)換器、9-數(shù)模轉(zhuǎn)換器、10-電源模塊、11-時鐘模塊、12-上位機(jī)、13-復(fù)位模塊、14-放大器、15-靜態(tài)隨機(jī)存儲器。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明如圖I 2所示的基于激光定位的大型法蘭孔精對位系統(tǒng)，包括用于驅(qū)動上法蘭4的微調(diào)液壓缸I、用于感應(yīng)微調(diào)液壓缸I活塞桿運(yùn)動程度的位移傳感器2、控制微調(diào)液壓缸I的電磁閥3、DSP(digital signal processor,數(shù)字信號處理器)的CPU7、模數(shù)轉(zhuǎn)換器8、數(shù)模轉(zhuǎn)換器9、設(shè)置在下法蘭5的法蘭孔內(nèi)壁上的激光漫反射傳感器6 (要求是保證激光束能夠沿著下法蘭5的法蘭孔內(nèi)壁射出)，其中，激光漫反射傳感器6的信號輸出端直接連接CPU7 (不需進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換)，CPU7的控制信號輸出端通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器9連接電磁閥3的控制端，所述位移傳感器2的輸出端通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器8連接CPU7。上述技術(shù)方案中，下法蘭5左右兩端法蘭孔的內(nèi)壁上設(shè)置激光漫反射傳感器6;下法蘭5上下兩端法蘭孔的內(nèi)壁上也設(shè)置激光漫反射傳感器6。并保證激光束沿著法蘭孔的內(nèi)壁射出。當(dāng)上下法蘭的法蘭孔沒有對齊或者有偏差的時候，四個這樣的激光漫反射傳感器6就會返回開關(guān)量至計(jì)算機(jī)，通過計(jì)算機(jī)的分析與處理，結(jié)合一定的算法，計(jì)算出相應(yīng)的輸出值，再通過D/A轉(zhuǎn)換得到輸出電壓與電流，控制徑向和切向液壓缸的運(yùn)動，同時液壓缸上自帶的位移傳感器檢測每次液壓缸活塞桿的位移信號，并反饋至系統(tǒng)，調(diào)節(jié)控制每次液壓缸動作的位移量。這樣通過反復(fù)的測量與糾偏直到上下法蘭的法蘭孔對齊。下法蘭5左右兩端法蘭孔內(nèi)部的激光漫反射傳感器6監(jiān)控兩法蘭在縱向是否對齊，下法蘭5上下兩端法蘭孔內(nèi)部的激光漫反射傳感器6監(jiān)控兩法蘭在橫向是否對齊。上述技術(shù)方案中，所述CPU7還連接有電源模塊10、時鐘模塊11、上位機(jī)12、靜態(tài)隨機(jī)存儲器15和復(fù)位模塊13。其中，上位機(jī)12通過RS232接口連接CPU7。上述技術(shù)方案中，電磁閥3的控制端和數(shù)模轉(zhuǎn)換器9之間還連接有放大器14。上述技術(shù)方案中，電磁閥3為三位四通比例換向電磁閥。本實(shí)用新型的工作過程為首先初始定位。在對位安裝之前，通過人工安裝液壓缸與手動調(diào)整方法，將兩邊銷孔中心與下法蘭面上兩個180度的法蘭孔中心基本保持在一條直線上(允許IOmm以內(nèi)偏差)，作為定位初始位。上法蘭在起重設(shè)備的適當(dāng)操作下，銷軸能夠插進(jìn)銷孔座留有間隙，實(shí)現(xiàn)上下法蘭的初步定位，然后液壓缸帶動銷孔座回初始位，此時上下法蘭基本對中，偏差在IOmm以內(nèi)；第二步，精定位。采用安裝在下法蘭四個法蘭孔內(nèi)壁上的激光漫反射傳感器6檢測兩法蘭在縱向和橫向的對位是否精確，如果兩法蘭沒有完全對齊，則四個激光漫反射傳感器6將信號傳遞給CPU，CPU利用合理、正確的控制邏輯通過電磁閥來控制液壓缸動作，利用液壓缸驅(qū)動銷孔座在位移和角度方面的調(diào)整，來實(shí)現(xiàn)上下法蘭精確對中。同時液壓缸中活塞桿的運(yùn)動程度由位移傳感器2反饋給CPU，調(diào)節(jié)控制每次液壓缸動作的位移量，實(shí)現(xiàn)一個閉環(huán)控制。[0022]本實(shí)用新型中考慮到光電傳感器安裝位置的特殊性，只能選用激光漫反射傳感器6。激光漫反射傳感器6是一種集發(fā)射器和接收器于一體的傳感器，當(dāng)有被檢測物體經(jīng)過時，物體將光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)射的足夠量的光線反射到接收器，于是激光漫反射傳感器6就產(chǎn)生了開關(guān)信號。