一种适用于检测正交复合运动物体正交位移的方法与流程

1.本发明属于运动物体运动参数检测方法，特别适用于检测正交复合运动物体在正交运动方向的位移量。


背景技术：

2.科研、生产及生活中存在做正交复合运动的物体，有对其运动参数实时测量的需求。
3.发明专利号201910630367.4中设计了一种尖轨纵向爬行及密贴间隙的一体化实时测量装置，并给出了利用该装置将尖轨正交位移转换为线性位移和角位移测量值，根据测量数值计算尖轨正交位移参数的方法。
4.发明专利号201910630367.4的方法需要在实验室对测量装置进行预先标定，使用相对增量检测传感器时，需要在现场查找和实验室标定时完全相同的基准值或者基准位置。
5.上述现有技术均存在标定角度传感器零度位置与坐标轴夹角的方法带来后续检测计算过程操作不方便，存在效率低、复杂不可靠的问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种适用于检测正交复合运动物体正交位移的方法，通过专门的装置，将其正交位移转换为绕轴的转动及杆件随轴转动同时的平移，测量转动和平移参量后计算出正交运动物体的正交位移。
7.本发明的技术方案是：涉及一种适用于检测正交复合运动物体正交位移的方法，用检测装置将正交复合运动零件连接，把正交复合运动零件的正交复合运动转换为检测装置在检测平面内的绕轴转动及过转动轴线的平移，通过检测所述转动和平移的运动参数来计算正交复合运动物体的正交位移按照如下方法进行：以所述转动中心为坐标原点，建立平面直角坐标系，x轴和y轴分别平行于正交复合运动的两个正交方向，逆时针转动为转角的正方向。令平移运动的位移为零时，被测点到转轴的距离为l，转动运动转角零位和x轴正方向夹角为β， op方向为转角的零位，设定被测点在a位置时平移运动的位移为零，则oa=l，令a向o方向运动时位移为正，当被测点在a位置时，平移的位移量为零，转角为θ，被测点在a1位置时，平移的位移量为δl，转角为α，则a1o=l-δl，a1a垂直于x轴，d是x轴和a1a的交点，则op和od夹角为β。
8.按照如下方法计算l及β数值，制作辅助装置，a和a1距离为m，被测点在a时，平移位移为零，转角为θ，被测点在a1时，平移位移为δl，转角为α，则在三角形aoa1中利用余弦定理可以求解l值，再利用a和a1的x坐标数值相等，y坐标差值等于m，求解β数值。
9.或者，也可以用如下方法计算l及β数值，制作辅助装置，a和a1距离为m，被测点在a时，平移位移为零，使被测点在aa1线段上
缓慢从一端运动至另一端，记录每个位置时平移的位移量，同时记录每个位置时转动的转角值，当平移的位移值的绝对值为此过程最大值时，对应位置或对应时刻转动的转角值就是β，记录β及对应位移，然后在aa1上不与d重合的任意位置，测量该位置转动的转角值和平移的位移值，然后在该位置和d及o构成的直角三角形中利用边角关系计算l数值。
10.完成l及β数值的确定，就可以计算被测点任何时候在前述坐标系中的坐标，任意点和初始点的对应坐标差值就是该点相对初始点在正交方向的位移值，被测点位于第n个位置时，转动的转角值记为αn，平移的位移值记为sn，初始位置为a0，在所述xoy坐标系中坐标为（x0，y0），则x0=（l-s0）
×
cos（α
0-β）y0=（l-s0）
×
sin（α
0-β）被测点位于an，在所述xoy坐标系中坐标为（xn，yn），则xn=（l-sn）
×
cos（α
n-β）yn=（l-sn）
×
sin（α
n-β）an相对于a0沿x和y正交方向的位移分别为δx和δy，则δx=x
n-x0δy=y
n-y
0。
