一種用于粒子圖像測速的移動(dòng)定位裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水利測量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于粒子圖像測速的移動(dòng)定位裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]粒子圖像測速(PIV)技術(shù)作為一種無干擾、瞬態(tài)、全流場測量方法，具有較高的分辨率，在對紊流的脈動(dòng)特征、相干結(jié)構(gòu)等研究方面具有很大的優(yōu)勢，已廣泛應(yīng)用于水利測量領(lǐng)域。
[0003]運(yùn)用PIV系統(tǒng)進(jìn)行流場測量時(shí)，當(dāng)測量區(qū)域確定后，需要進(jìn)行一系列的精準(zhǔn)定位工作，主要涉及激光片光源的定位(照亮待測區(qū)域中的示蹤粒子)和相機(jī)定位(使測量區(qū)域的示蹤粒子清晰成像)。以測量明渠縱垂面的二維流場為例，如圖1所示，激光片光14需從水槽15的底板豎直向上射入水體，并保證激光片光14與測量平面16重合，相機(jī)17水平安裝在水槽15的側(cè)面，相機(jī)成像面18與測量平面16平行且中心高度相等；當(dāng)改變測量平面16的展向位置時(shí)，需要重新對激光片光14及相機(jī)17進(jìn)行定位。
[0004]目前，通常的做法是將激光器12固定在遠(yuǎn)離測量區(qū)域的平臺11上，通過導(dǎo)光臂13將光束傳導(dǎo)至測量平面下方形成激光片光14，再手動(dòng)調(diào)整導(dǎo)光臂13的三維位置，使激光片光14與測量平面16重合;而相機(jī)17則布置在水槽15側(cè)面另一固定平臺19上，在測量區(qū)域改變時(shí)，需分別移動(dòng)導(dǎo)光臂13和相機(jī)17，實(shí)現(xiàn)重新定位。上述定位工作耗時(shí)耗力，大大降低了PIV系統(tǒng)的測量效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為解決已有技術(shù)的不足之處，提出一種用于粒子圖像測速的移動(dòng)定位裝置，具有操作方便、定位精度高等特點(diǎn)，具有較好的推廣應(yīng)用前景。
[0006]本發(fā)明提出的一種用于粒子圖像測速的移動(dòng)定位裝置，該裝置用于安裝粒子圖像測速的激光器和PIV相機(jī)，其特征在于，該裝置包括支撐框架、升降系統(tǒng)、移動(dòng)定位平臺、激光器安裝口、相機(jī)安裝平臺；其中升降系統(tǒng)安裝在支撐框架上，可沿垂直方向上下移動(dòng);移動(dòng)定位平臺安裝在升降系統(tǒng)上，跟隨升降系統(tǒng)垂向移動(dòng)，并可沿長度方向水平移動(dòng);在移動(dòng)定位平臺的面板中部設(shè)置鏤空區(qū)域作為激光器安裝口，用于安裝PIV激光片光源;相機(jī)安裝平臺包括兩組，對稱設(shè)置在移動(dòng)定位平臺兩端，用于架設(shè)Piv相機(jī);激光器安裝口及相機(jī)安裝平臺可跟隨移動(dòng)定位平臺作二維移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)雙自由度移動(dòng)定位功能。
[0007]所述支撐框架由下框、上框、以及四根連接下框、上框的垂向?qū)к墭?gòu)成；上框和下框采用矩形不銹鋼管焊接而成，每根垂向?qū)к墳闈L珠絲桿螺桿，兩端分別固定在上框和下框的四個(gè)角，用于安裝升降系統(tǒng)。
[0008]所述升降系統(tǒng)包括基座、固定在基座四周下方的四個(gè)垂向傳動(dòng)結(jié)構(gòu)、四個(gè)輔助傳動(dòng)結(jié)構(gòu)、與四個(gè)垂向傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和四個(gè)輔助傳動(dòng)結(jié)構(gòu)咬合成一體的傳動(dòng)鏈條;其中，所述基座由矩形不銹鋼管焊接成矩形框架，底面焊接兩個(gè)不銹鋼條，用于安裝垂向傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和輔助傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，每個(gè)不銹鋼條上有兩個(gè)鉆孔，供支撐框架的垂向?qū)к壨ㄟ^;所述每個(gè)垂向傳動(dòng)結(jié)構(gòu)包括滾珠絲桿螺母、驅(qū)動(dòng)鏈輪、下部推力軸承、上部推力軸承、軸承支撐板、四根螺絲，滾珠絲桿螺母外側(cè)上部為雙側(cè)切邊圓柱形，下部為圓柱形，內(nèi)徑設(shè)有與支撐框架的垂向?qū)к壜菁y相