[发明专利]三维空间测振装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及三维空间测振装置及方法。

背景技术

在重工机械领域中，一些整机(例如泵车)中具有长臂架结构。在工作时长臂架结构的末端或多或少存在振动，既有可能影响工作面的定位，也有可能产生安全事故。在整机设计开发出来后，有必要在出厂之前进行此方面的测试，以保证用户的正常使用。但在振动测试中，单自由度测振装置比较常见，而三维空间测振还缺乏相应的装置和方法。

在现有技术中，一般采用以下两种方式测试振动：(1)现有的远程振动测试一般是首先测得被测物体的加速度信号，再对信号进行二次积分和去除趋势项处理，从而得到振动位移信号；(2)采用三个激光位置敏感装置探测器(PSD)组成一集成的激光测量系统，可以用于空间挠性杆件位姿偏差的精确测量。

上述两种测振方式分别具有相应的缺点。第一种方式的缺点是：由于首先测得的是加速度信号，本身就存在一定的误差，在通过二次积分后误差会进一步放大，且对于被测对象的频率成分和干扰频率成分不了解，在滤波时很难进行频率截断，所以最终得到的振动位移信号有较大的失真。第二种方式的缺点是：在确定挠性杆件位姿偏差的时候，在测出挠性杆件的转动角度后，还需要知道其挠度偏差，然后才能间接得到挠性杆件的准确位移。而且除了需破坏挠性杆件的末端以便固定PSD集成装置外，还需要在挠性杆件的前端固定一个激光发射装置，系统颇为复杂，成本也比较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三维空间测振装置和方法，以解决如上所述的现有技术中测振装置结构复杂、成本高以及测量精度不高的问题。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，提供了一种三维空间测振装置，特别地，测振装置包括：支架，具有三个安装部，安装部分别定位于三维空间坐标系的相互垂直的三个轴线上；三个拉线式位移传感器，每个拉线式位移传感器包括本体和从本体拉出的拉线，本体分别安装在安装部上，拉线的末端能够相交于由本体与三维空间坐标系的原点限定的空间中的测点；以及处理器，通过采集装置与三个拉线式位移传感器通信并处理所获得的数据。

进一步地，支架包括分别沿三个轴线延伸的三个支臂，每个支臂包括第一端和相对的第二端，第一端刚性连接在一起，并且三个安装部分别设置在三个支臂上。

进一步地，三个支臂的长度相等。

进一步地，安装部安装在第二端上，并且本体安装在安装部上。

进一步地，安装部包括固定地连接至所述第二端的安装板。

进一步地，安装部包括托架和可转动地连接于托架的安装板。

进一步地，三个支臂均为细长结构，并且在三个支臂中的至少两个支臂之间设置有斜支撑加强件。

根据本发明的另一方面，还提供了一种三维空间测振方法，特别地，包括以下步骤：a)设定一个三维空间坐标系，将三个拉线式位移传感器的三个本体分别定位于三维空间坐标系的相互垂直的三个轴线上；b)定位三维空间坐标系，使得待测物体的测点位于由三个本体与三维空间坐标系的原点限定的空间中；c)将三个拉线式位移传感器的三条拉线的末端均固定在测点上，记录三条拉线的初始长度以计算出测点的两个可能的初始坐标，并确定实际的初始坐标值；d)使待测物体发生振动，从而带动测点振动以进行测试，记录任意时刻的三条拉线的振动长度以计算出测点的两个可能的振动坐标，并确定实际的振动坐标值；以及e)利用在步骤d)中所获得的振动坐标值减去在步骤c)中所获得的初始坐标值的差，计算出任意时刻的振动位移。

进一步地，三个拉线式位移传感器的本体距三维空间坐标系的原点的距离相等。

进一步地，使测点的位置位于由三条拉线的拉出端所限定平面的远离原点的一侧，并且三个本体在三个轴线上是可转动的。

进一步地，利用采集装置采集数据并利用处理器处理数据。

本发明具有以下技术效果：

首先，采用根据本发明的三维空间测振装置和方法，对测量信号的处理简单直接，可以获得更精确的振动位移值；

其次，根据本发明的三维空间测振装置结构简单、安装方便、成本低，并且本发明的三维空间测振方法操作简单，易于实施。

应该理解，以上的一般性描述和以下的详细描述都是列举和说明性质的，目的是为了对要求保护的本发明提供进一步的说明。

附图说明

附图构成本说明书的一部分，用于帮助进一步理解本发明。这些附图图解了本发明的优选实施例，并与说明书一起用来说明本发明的原理，在附图中：

图1是示意性示出了本发明的一个优选实施例的原理的视图。