一种基于距离传感器的求心器及求心方法

摘要

本发明公开一种基于距离传感器的求心器和求心方法，求心器包括横向运动组件，横向运动组件上滑动连接有纵向运动组件，纵向运动组件上滑动连接有连接块，连接块的底面上连接有电动线盘，电动线盘上缠绕有连接绳；连接绳远离电动线盘的一端连接有重锤，连接绳外共轴套设有电动爬绳装置，电动爬绳装置在重锤和电动线盘之间沿连接绳爬行；电动爬绳装置上连接有横向测距组件和纵向测距组件，横向测距组件包括两个相背设置的第一距离传感器，两个第一距离传感器对称于电动爬绳装置的竖向轴线布设；纵向测距组件包括两个相背设置的第二距离传感器，两个第二距离传感器对称于电动爬绳装置的竖向轴线布设。

说明书

技术领域

本发明涉及机械工装技术领域，具体为一种基于距离传感器的求心器及求心方法。

背景技术

求心器是一种用于寻找设备中心线以辅助机组设备安装的专用工具。目前在施工中常用的求心器需要与电池组、喇叭/耳机、内径千分尺、钢琴线及重锤共同使用。机组检修时，将求心器固定在推力油槽口上或上机架加工平面上的水平梁的中间，把钢琴线拉至尾水检修平台并挂上重锤，重锤悬吊入油桶之中。将求心器、电池、耳机和内径千分尺用胶质导线连接成串联电路。然后由一个工作人员通过内径千分尺测算出钢琴线与机组构建圆孔内壁之间的距离，并将测定的距离告知控制求心器的另一个工作人员，该工作人员根据数据计算出求心器的纵向移动距离和横向移动距离，直至钢琴线穿过机组构建圆孔的圆心。

在上述方案中，主要存在以下问题：

(1)工作人员需要根据耳机发出的“嚓嚓”声判断千分尺与钢琴线的接触是否满足测量要求。这种听取耳机声音的判断方法对检修人员的技能水平及经验要求非常高，且通过耳朵听声音的大小去判定数值，存在一定人为主观性，误差较大；

(2)由于现阶段机组中心测量通过耳机判断存在人为主观性，需要两人以上多次测量取其合理值，重复劳动多，耗时长；

(3)现阶段通过耳机“擦擦”声测量机组中心对周边环境要求较高，其它工作面的噪声会严重影响到测量结果。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于距离传感器的求心器及求心方法，用以解决上述技术中的至少一个。

基于本发明的一方面，提供一种基于距离传感器的求心器，包括横向运动组件，所述横向运动组件上滑动连接有纵向运动组件，所述纵向运动组件上滑动连接有连接块，所述连接块的底面上连接有电动线盘，所述电动线盘上缠绕有连接绳；所述求心器还包括第一驱动装置和第二驱动装置，所述第一驱动装置用于驱动纵向运动组件在横向运动组件上滑动，所述第二驱动装置用于驱动连接块在纵向运动组件上滑动；

所述连接绳远离电动线盘的一端连接有重锤，连接绳外共轴套设有电动爬绳装置，所述电动爬绳装置在重锤和电动线盘之间沿连接绳爬行；所述电动爬绳装置上连接有横向测距组件和纵向测距组件，所述横向测距组件包括两个相背设置的第一距离传感器，两个第一距离传感器对称于电动爬绳装置的竖向轴线布设；所述纵向测距组件包括两个相背设置的第二距离传感器，两个第二距离传感器对称于电动爬绳装置的竖向轴线布设。

在上述技术方案中，采用横向测距组件中的两个第一距离传感器测定其自身与待求心构件圆环内壁之间的横向水平距离，基于测定的横向水平距离控制纵向运动组件在横向运动组件上滑动，直至两个第一距离传感器的测定数据相同，此时连接绳的轴线位于待求心构件圆环的纵向直径上，然后采用纵向测距组件中的两个第二距离传感器测定其自身与待求心构件圆环内壁之间的纵向水平距离，并基于测定的纵向水平距离控制连接块沿纵向运动组件滑动，直至两个第二距离传感器测定的数据相等，此时，连接绳的轴线正好垂直穿过待求心构件圆环的圆心，即可完成求心定位。