11.本发明的优点是：本发明用检测装置连接该物体，将该物体的正交复合运动转换为检测装置在检测平面内的绕轴转动及过转动轴线的平移，以所述转动中心为坐标原点，建立平面直角坐标系，x轴和y轴分别平行于正交复合运动的两个正交方向，通过标定过程，计算出被测点到转轴的距离和转动运动的转角零位与x轴正方向夹角，之后，可以开始计算被测点在所述坐标系中的实时坐标值，根据坐标值的变化就可以掌握被测点在x方向和y方向的实时位移。
12.标定角度传感器零度位置与坐标轴夹角的方法简单可靠，操作方便，后续检测计算过程简单高效。
13.下面将结合实施例附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
14.图1是建立坐标系及计算l和β的方法示意图；图2是计算正交方向坐标变化（位移）示意图。
具体实施方式
15.为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及方法，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其方法，详细说明如下。
16.实施例1本发明涉及一种适用于检测正交复合运动零件正交位移的方法，其特征是，用检测装置将正交复合运动零件连接，把正交复合运动零件的正交复合运动转换为检测装置在检测平面内的绕轴转动及过转动轴线的平移，如图1所示，以所述轴心为坐标原点，建立平面直角坐标系，x轴和y轴分别平行于正交复合运动的两个正交方向，逆时针转动为转角的正方向。令平移运动的位移为零时，被
测点到轴心（坐标原点）的距离为l，转角零位和x轴正方向夹角为β，在图1中，op方向为转角的零位，被测点在a位置时将平移运动的位移设定为零，则oa=l，令a向o方向运动时位移为正，当被测点在a位置时，平移的位移量为零，转角为θ，被测点在a1位置时，平移的位移量为δl，转角为α，则a1o=l-δl，a1a垂直于x轴，d是x轴和a1a的交点，则op和od夹角为β。
17.按照如下方法标定或者计算l及β数值。
18.按照图1所示，制作辅助装置，使a和a1距离为m，且aa1垂直于x轴，垂足d在a和a1之间，设定平移的位移零位后，使被测点在aa1线段上缓慢从一端运动至另一端，记录每个位置时平移的位移量，同时记录每个位置时转动的转角值，当平移的位移值为此过程最大值时，对应位置或对应时刻转动的转角值就是β，记录β及对应位移值，在aa1上不与d重合的任意位置，测量该位置转动的转角值和平移的位移值，然后在该位置和d及o构成的直角三角形中利用边角关系计算l数值。
19.完成l及β数值的确定，就可以计算被测点任何时候在前述坐标系中的坐标，任意点和初始点的对应坐标差值就是该点相对初始点在正交方向的位移值，如图2所示，被测点位于第n个位置时，转动的转角值记为αn，平移的位移值记为sn，初始位置为a0，在所述xoy坐标系中坐标为（x0，y0），则x0=（l-s0）
×
cos（α
0-β）y0=（l-s0）
×
sin（α
0-β）被测点位于an，在所述xoy坐标系中坐标为（xn，yn），则xn=（l-sn）
×
cos（α
n-β）yn=（l-sn）
×
sin（α
n-β）an相对于a0沿x和y正交方向的位移分别为δx和δy，则δx=x
n-x0δy=y
n-y
0。
实施例2
20.如实施例1所述的一种适用于检测正交复合运动零件正交位移的方法，装置结构与实施例1相同，并建立实施例1所述坐标系。
21.按照如下方法标定或计算l及β数值。
22.按照图1所示，制作辅助装置，使a和a1距离为m，且aa1垂直于x轴，设定平移的位移零位，不失一般性，被测点在a位置时设置平移的位移零位，使被测点运动至a1位置，测得a和a1位置时平移的位移及转动的转角，则在三角形aoa1中利用余弦定理可以求解l值，再利用a和a1的x坐标数值相等，y坐标差值等于m，求解β数值。
