1.本发明涉及电机测试技术领域，尤其涉及一种小型电机振动测量系统。
背景技术：2.随着电动汽车、机器人、车床加工等各种工业技术的发展，当前市场对电机的需求越来越大，同时对于电机质量和安全性的要求也日益严格，因此电机试验测量逐渐受到各个企业的重视。电机试验或者检测这一环节，无论是在新电机的研制中，还是在电机的批量生产及修理中，都显得极为重要。电机产生不正常的振动和异常音响主要有机械和电磁两方面的原因，电机的制作工艺和长时间运行都有可能导致电机定子、转子、传动轴等零部件的机械结构产生变化，进而使电机产生机械振动。电机运行时产生的振动信号，对比其它电机信号，不仅测量难度相对较低，而且含有丰富的电机运行状态信息，因此电机振动信号作为判断依据在电机测量系统中被广泛应用。
3.在测量电机振动时，一般通过加速度传感器或扭力扭矩传感器测量电机的运行状态，进一步处理出电机的振动数据。但是，使用上述方法测量电机振动情况时，需要将多个传感器安装在电机机身和传动轴上且传感器的质量不可忽略，由于电机振动幅度小，机身和传动轴上的传感器会影响电机的振动情况，进一步加大振动数据的误差。
技术实现要素：4.有鉴于此，本发明的目的在于提出一种小型电机振动测量系统，以解决上述问题。
5.基于上述目的，本发明提供了一种小型电机振动测量系统，包括：传动轴振动测量模块和机身振动测量模块；传动轴振动测量模块包括第一外壳、反光套筒、第一激光发射装置、第二激光发射装置、第一激光接收装置和第二激光接收装置；反光套筒套装在电机的传动轴上并一同插装在第一外壳内部；第一激光发射装置连接在位于反光套筒水平径向一端的第一外壳的内壁上，第一激光接收装置连接在与第一激光发射装置同侧的第一外壳内侧壁上；第二激光发射装置连接在位于反光套筒竖直径向一端的第一外壳的内壁上，第二激光接收装置连接在与第二激光发射装置同侧的第一外壳内侧壁上；机身振动测量模块包括第二外壳、第三激光发射装置、第三激光接收装置和反光片，第二外壳罩在电机上方，第三激光发射装置连接在第二外壳一侧内壁上，第三激光接收装置连接在第二外壳的另一侧内壁上，反光片固定连接在电机顶部。
6.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：1、本发明采用以激光发射装置为核心的光学测量方法，相比于传统的高精度速度传感器方法，附加在电机上的检测装置质量更小，有效降低了误差，提高了测量精度。
7.2、本发明对于电机机身和传动轴的振动测量采用了三段式设计结构，且只有反光片和反光套筒连接在电机上，有效的减小了不同模块对机身和传动轴振动数据的影响。
8.3、本发明操作简单，操作者在被测电机固定好后，只需将机身振动测量模块和传动轴振动测量模块调节到指定位置即可进行全方位的电机振动测量。
9.进一步地，本系统还包括处理器，处理器分别与第一激光接收装置、第二激光接收装置以及第三激光接收装置电连接；通过处理器对激光接收装置接收到的振动信号进行分析处理，进而获知电机的运行状态。
10.进一步地，本系统还包括支撑台和移动模块，移动模块包括支架移动台和升降支架；支架移动台的一端与支撑台滑动连接，支架移动台的另一端套装在升降支架的一端，升降支架的另一端与第一外壳固定连接。支撑台和移动模块对第一外壳起到支撑和调节空间的作用，通过推动移动模块，能够使移动模块在支撑台上滑动，从而调节第一外壳的位置，便于将第一外壳套装在反光套筒上。
11.进一步地，移动模块还包括高度粗调节旋钮、高度细调节旋钮、水平粗调节旋钮和水平细调节旋钮，高度粗调节旋钮和高度细调节旋钮分别安装在支架移动台的上部，水平粗调节旋钮和水平细调节旋钮分别安装在支架移动台的下部。通过各个调节旋钮，能够调节移动模块以及相连的传动轴振动测量模块的水平位置和高度，并分别设置粗、细调节旋钮，便于调节，且提高了调节精度。
12.进一步地，第一外壳包括壳体、前盖和后盖，壳体为两端开口的长方体结构，前盖和后盖分别与壳体的两端口可拆卸连接，前盖套装在反光套筒上，后盖包括盖板和连接管，连接管的一端连接在盖板上，盖板上的连接位置开设有通孔，连接管内部套装有校准镜，校准镜上刻有刻度线。校准镜用于观测反光套筒的位置，将刻度线中心对准反光套筒的中心便可实现对准，简单便捷。
13.进一步地，壳体内部端角处设置有贯通壳体的凸棱，凸棱平行于壳体棱边。凸棱用于隔离传动轴振动测量模块内部光路，降低干扰，使测量结果更加准确。
14.进一步地，反光套筒的一端为开口结构，开口端连接有限位环。限位环不仅防止反光套筒从传动轴上脱落，还能阻挡外界光线进入传动轴振动测量模块内，削弱外界光线的影响，保证整个传动轴振动测量模块尽可能封闭。
15.进一步地，本装置还包括电机支撑模块，电机支撑模块为长方体结构，电机连接在电机支撑模块上。
16.进一步地，机身振动测量模块还包括第二滑轨，第二滑轨固定连接在地面上；第二外壳包括顶面和两侧面，第二外壳的两侧面分别与第二滑轨滑动连接。使第二外壳能够在地面上滑动，便于将第二外壳罩在固定好的电机和电机支撑模块上。