本发明提供的求心器无需与千分尺和耳机配合，直接采用测量精度高的距离传感器测定连接绳轴线与圆环内壁之间的距离，测定的结果更加客观，避免了对人为主观性的依赖。

本发明提供的求心器采用第一驱动装置和第二驱动装置驱动连接块的横向运动和纵向运动，可根据第一距离传感器和第二距离传感测定的数据精准调控连接块的运动距离，调整过程一步到位，避免了重复调整，有效的提升了工作效率。

本发明提供的求心器采用第一距离传感器和第二距离传感器测定距离不会受到工作环境中噪声的影响，避免了工作环境噪声对测定过程的干扰。

进一步地，所述求心器还包括第一控制单元，所述第一控制单元的输入端与两个第一距离传感器及两个第二距离传感器连接，第一控制单元的输出端与第一驱动装置、第二驱动装置、电动线盘和电动爬绳装置连接。

采用控制单元基于第一距离传感器和第二距离传感器的测定数据控制第一驱动装置和第二驱动装置工作，从而实现连接块的纵向位置和横向位置的自动调整，这个过程无需人为参与，降低了对人工的需求，避免了人为反复调整引起的工作效率低下。

进一步地，所述电动爬绳装置包括壳体，所述壳体为长方体形，壳体顶部中心和底部中心相对开设有一组过绳孔，两个第一距离传感器分别设置于壳体一组相对的侧面上，两个第二距离传感器分别设置于壳体另外一组相对的侧面上；

所述壳体内部设置有第一电机和第二电机，所述第一电机的转轴上连接有第一主动轮，第二电机的转轴上连接有第二主动轮；所述第一主动轮的圆形端面和第二主动轮的圆形端面均与连接绳平行，第一主动轮和第二主动轮之间用于夹紧连接绳并形成第一过绳通道；

所述壳体内设置有第二控制单元，所述第二控制单元用于控制第一电机和第二电机工作；

所述壳体内设置有蓄电池，所述蓄电池用于给第一电机、第二电机、第一距离传感器、第二距离传感器和第二控制单元供电。

当求心器的位置布设好后，第一控制单元控制电动线盘放线直至重锤没入重油桶中，第二控制单元根据接收到的控制指令控制第一电机和第二电机工作从而带动第一主动轮和第二主动轮转动，进而使电动爬绳装置沿连接绳爬行至待求心构件圆环内，此时，横向测距组件和纵向测距组件位于待求心构件的圆环内，即可开始测距工作。

当需要在待求心构件上方安装其他环形构件时，控制电动爬绳装置沿连接绳爬行至上方构件的圆环内，进而测定连接绳轴线与上方构件的圆环内壁之间的距离，然后调整上方构件的位置，直至上方构件圆环的圆心与连接绳轴线重合。

进一步地，所述壳体内设置有无线通讯单元，所述无线通讯单元分别与第一距离传感器、第二距离传感器、第一控制单元及第二控制单元连接，第一距离传感器的测距数据及第二距离传感器的测距数据通过无线通讯单元传输至第一控制单元，第二控制单元通过无线通讯模块接收控制指令并根据控制指令控制第一电机和第二电机工作；所述无线通讯单元还与蓄电池连接。

通过无线通讯单元实现第一控制单元与第一距离传感器、第二距离传感器及第二控制单元之间的信号无线传输，减少布线需求，简化了求心器的结构。

进一步地，所述求心器还包括提示单元，所述提示模块与第一控制单元连接，所述提示单元用于提醒工作人员求心过程结束。

当两个第一距离传感器测定的距离相等，且两个第二距离传感器测定的距离相等时，代表连接绳的轴线与待求心构件的圆环轴线重合，即求心过程完成，此时，第一控制单元控制提示模块生成提示信息，便于工作人员及时知晓。

提示模块可以为示警灯、语音报警器等，当求心过程完成，第一控制单元控制示警灯亮起或语音报警器发出语音提醒。

进一步地，所述第一控制单元包括控制芯片和操控面板，所述控制芯片与第一驱动装置、第二驱动装置、电动线盘、无线通讯模块及提示单元连接。

工作人员可以通过操控面板输入控制指令，控制指令传输至控制芯片或第二控制单元，控制芯片根据接收到的控制指令控制电动线盘放绳或收绳，第二控制单元根据接收到的控制指令控制第一电机和第二电机工作。