螺合的內(nèi)螺紋，驅(qū)動(dòng)鏈輪同軸焊接在滾珠絲桿螺母下部外側(cè)圓柱面上，與滾珠絲桿螺母同步轉(zhuǎn)動(dòng)，上部推力軸承、下部推力軸承依次同軸安裝在滾珠絲杠螺母端蓋的上、下表面，接觸面焊接，下部推力軸承的底面固定在軸承支撐板中心，軸承支撐板中部設(shè)有鉆孔，以使?jié)L珠絲桿螺母下部圓柱通過，軸承支撐板并通過四根螺絲與升降系統(tǒng)的基座連接，使上部推力軸承的上表面與基座緊密貼合;所述傳動(dòng)鏈條與驅(qū)動(dòng)鏈輪咬合連接，帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)鏈輪及滾珠絲桿螺母轉(zhuǎn)動(dòng)并產(chǎn)生軸向推力，經(jīng)上部推力軸承及下部推力軸承，推動(dòng)升降系統(tǒng)沿垂直方向移動(dòng);輔助傳動(dòng)結(jié)構(gòu)與傳動(dòng)鏈條咬合連接，用于加緊鏈條;所述輔助傳動(dòng)結(jié)構(gòu)包括輔助鏈輪、軸承以及不銹鋼軸，輔助鏈輪裝有軸承，通過不銹鋼軸與升降系統(tǒng)的基座連接。
[0009]所述移動(dòng)定位平臺可由面板、齒條、兩根水平導(dǎo)軌、四個(gè)直線軸承、水平定位結(jié)構(gòu)組成；其中，每根水平導(dǎo)軌為不銹鋼圓柱，兩端焊接在基座的內(nèi)表面，每根水平導(dǎo)軌上安裝兩個(gè)直線軸承，直線軸承固定在面板下表面;面板安裝在直線軸承的上表面，可沿水平導(dǎo)軌直線移動(dòng)；齒條安裝在面板上表面一側(cè)，與水平定位結(jié)構(gòu)連接;水平定位結(jié)構(gòu)包括手輪、轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)軸固定塊、水平定位齒輪、鎖緊螺絲，水平定位齒輪與齒條嚙合，轉(zhuǎn)軸兩端分別與水平定位齒輪、手輪連接，中部安裝在轉(zhuǎn)軸固定塊中，轉(zhuǎn)軸固定塊下端固定安裝在升降系統(tǒng)的基座上，在轉(zhuǎn)軸固定塊上表面鉆孔并攻絲與轉(zhuǎn)軸接觸;轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，水平定位齒輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)并通過齒條驅(qū)動(dòng)面板的水平移動(dòng)，擰緊鎖緊螺絲，手輪及面板位置得到固定，從而實(shí)現(xiàn)移動(dòng)定位平臺的移動(dòng)和定位功能。
[0010]所述相機(jī)安裝平臺有兩個(gè)，對稱設(shè)置在移動(dòng)定位平臺兩端，每個(gè)平臺均包括三個(gè)微調(diào)組合桿、一塊面板，每個(gè)微調(diào)組合桿上部及下部分別為螺桿，中部為螺母，螺母分別與上下螺桿螺紋配合連接;三個(gè)微調(diào)組合桿的下端面呈三角形固定在移動(dòng)定位平臺的面板上表面，上端面固定在面板的下底面;通過旋轉(zhuǎn)螺母，面板可小幅度升降，從而實(shí)現(xiàn)相機(jī)安裝平臺的微調(diào)。
[0011]本發(fā)明的特點(diǎn)和有益效果在于:
[0012]1.操作方便:可同步實(shí)現(xiàn)相機(jī)和激光系統(tǒng)沿兩個(gè)自由度方向的移動(dòng)定位；
[0013]2.定位精度高:兩個(gè)自由度方向定位精度誤差小于0.02mm;
[0014]3.對稱布置兩個(gè)相機(jī)安裝平臺，既可滿足從水槽任一側(cè)面開展測量，又可實(shí)現(xiàn)雙相機(jī)相向同步測量的要求；
[0015]4.本裝置可有效提高PIV系統(tǒng)測量的工作效率，具有較好的推廣應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0016]圖1為已有的粒子圖像測速裝置示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明的用于粒子圖像測速的移動(dòng)定位裝置示意圖；
[0018]圖3為本發(fā)明實(shí)施例的升降系統(tǒng)示意圖；
