一种基于数字孪生的大型回转设备同轴度测量装置及方法制造方法及图纸

一种基于数字孪生的大型回转设备同轴度测量装置及方法，涉及同轴度测量领域。解决回转装备同轴度测量校准问题。所述装置包括：标准器实体同轴度测量装置、采集装置和标准器；实体同轴度测量装置包括：水平导轨、主竖直导轨、副竖直导轨、传感器、配重块、钢丝绳、定滑轮、气浮模块；主、副竖直导轨顶部均固定定滑轮，配重块与气浮模块分别与副竖直导轨、主竖直导轨滑块连接；钢丝绳一端与配重块连接、一端与气浮模块连接；气浮模块一端固定水平导轨、一端固定传感器，用于测标准器同轴度；采集装置包括AR眼镜和计算机，AR眼镜用于获取信息，计算机将信息处理分析，获取虚拟测量装置，并动态调控标准器实体同轴度测量装置。用于超精密测量领域。精密测量领域。精密测量领域。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数字孪生的大型回转设备同轴度测量装置及方法


[0001]本专利技术涉及同轴度测量领域，尤其涉及一种基于数字孪生的大型回转设备同轴度测量装置。

技术介绍

[0002]孪生概念最早应用于美国的阿波罗计划，NASA利用物理孪生成功模拟了月球表面情况，大大提高了航天员登月的安全性。2003年格里夫斯教授在美国密歇根大学第一次提出了数字孪生概念，随后镜像空间模型、信息镜像模型等相关技术理念也逐步诞生。2011年格里夫斯教授正式了确定完善了数字孪生概念，2012年美国航天局公布了数字孪生路线图，至此数字孪生得到正式发展。美国空军USFA在2013年提出数字线程驱动数字孪生，通用电气、西门子、美国空客随之也都布局数字孪生战略，提出各类数字孪生解决方案。可视化技术作为数字孪生的一部分同样得到大力发展，微软在2015年和2019年分别发布了Hololens和Holoens2两个产品，使得混合现实技术在各行各业得到极大普及。德勤公司联合全球顶级企业和学者在2020年发布《德勤2020技术趋势报告》指出数字孪生极有可能在短时间内引发颠覆性变革，数字孪生已经成为工业4.0时代最为瞩目的技术理念。随着混合现实技术以及工业通讯、高精度建模等技术的飞速发展，实现高精度、低延时的数字孪生已经有了相当的技术基础。将数字孪生技术与大型回转装备复杂构件(航空发动机、燃气轮机等)智能装配相结合，将明显改善智能装配的效率。
[0003]目前，国内大型回转装备同轴度测量主要基于超精密同轴度测量仪，包括单通道同轴度测量仪、双通道同轴度测量仪、四通道同轴度测量仪、五通道同轴度测量仪等。目前此类装置在测量过程中依赖手工调试，并且由于数据分析和装配流程分离，需要多个操作者进行协同工作，装置整体缺乏智能化手段。因此，实现大型回转装备(航空发动机、燃气轮机等)同轴度测量校准以及误差补偿的智能化，是超精密测量领域发展面临的重大问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术通过利用数字孪生技术，将同轴度测量可视化，利用高保真模型和实物配准，实现同轴度测量装置的智能化操作。解决了大型回转装备(航空发动机、燃气轮机等)同轴度测量校准以及误差补偿的智能化的问题。
[0005]本专利技术提供一种基于数字孪生的大型回转设备同轴度测量装置，所述装置包括：
[0006]标准器实体同轴度测量装置、采集装置和标准器；
[0007]所述实体同轴度测量装置包括：水平导轨、主竖直导轨、副竖直导轨、电感传感器、配重块、钢丝绳、定滑轮、气浮模块、调心调倾台和回转台；
[0008]所述主竖直导轨的顶部固定定滑轮，所述副竖直导轨的顶部固定定滑轮，所述配重块与副竖直导轨上的滑块固定连接，气浮模块与所述主竖直导轨的滑块固定连接，钢丝绳的一端与所述配重块顶部固定连接，所述钢丝绳的另一端穿过副竖直导轨顶部的定滑轮、所述主竖直导轨顶部的定滑轮与气浮模块固定连接；
[0009]所述气浮模块上固定水平导轨，所述远离副竖直导轨的水平导轨一端固定有电感传感器，所述电感传感器与标准器接触，用于测量标准器同轴度；所述调心调倾台固定于回转台上，所述标准器固定于调心调倾台上，且调心调倾台、回转台和标准器同轴，所述采集装置用于获取标准器的同轴度；
[0010]所述采集装置包括增强现实眼镜和计算机，所述增强现实眼镜用于获取电感传感器信息和标准器信息，所述计算机将增强现实眼镜获取的信息进行处理分析，获取虚拟测量装置，并动态调控标准器实体同轴度测量装置进行测量。
[0011]进一步的，还提供一种优选实施方式，所述装置还包括底座，所述主竖直导轨和副竖直导轨固定于底座，所述回转台嵌入底座中。
[0012]进一步的，还提供一种优选实施方式，所述装置还包括电机，所述电机用于驱动水平导轨做直线运动。
[0013]进一步的，还提供一种优选实施方式，所述虚拟的测量装置具体为：
[0014]DATE＝{MDC{A}，MDC{B}，MDC{C}，
…
}
[0015]其中，DATE为虚拟测量装置，MDC为标准器实体同轴度测量装置的多维数据部件模型。进一步的，还提供一种优选实施方式，所述同轴度测量装置多维数据部件模型具体为：
[0016]MDC＝{MDP{A}，MDP{B}，MDP{C}，
…
}
[0017]其中，MDP为标准器实体同轴度测量装置的多维数据零件模型；