基于本发明的另一方面，提供一种求心方法，具体包括以下步骤：

S1：将组装好的求心器放置于待求心构件的上方；

S2：控制电动线盘释放连接绳，使重锤没入待求心构件圆孔下方的重油内；

S3：控制电动爬绳装置沿连接绳爬行，直至纵向测距组件和横向测距组件均位于待求心构件的圆孔内；

S4：获得两个第一距离传感器的测距数据，判断两个第一距离传感器的测距数据是否相同，若否，则控制第一驱动装置驱动纵向运动组件沿横向运动组件滑动，直至两个第一距离传感器的测距数据相同；

S5：控制纵向测距组件，获得两个第二距离传感器的测距数据，判断两个第二距离传感器的测距数据是否相同，若否，则控制第二驱动装置驱动连接块沿纵向运动组件滑动，直至两个第二距离传感器的测距数据相同。

在上述技术方案中，根据第一距离传感器和第二距离传感器的测定数据控制第一驱动装置和第二驱动装置运动，当两个第一距离传感器的测定数据相等，且两个第二距离传感器的测定数据相等时，即可表示连接绳的轴线与待求心构件的圆环的轴线重合，求心过程完成。本发明提供的求心方法避免了人为主观性带来的测量误差及人工调整带来的效率低下问题，提升了测量的准确性和求心工作效率。

进一步地，所述求心方法还包括以下步骤：

S6：控制提示单元生成提示信息。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明提供的一种基于距离传感器的求心器，采用横向测距组件中的两个第一距离传感器测定其自身与待求心构件圆环内壁之间的横向水平距离，基于测定的横向水平距离控制纵向运动组件在横向运动组件上滑动，直至两个第一距离传感器的测定数据相同，此时连接绳的轴线位于待求心构件圆环的纵向直径上，然后采用纵向测距组件中的两个第二距离传感器测定其自身与待求心构件圆环内壁之间的纵向水平距离，并基于测定的纵向水平距离控制连接块沿纵向运动组件滑动，直至两个第二距离传感器测定的数据相等，此时，连接绳的轴线正好垂直穿过待求心构件圆环的圆心，即可完成求心定位。本发明提供的求心器无需与千分尺和耳机配合，直接采用测量精度高的距离传感器测定连接绳轴线与圆环内壁之间的距离，测定的结果更加客观，避免了对人为主观性的依赖。

(2)本发明提供的求心器采用第一驱动装置和第二驱动装置驱动连接块的横向运行和纵向运动，可根据第一距离传感器和第二距离传感测定的数据精准调控连接块的运动距离，调整过程一步到位，避免了重复调整，有效的提升了工作效率。

(3)本发明提供的求心器采用第一距离传感器和第二距离传感器测定距离不会受到工作环境中噪声的影响，避免了工作环境噪声对测定过程的干扰。

(4)本发明提供的求心方法根据第一距离传感器和第二距离传感器的测定数据控制第一驱动装置和第二驱动装置运动，两个第一距离传感器的测定数据相等，且两个第二距离传感器的测定数据相等，即可表示连接绳的轴线与待求心构件的圆环的轴线重合，求心过程完成。本发明提供的求心方法避免了人为主观性带来的测量误差及人工调整带来的效率低下问题，提升了测量的准确性和求心工作效率。

附图说明

图1为根据本发明实施例的一种基于距离传感器的求心器的结构示意图；

图2为根据本发明实施例的电动爬绳装置正面透视图；

图3为根据本发明实施例的电动爬绳装置侧面过绳孔处剖视图；

图4为根据本发明实施例的电动爬绳装置俯视图；

图5为根据本发明实施例的导向滑轮和电动线盘布设示意图；

图6为根据本发明实施例的信号传输示意图；

图7为根据本发明实施例的求心方法流程图。

图中：1、承载板；101、通孔；2、连接座；3、第一驱动装置；4、横向连接杆；5、横向螺杆；6、滑块；7、纵向连接杆；8、纵向螺杆；9、电动线盘；10、连接绳；11、重锤；12、电动爬绳装置；1201、壳体；1202、第一主动轮；1203、第一电机；1204、第二主动轮；1205、第二电机；1206、从动轮；1207、蓄电池；1208、过绳孔；1209、限位板；13、第二距离传感器；14、第一距离传感器；15、连接块；16、导向滑轮；17、第二驱动装置。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述发实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1所示，本实施例提供一种基于距离传感器的求心器，包括承载板1，所述承载板1上开设有通孔101。