當(dāng)被檢測物體的表面光亮或其反光率極高時，激光漫反射傳感器6是首選的檢測模式。本說明書未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求1.一種基于激光定位的大型法蘭孔精對位系統(tǒng)，包括用于驅(qū)動上法蘭(4)的微調(diào)液壓缸(I)、用于感應(yīng)微調(diào)液壓缸(I)活塞桿運(yùn)動程度的位移傳感器(2)、控制微調(diào)液壓缸(I)的電磁閥(3)，其特征在于它還包括CPU(7)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(8)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(9)、設(shè)置在下法蘭(5)的法蘭孔內(nèi)壁上的激光漫反射傳感器￠)，其中，激光漫反射傳感器￠)的信號輸出端連接CPU(7)，CPU(7)的控制信號輸出端通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器(9)連接電磁閥(3)的控制端，所述位移傳感器(2)的輸出端通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器(8)連接CPU(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于激光定位的大型法蘭孔精對位系統(tǒng)，其特征在于所述激光漫反射傳感器(6)有兩個，一個激光漫反射傳感器(6)設(shè)置在下法蘭(5)左端或右端法蘭孔的內(nèi)壁上；另一個激光漫反射傳感器(6)設(shè)置在下法蘭(5)上端或下端法蘭孔的內(nèi)壁上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于激光定位的大型法蘭孔精對位系統(tǒng)，其特征在于所述激光漫反射傳感器(6)有四個，四個激光漫反射傳感器(6)分別設(shè)置在下法蘭(5)上下左 右四端法蘭孔的內(nèi)壁上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于激光定位的大型法蘭孔精對位系統(tǒng)，其特征在于所述CPU(7)還連接有電源模塊(10)、時鐘模塊(11)和上位機(jī)(12)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于激光定位的大型法蘭孔精對位系統(tǒng)，其特征在于所述CPU (7)還連接有靜態(tài)隨機(jī)存儲器(15)和復(fù)位模塊(13)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于激光定位的大型法蘭孔精對位系統(tǒng)，其特征在于所述電磁閥⑶的控制端和數(shù)模轉(zhuǎn)換器(9)之間還連接有放大器(14)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了基于激光定位的大型法蘭孔精對位系統(tǒng)，包括用于驅(qū)動上法蘭的微調(diào)液壓缸、用于感應(yīng)微調(diào)液壓缸活塞桿運(yùn)動程度的位移傳感器、控制微調(diào)液壓缸的電磁閥，其特征在于它還包括CPU、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、設(shè)置在下法蘭的法蘭孔內(nèi)壁上的激光漫反射傳感器，其中，激光漫反射傳感器的信號輸出端連接CPU，CPU的控制信號輸出端通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接電磁閥的控制端，所述位移傳感器的輸出端通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接CPU。本實(shí)用新型排除了圖像處理中產(chǎn)生的誤差；采用激光漫反射光電開關(guān)，上法蘭不需要裝任何部件，整個系統(tǒng)線路布置簡單；同時能大大提高上下法蘭的對中精度。
文檔編號B23P19/10GK202639818SQ201220186348
公開日2013年1月2日 申請日期2012年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月27日
發(fā)明者曹小華, 張圣, 李倩, 陳斌, 鐘如進(jìn), 陳楚生 申請人:武漢理工大學(xué), 中交四航局第二工程有限公司