[0018]所述标准器实体同轴度测量装置的多维数据零件模型包括：
[0019]MDP＝{DI，SI，BDI，CI，
…
}，
[0020]其中，DI为多维数据零件包含零件的设计信息，SI为电动传感器信息，BDI为多维数据零件设计信的备份数据，CI为多维数据零件的控制信息。
[0021]进一步的，还提供一种优选实施方式，所述电感传感器为纳米位移传感器。
[0022]本专利技术还提供一种基于数字孪生的大型回转设备同轴度测量方法，所述方法是基于上述所述的装置实现的，所述方法包括：
[0023]将所述标准器放在同轴度测量装置调心调倾台上，采集装置将虚拟的测量装置和标准器实体同轴度测量装置配准，并进行数据通讯；
[0024]所述电机驱动水平导轨做直线运动，用于控制电感传感器的高度、同时调心调倾台驱动被测量的标准器转动，完成回转构建一周外轮廓数据的采集，然后调整电感传感器的高度，同时调心调倾台驱动被测量的标准器转动，直至测量完成回转构件的全部外表面轮廓；
[0025]所述计算机将增强现实眼镜获取的电感传感器及标准器信息进行处理分析，获取虚拟测量装置，并动态调控标准器实体同轴度测量装置进行测量。
[0026]进一步的，还提供一种优选实施方式，所述采集装置将虚拟测量装置和标准器实体同轴度测量装置实现配准，所述配准技术为虚实配准技术。
[0027]进一步的，还提供一种优选实施方式，所述电机采用直流电机。
[0028]进一步的，还提供一种优选实施方式，所述方法还包括：虚拟测量装置和标准器实体同轴度测量装置进行点云处理，采用ICP方法进行点云配准。
[0029]本专利技术的有益之处在于：
[0030]本专利技术解决了大型回转装备(航空发动机、燃气轮机等)同轴度测量校准以及误差
补偿的智能化的问题。
[0031]本专利技术中实施例所述的装置针对大型同轴度测量装置同轴度测量校准智能化需求，基于数字孪生技术实现同轴度测量装置动态智能化测量。通过数字孪生的虚实注册技术，将同轴度测量装置的实体和虚拟模型进行配准，基于装置动态测量数据，实现同轴度测量校准的实时跟进。有效保证动态化同轴度智能精密测量。
[0032]本专利技术中实施例所述的方法，虚拟的测量装置通过通讯技术基于运动控制卡实时获取同轴度测量装置的运动和测量数据，并实时跟进同轴度测量装置的状态。计算机进行数据计算(如误差分离数据、装置预计运动数据)，通过通讯接口或者无线模块反馈到同轴度测量装置，实现动态调控同轴度测量装置测量。在同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生的大型回转设备同轴度测量装置，其特征在于，所述装置包括：标准器实体同轴度测量装置、采集装置和标准器(11)；所述实体同轴度测量装置包括：水平导轨(5)、主竖直导轨(8)、副竖直导轨(2)、电感传感器(9)、配重块(3)、钢丝绳(7)、定滑轮(1)、气浮模块(4)、调心调倾台(12)和回转台(13)；所述主竖直导轨(8)的顶部固定定滑轮，所述副竖直导轨(2)的顶部固定定滑轮，所述配重块(3)与副竖直导轨(2)上的滑块固定连接，气浮模块(4)与所述主竖直导轨(8)的滑块固定连接，钢丝绳(7)的一端与所述配重块(3)顶部固定连接，所述钢丝绳(7)的另一端穿过副竖直导轨(2)顶部的定滑轮、所述主竖直导轨(8)顶部的定滑轮与气浮模块(4)固定连接；所述气浮模块上固定水平导轨(5)，所述远离副竖直导轨(2)的水平导轨(5)一端固定有电感传感器(9)，所述电感传感器(9)与标准器(11)接触，用于测量标准器(11)同轴度；所述调心调倾台(12)固定于回转台(13)上，所述标准器(11)固定于调心调倾台(12)上，且调心调倾台(12)、回转台(13)和标准器(11)同轴，所述采集装置用于获取标准器(11)的同轴度；所述采集装置包括增强现实眼镜(13)和计算机(14)，所述增强现实眼镜用于获取电感传感器(9)信息和标准器(11)信息，所述计算机将增强现实眼镜获取的信息进行处理分析，获取虚拟测量装置，并动态调控标准器实体同轴度测量装置进行测量。2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的大型回转设备同轴度测量装置，其特征在于，所述装置还包括底座(6)，所述主竖直导轨(8)和副竖直导轨(2)固定于底座(6)，所述回转台(13)嵌入底座中。3.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的大型回转设备同轴度测量装置，其特征在于，所述装置还包括电机，所述电机用于驱动水平导轨(5)做直线运动。4.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的大型回转设备同轴度测量装置，其特征在于，所述虚拟测量装置具体为：DATE＝{MDC{A}，MDC{B}，MDC{C}，
…
}其中，DATE为虚拟测量装置，MDC...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永猛，梅英杰，孙传智，谭久彬，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：