承载板1上设置有横向运动组件，横向运动组件包括两组相互平行的横向滑轨单元，每组横向滑轨单元包括两个相对设置的连接座2，两个连接座2之间通过横向连接杆4连接。其中一个连接座2远离另一连接座2的一侧上连接有一个第一驱动装置3(本实施例中为驱动电机)，第一驱动装置3的转动轴穿过连接座2后连接有横向螺杆5，所述横向螺杆5远离第一驱动装置3的一端转动连接于未连接第一驱动装置3的连接座2上。当第一驱动装置3工作时，第一驱动装置3带动横向螺杆5旋转。

所述横向运动组件上滑动连接有纵向运动组件，横向运动组件包括两个滑块6，每个滑块6上开设有一个横向通孔和一个横向螺纹孔，滑块6的横向通孔滑动连接于一个横向连接杆4上，滑块6的横向螺纹孔螺接于一个横向螺杆5上，横向螺纹孔的螺纹与横向螺杆5的螺纹适配，当横向螺杆5旋转时，滑块6沿横向连接杆4滑动。

两个滑块6之间通过纵向连接杆7连接，其中一个滑块6远离另一滑块6的一侧上连接有第二驱动装置17(本实施例中为驱动电机)，第二驱动装置17的转动轴穿过滑块6后连接有纵向螺杆8，第二驱动装置17用于驱动纵向螺杆8旋转。纵向螺杆8远离第二驱动装置17的一端转动连接于另一滑块6上。

所述纵向运动组件上滑动连接有连接块15，连接块15上开设有一个纵向通孔和一个纵向螺纹孔，连接块15通过纵向通孔与纵向连接杆7滑动连接，连接块15通过纵向螺纹孔与纵向螺杆8螺接，纵向螺纹孔的螺纹与纵向螺杆8的螺纹适配，当纵向螺杆8旋转时，连接块15沿纵向连接杆7滑动。

所述连接块15的底面上连接有电动线盘9，所述电动线盘9上缠绕有连接绳10。

所述连接绳10远离电动线盘9的一端连接有重锤11，连接绳10外共轴套设有电动爬绳装置12，所述电动爬绳装置12在重锤11和电动线盘9之间沿连接绳10爬行。

具体的，如图2和图3所示，所述电动爬绳装置12包括壳体1201，所述壳体1201为长方体形，如图4所示，壳体1201顶部中心和底部中心相对开设有一组过绳孔1208。

壳体1201内形成有空腔，空腔内设置有两块相互平行的限位板1209，限位板1209与壳体1201的顶板垂直，且限位板1209的两侧分别垂直连接于壳体1201两个相对侧面的内壁上。

两个限位板1209之间设置有第一主动轮1202和第二主动轮1204，第一主动轮1202和第二主动轮1204的旋转平面与限位板1209平行。第一主动轮1202的厚度和第二主动轮1204的厚度均与两个限位板1209之间的厚度相适配。第一主动轮1202和第二主动轮1204之间用于夹紧连接绳10并形成第一过绳通道。

壳体1201上与限位板1209平行的一个侧壁的内侧上固定连接有第一电机1203和第二电机1205。第一电机1203的转动轴穿过限位板1209后与第一主动轮1202连接，当第一电机1203工作时，带动第一主动轮1202在两个限位板1209之间旋转。第二电机1205的转动轴穿过限位板1209后与第二主动轮1204连接，当第二主动轮1204工作时，带动第二主动轮1204在两个限位板1209之间旋转。