23.完成l及β数值的确定，计算被测点任何时候在前述坐标系中的坐标及坐标变化量与实施例1相同，不再详细描述。
24.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种适用于检测正交复合运动零件正交位移的方法，其特征是：用检测装置将正交复合运动零件连接，把正交复合运动零件的正交复合运动转换为检测装置在检测平面内的绕轴转动及过转动轴线的平移，以所述转动中心为坐标原点，建立平面直角坐标系，x轴和y轴分别平行于正交复合运动的两个正交方向，规定角度的正方向，如规定逆时针转动为转角的正方向，如图1所示，令平移运动的位移为零时，被测点到转轴的距离为l，转动运动的转角零位和x轴正方向夹角为β，标定或者计算出l及β后，在所述坐标系中计算被测点的坐标并计算坐标变化量。2.根据权利要求1所述的一种适用于检测正交复合运动零件正交位移的方法，其特征是，所述的标定或者计算出l及β按照如下方法进行，按照图1所示，使a和a1距离为m，且aa1垂直于x轴，垂足d在a和a1之间，设定平移的位移零位后，使被测点在aa1线段上缓慢从一端运动至另一端，记录每个位置时平移的位移量，同时记录每个位置时转动的转角值，当平移的位移值为此过程最大值时，对应位置或对应时刻转动的转角值就是β，记录β及对应位移值，在aa1上不与d重合的任意位置，测量该位置转动的转角值和平移的位移值，然后在该位置和d及o构成的直角三角形中利用边角关系计算l数值。3.根据权利要求1所述的一种适用于检测正交复合运动零件正交位移的方法，其特征是，所述的标定或者计算出l及β或者按照如下方法进行，如图1所示，使a和a1距离为m，且aa1垂直于x轴，设定平移的位移零位，不失一般性，被测点在a位置时设置平移的位移零位，使被测点运动至a1位置，测得a和a1位置时平移的位移及转动的转角，则在三角形aoa1中利用余弦定理可以求解l值，再利用a和a1的x坐标数值相等，y坐标差值等于m，求解β数值。4.根据权利要求1所述的一种适用于检测正交复合运动零件正交位移的方法，其特征是，在所述坐标系中计算被测点的坐标并计算坐标变化量按照如下方法进行，如图2所示，被测点位于第n个位置时，转动的转角值记为αn，平移的位移值记为sn，初始位置为a0，在所述xoy坐标系中坐标为（x0，y0），则x0=（l-s0）
×
cos（α
0-β）y0=（l-s0）
×
sin（α
0-β）被测点位于a
n
，在所述xoy坐标系中坐标为（x
n
，y
n
），则x
n
=（l-s
n
）
×
cos（α
n-β）y
n
=（l-s
n
）
×
sin（α
n-β）a
n
相对于a0沿x和y正交方向的位移分别为δx和δy，则被测点的坐标变化量：δx=x
n-x0δy=y
n-y
0。

技术总结
本发明提供一种适用于检测正交复合运动零件正交位移的方法，用检测装置连接该物体，将该物体的正交复合运动转换为检测装置在检测平面内的绕轴转动及过转动轴线的平移，以所述转动中心为坐标原点，建立平面直角坐标系，X轴和Y轴分别平行于正交复合运动的两个正交方向，通过标定过程，计算出被测点到转轴的距离和转动运动的转角零位与X轴正方向夹角，之后，可以开始计算被测点在所述坐标系中的实时坐标值，根据坐标值的变化就可以掌握被测点在X方向和Y方向的实时位移。标定角度传感器零度位置与坐标轴夹角的方法简单可靠，操作方便，后续检测计算过程简单高效。后续检测计算过程简单高效。后续检测计算过程简单高效。


技术研发人员：丁召荣 李渊 黄晨涛 段涵 高晓伟 汝国涛
受保护的技术使用者：通号（西安）轨道交通工业集团有限公司
技术研发日：2023.06.29
技术公布日：2023/9/25