[0019]圖4為本發(fā)明實(shí)施例的垂向傳動(dòng)結(jié)構(gòu)及輔助傳動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖5為本發(fā)明實(shí)施例的移動(dòng)定位平臺、激光器安裝口、相機(jī)安裝平臺示意圖；[0021 ]圖6為本發(fā)明實(shí)施例應(yīng)用于粒子圖像測速的工作方式示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0023]本發(fā)明提出的一種用于粒子圖像測速的移動(dòng)定位裝置，該裝置用于安裝粒子圖像測速的激光器和PIV相機(jī)，其特征在于，該裝置包括支撐框架、升降系統(tǒng)、移動(dòng)定位平臺、激光器安裝口、相機(jī)安裝平臺；其中升降系統(tǒng)安裝在支撐框架上，可沿垂直方向上下移動(dòng);移動(dòng)定位平臺安裝在升降系統(tǒng)上，跟隨升降系統(tǒng)移動(dòng)，并可沿長度方向水平移動(dòng);在移動(dòng)定位平臺的面板中部設(shè)置鏤空區(qū)域作為激光器安裝口，用于安裝PIV激光片光源;相機(jī)安裝平臺包括兩組，對稱設(shè)置在移動(dòng)定位平臺兩端，用于架設(shè)Piv相機(jī);激光器安裝口及相機(jī)安裝平臺可跟隨移動(dòng)定位平臺作二維移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)雙自由度移動(dòng)定位功能。
[0024]本發(fā)明提出的用于粒子圖像測速的移動(dòng)定位裝置實(shí)施例結(jié)構(gòu)如圖1所示，該裝置用于安裝粒子圖像測速的激光器和Piv相機(jī)，包括由下框21、上框23、以及四根連接下框21、上框23的垂向?qū)к?2組成的支撐框架、由基座31、四個(gè)垂向傳動(dòng)結(jié)構(gòu)32、傳動(dòng)鏈條33、四個(gè)輔助傳動(dòng)結(jié)構(gòu)34組成的升降系統(tǒng)、由設(shè)置有激光器安裝口的面板41、齒條42、兩根水平導(dǎo)軌43、四個(gè)直線軸承44、水平定位結(jié)構(gòu)45組成的移動(dòng)定位平臺、兩個(gè)由六個(gè)微調(diào)組合桿51、兩塊面板52組成的相機(jī)安裝平臺；其中，升降系統(tǒng)安裝在支撐框架上、下框之間，可通過垂向?qū)к?2沿垂直方向移動(dòng);移動(dòng)定位平臺安裝在升降系統(tǒng)上，跟隨升降系統(tǒng)垂向移動(dòng)，并可沿長度方向水平移動(dòng);激光器安裝口設(shè)置在移動(dòng)定位平臺的面板中部鏤空區(qū)域，用于安裝PIV激光片光源;兩組相機(jī)安裝平臺設(shè)置在移動(dòng)定位平臺兩端，用于架設(shè)PIV相機(jī);激光器安裝口及相機(jī)安裝平臺可跟隨移動(dòng)定位平臺作二維移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)雙自由度移動(dòng)定位功能。
[0025]上述各部分的【具體實(shí)施方式】及功能結(jié)合附圖分別說明如下:
[0026]本實(shí)施例的支撐框架，如圖2所示，包括下框21、上框23、以及四根連接下框21、上框23的垂向?qū)к?2;其中，上框23和下框21是采用規(guī)格為20 X 10 X 1.2mm矩形不銹鋼管焊接而成的長X寬X高為500 X 300 X 20mm的矩形框架，每根垂向?qū)к?2為M16滾珠絲桿螺桿，兩端分別固定在上框23和下框21的四個(gè)角，用于安裝升降系統(tǒng)。
[0027]本實(shí)施例的升降系統(tǒng)，如圖3所示，包括基座31、固定在基座四周下方的四個(gè)垂向傳動(dòng)結(jié)構(gòu)32、四個(gè)輔助傳動(dòng)結(jié)構(gòu)34、與四個(gè)垂向傳動(dòng)結(jié)構(gòu)32和四個(gè)輔助傳動(dòng)結(jié)構(gòu)34咬合成一體的傳動(dòng)鏈條33;其中，所述基座31由35 X 10 X 1.2mm矩形不銹鋼管焊接成長X寬X高為550 X 320 X 35mm的矩形框架，底面焊接兩個(gè)320 X 50 X 1mm的不銹鋼條311，用于安裝垂向傳動(dòng)結(jié)構(gòu)32和輔助傳動(dòng)結(jié)構(gòu)34，每個(gè)不銹鋼條上有兩個(gè)M18的鉆孔312，供支撐框架的垂向?qū)к?2通過;每個(gè)垂向傳動(dòng)結(jié)構(gòu)32的具體結(jié)構(gòu)，如圖4所示，包括滾珠絲桿螺母321、驅(qū)動(dòng)鏈輪322、下部推力軸承323、上部推力軸承324、軸承支撐板325、四個(gè)螺絲326，滾珠絲桿螺母321外側(cè)上部為雙側(cè)切邊圓柱形下部為圓柱形，內(nèi)徑為16mm并設(shè)有與支撐框架的垂向?qū)к?2螺紋相螺合的內(nèi)螺紋，驅(qū)動(dòng)鏈輪322的標(biāo)稱軸直徑為28mm，同軸焊接在滾珠絲桿螺母321下部外側(cè)圓柱面上，與滾珠絲桿螺母321同步轉(zhuǎn)動(dòng)，上部推力軸承324、下部推力軸承323的內(nèi)徑分別為16mm、28mm，依次同軸安裝在滾珠絲杠螺母321端蓋的上、下表面，接觸面焊接，下部推力軸承323的底面固定在軸承支撐板325中心，軸承支撐板325中部設(shè)有直徑29m