第一主动轮1202与壳体1201顶部之间设置有一组相对的从动轮1206，第二主动轮1204与壳体1201底部之间设置有另一组相对的从动轮1206，每组从动轮1206均位于两个限位板1209之间，从动轮1206的两个侧面分别与两个限位板1209的侧面转动连接。每组从动轮1206之间均形成有宽度与连接绳10相适配的第二过绳通道，两个从动轮1206之间的第二过绳通道与壳体1201上的过绳孔1208共轴。当电动爬绳装置12沿连接绳10爬行时，连接绳10带动从动轮1206旋转。

壳体1201内的空腔内还设置有蓄电池1207，蓄电池1207与第一电机1203分别设置与第一主动轮1202的两侧。通过调配蓄电池的重量，使整个电动爬绳装置12的重心位于壳体1201的竖向轴线上，从而使电动爬绳装置12静止时壳体1201的四个侧面均与水平面垂直。

壳体1201的侧壁上连接有横向测距组件和纵向测距组件，横向测距组件包括两个相背设置的第一距离传感器14，两个第一距离传感器14对称于壳体1201的竖向轴线布设；在本实施例中两个第一距离传感器14分别设置于壳体1201相对的两个侧面上，且两个第一距离传感器14的感应头均背离壳体1201的轴线。

纵向测距组件包括两个相背设置的第二距离传感器13，两个第二距离传感器13对称于电动爬绳装置12的竖向轴线布设。在本实施例中两个第二距离传感器13分别设置于壳体1201相对的两个侧面上，且两个第二距离传感器13的感应头均背离壳体1201的轴线。

本实施例提供的求心器还包括第一控制单元，第一控制单元包括通讯连接的控制芯片和控制面板，控制面板用于输入控制指令。控制芯片内存储有控制程序，控制程序根据接收到的第一距离传感器14和第二距离传感器13的测距数据控制第一驱动装置3和第二驱动装置17工作，以达到使两个第一距离传感器14的测距数据相等及两个第二距离传感器13的测距数据相等的目的。

壳体1201内设置有无线通讯单元(本实施例中为4G芯片)和第二控制单元。如图6所示，无线通讯单元与控制芯片、控制面板及第二控制单元连接，第一测距传感器和第二测距传感器测定的距离数据均经过无线通讯单元传输至控制芯片，控制芯片根据两个第一距离传感器14测定的距离数据控制第一驱动装置3工作，使两个滑块6在横向连接杆4上滑动；或者，控制芯片根据两个第二距离传感器13测定的距离数据控制第二驱动装置17工作，使连接块15在纵向连接杆7上滑动。

工作人员在控制面板上输入控制指令，控制指令传输至控制芯片或通过无线通讯模块传输至第二控制单元，控制芯片根据接收到的控制指令控制电动线盘9放线或收线，第二控制单元根据接收到的控制指令控制第一电机1203或第二电机1205工作，实现电动爬绳装置12的爬行。

控制芯片还连接有提示单元，当两个第一距离传感器14测定的距离数据相等，且两个第二距离传感器13测定的距离数据相等时，提升单元生成提示信息以告知工作人员当前求心过程已完成(即连接绳10的轴线与环形构件圆环的轴线共轴)。

作为一种优选的实施方式，所述连接块15底部还设置有导向滑轮16，所述导向滑轮16的转动轴与电动线盘9的转动轴平行，位于电动线盘9和导向滑轮16之间的连接绳10与连接块15底板平行，连接绳10穿过导向滑轮16后竖直垂落(如图5所示)。

如图7所示，本实施例还提供一种求心方法，基于本实施例提供的求心器实现，具体包括以下步骤：

S1：将组装好的求心器放置于待求心构件的上方；

S2：控制电动线盘释放连接绳，使重锤没入待求心构件圆孔下方的重油内；

S3：控制电动爬绳装置沿连接绳爬行，直至纵向测距组件和横向测距组件均位于待求心构件的圆孔内；

S4：获得两个第一距离传感器的测距数据，判断两个第一距离传感器的测距数据是否相同，若否，则控制第一驱动装置驱动纵向运动组件沿横向运动组件滑动，直至两个第一距离传感器的测距数据相同；

S5：控制纵向测距组件，获得两个第二距离传感器的测距数据，判断两个第二距离传感器的测距数据是否相同，若否，则控制第二驱动装置驱动连接块沿纵向运动组件滑动，直至两个第二距离传感器的测距数据相同；

S6：控制提示单元生成提示信息。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案。