激光對(duì)中儀的工作原理概述

設(shè)備對(duì)中的必要性，設(shè)備的對(duì)中是指用儀器或其它檢測工具對(duì)兩個(gè) 相連設(shè)備安裝時(shí)的相對(duì)位置精度進(jìn)行檢測和調(diào)整， 以保證其轉(zhuǎn)軸位于同一條直線上。如果設(shè)備對(duì)中不 良，會(huì)造成軸承過早損壞、聯(lián)軸節(jié)摩擦增大、轉(zhuǎn)軸發(fā) 生往復(fù)移動(dòng)等問題，從而降低設(shè)備的能源使用效率， 提高設(shè)備運(yùn)行成本，大大縮短設(shè)備的使用壽命。此 外，對(duì)中不良會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)軸密封性產(chǎn)生嚴(yán)重影響，而更換 密封件的費(fèi)用有時(shí)可達(dá)到購買設(shè)備價(jià)格的 20%。

激光對(duì)中儀的工作原理 激光對(duì)中儀是國外開發(fā)的一種先進(jìn)、高效的設(shè) 備對(duì)中儀器，具有精度高、效率高、易于操作等優(yōu)點(diǎn)。 近年來國內(nèi)不少廠家（如煉油廠、自來水廠等）都已 采用激光對(duì)中儀對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行安裝和檢修。 激 光 具 有 ji佳 的 方 向 性 和 單 色 性。 方向性是指激光的光束發(fā)散角極小，基本沿直線傳 27 工 具 技 術(shù)播，到達(dá)接收器時(shí)能量損失很小；單色性是指激光波 長單一，易被接收器識(shí)別，不易受外界光干擾。激光 對(duì)中儀正是應(yīng)用了激光的這兩大特點(diǎn)。激光對(duì)中儀 通常采用波長 635 ～ 670nm 的半導(dǎo)體紅色激光。 

上圖為 一 對(duì) 需 要 對(duì) 中 的 設(shè) 備 示 意 圖。在 A 軸 和 B 軸上 分 別 安 裝 能 同 時(shí) 發(fā) 送 和 接 收 激 光 束 的 測 量器，并通過信號(hào)線與儀器主機(jī)相聯(lián)。 上圖激光束分別從裝在 A、B 軸上的兩只測量器發(fā) 出，并被對(duì)方所接收。當(dāng)光束落在接收器的光電點(diǎn) 陣 CCD 采集 面 上 時(shí)，便 形 成 一 個(gè) 很 小 的 照 射 區(qū) 域； 儀器主機(jī)經(jīng)過計(jì)算，確定出該照射區(qū)域的能量中心 點(diǎn)。隨著軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，各自光束的能量中心點(diǎn)也分別 在對(duì)方接 收 器 的 CCD 采 集 面 上 移 動(dòng)。儀 器 根 據(jù) 位 移量即可計(jì)算出被測設(shè)備的軸偏差和角偏差。 激光對(duì)中儀是通過分別測量兩個(gè)正交平面內(nèi)實(shí) 際偏差的分量、并分別糾正其分量偏差來調(diào)整對(duì)中 設(shè)備的?，F(xiàn)將 激 光 對(duì) 中 儀 的 工 作 過 程 簡 化，

如上圖所示，并研究其中一個(gè)平面內(nèi)的偏差分量。 A 和 B 分別為兩個(gè)被測軸的軸心線，S 為 測得的兩只測量器間的距離，δ 為 兩 軸 聯(lián) 接 端 面 處 的軸偏差（通常位于兩測量器間的中點(diǎn)），α 為 兩 軸 間的角偏差。兩軸經(jīng)過 180o的翻轉(zhuǎn)，軸上的 測 量 器 便從兩軸的上半部分別移至下半部，此時(shí)，激光束分 別在對(duì)方接收器的 CCD 采集面上發(fā)生位移，設(shè)位移 的徑向分量分別為 ΔA 和 ΔB，可知角偏差與徑向位 移分量的關(guān)系為 tanα=（ΔA +ΔB）/ 2 S 

（1） 假設(shè) B 軸作平移，使兩軸在中點(diǎn)處重合，則 ΔA 和 ΔB 將分別變?yōu)?ΔA - 2δ 和ΔB + 2δcosα。根據(jù)對(duì) 稱原理，可知軸偏差與徑向位移分量的關(guān)系為 ΔA - 2δ=ΔB + 2δcosα 

（2） 從以上分析可知，激光對(duì)中儀的測量值僅與對(duì) 方接收器 CCD 采 集 面 上 光 束 能 量 中 心 位 移 的 徑 向 分量有關(guān)。由式（1）可知，角偏差的任何微小變化均 可從 ΔA +ΔB 的變化中檢測出來，而使用千分表是 無法做到這一點(diǎn)的；式（2）則表明，當(dāng)角偏差很小時(shí)， cosα= 1，δ=（ΔA -ΔB）/ 4，測量的精確性相當(dāng)高。 值得一提的是，大多數(shù)激光對(duì)中儀除了能精確 地測出軸偏差和角偏差外，將設(shè)備地腳墊平點(diǎn)與測 量器的距離 輸 入 儀 器（見 圖），還 能 計(jì) 算 出 設(shè) 備 各 個(gè)地腳的墊平值及平移值，大大方便了設(shè)備的調(diào)整。 

結(jié)語 

根據(jù)以上原理分析和實(shí)際應(yīng)用情況可知，與千 分表對(duì)中法相比，使用激光對(duì)中儀具有以下優(yōu)點(diǎn)： 

1.激光對(duì)中基準(zhǔn)為“絕對(duì)直線"，消除了千分表 對(duì)中時(shí)千分表支架及測頭撓曲變形對(duì)測量精度的影 響。 

2.為保證測量數(shù)據(jù)的連續(xù)性，千分表對(duì)中時(shí)必 須持續(xù)進(jìn)行讀數(shù)；而激光對(duì)中時(shí)只需測量三個(gè)數(shù)據(jù)， 大大減輕了對(duì)中工作強(qiáng)度。

3.千分表對(duì)中時(shí)設(shè)備每調(diào)整一次，就必須盤車 重測一次，需多次反復(fù)測量才能完成設(shè)備調(diào)整；而激 光對(duì)中法只需測量一次，設(shè)備調(diào)整時(shí)可進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù) 據(jù)顯示，直至將設(shè)備調(diào)整到理想狀態(tài)。 

4.千分表對(duì)中法在很大程度上依賴機(jī)修人員 的操作經(jīng)驗(yàn)和分析能力；而激光對(duì)中儀操作簡便，自 動(dòng)化程度高，不再需要“專業(yè)級(jí)"機(jī)修人員。

5.激 光 對(duì) 中 儀 的 檢 測 精 度 一 般 可 達(dá) 到 0 . 001mm，與千分表對(duì)中法相比，精度和可靠性均大幅 度提高。根據(jù)大量用戶的使用經(jīng)驗(yàn)，激光對(duì)中儀的 工作效率可比傳統(tǒng)對(duì)中方法提高近十倍。