附图说明
17.图1为本发明实施例提供的小型电机振动测量系统的示意图；图2为本发明实施例提供的小型电机振动测量系统的移动模块安装示意图；图3为本发明实施例提供的小型电机振动测量系统的传动轴振动测量模块示意图；图4为本发明实施例提供的小型电机振动测量系统的第一外壳内部示意图；图5为本发明实施例提供的小型电机振动测量系统的电机支撑模块工作示意图；图6为为本发明实施例提供的小型电机振动测量系统的电机振动测量模块工作示意图；图7为为本发明实施例提供的小型电机振动测量系统的工作示意图。
18.附图说明图中标记为：1、支撑台；11、第一滑轨；2、移动模块；21、升降支架；22、支架移动台；23、高度粗调节旋钮；24、高度细调节旋钮；25、水平粗调节旋钮；26、水平细调节旋钮；3、传动轴振动测量模块；31、壳体；311、凸棱；32、前盖；33、后盖；331、电线孔；34、反光套筒；341、限位环；35、连接管；351、校准镜；36、第一激光发射装置；37、第一激光接收装置；38、第二激光发射装置；39、第二激光接收装置；4、电机支撑模块；5、电机；6、机身振动测量模块；61、第二外壳；62、第三激光接收装置；63、第三激光发射装置；64、反光片。
具体实施方式
19.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。
20.如图1所示，本发明提出的一种小型电机振动测量系统，由传动轴振动测量模块3、机身振动测量模块6、处理器、支撑台1、移动模块2和电机支撑模块4等组成。如图2所示，支撑台1为长方体结构，固定安装在地面上，上表面开设有两条平行于支撑台1棱边的第一滑轨11。移动模块2由支架移动台22、升降支架21、高度粗调节旋钮23、高度细调节旋钮24、水平粗调节旋钮25和水平细调节旋钮26等组成。升降支架21为空心长方体结构，升降支架21的上端固定连接有方形平台，方形平台上开设有四个螺孔，传动轴振动测量模块3通过螺钉固定连接在方形平台上。
21.支架移动台22由第一连接块和第二连接块组成，第一连接块和第二连接块均为空心长方体结构，第一连接块竖直放置，第二连接块水平放置，第一连接块的一端连接在第二连接块上表面的中心位置，第一连接块的另一端套装在升降支架21上。第二连接块的底面为开口结构，在第二连接块的内部连接四个滑轮，四个滑轮两两一对，平行分布，嵌在第一滑轨11上。滑轮能够沿着第一滑轨11进行滑动，通过推动支架移动台22，能够使支架移动台22带动其上面连接的装置在支撑台1上滑动，支撑台1和移动模块2共同对传动轴振动测量模块3起到支撑和位置调节作用。
22.高度粗调节旋钮23和高度细调节旋钮24分别安装在第一连接块的侧面，高度粗调节旋钮23和高度细调节旋钮24均可控制升降支架21进行升降，但精度有所差异。设置高度粗调节旋钮23每逆时针旋转或顺时针旋转一圈，以两条第一滑轨11之间的中心线为x轴方向，可使升降支架21沿z轴方向（即竖直方向）上升或下降1cm，高度细调节旋钮24每逆时针旋转或顺时针旋转一圈可使升降支架21沿z轴方向上升或下降1mm。高度调节旋钮与齿轮连接，升降支架21内部连接有齿条，通过齿轮和齿条的配合，实现高度调节旋钮对升降支架21的高度调节。
23.水平粗调节旋钮25和水平细调节旋钮26分别安装在第二连接块的侧面，水平粗调节旋钮25和水平细调节旋钮26通过齿轮与蜗杆一端连接，蜗杆与支架移动台22底部滑轮上的齿条啮合，位于同一条滑轨上的两个滑轮通过固定杆固定相对位置，位于不同滑轨上的两个滑轮的轴心有承重轴穿过，固定杆与第一滑轨11平行，两个固定杆中心部分固定有垂直于滑轨的齿条，承重轴与第一滑轨11垂直，两个承重轴两端与支架移动台22内壁固定，滑轮可与承重轴相对移动。水平调节旋钮旋转时通过齿轮带动蜗杆旋转，蜗杆旋转带动齿条移动，由于滑轮滑动连接在第一滑轨11上，所以反作用力使支架移动台22垂直于第一滑轨11移动。水平粗调节旋钮25和水平细调节旋钮26均可使支架移动台22及其上方连接的装置
相对于滑轮和第一滑轨11实现y轴方向移动（即与第一滑轨11相垂直的水平方向），两者的精度有一定差别。设置水平粗调节旋钮25每逆时针旋转或者顺时针旋转一圈均可使支架移动台22及以上的部分向y轴正反方向水平移动1cm，相对应的水平细调节旋钮26每逆时针旋转或者顺时针旋转一圈均可使支架移动台22及以上的部分向y轴正反方向水平移动1mm。从而使传动轴振动测量模块3能够在x、y、z三个方向移动，以便调节其空间位置，对电机5传动轴进行精确测量。
24.如图3所示，传动轴振动测量模块3由第一外壳、反光套筒34、第一激光发射装置36、第二激光发射装置38、第一激光接收装置37和第二激光接收装置39等组成。第一外壳由壳体31、前盖32和后盖33组成，壳体31为两端开口的切角长方体结构，壳体31内部端角处设置有贯通壳体31的凸棱311，凸棱311平行于壳体31棱边，用于隔离内部光路，将各个激光接收装置分隔开来，降低周围光线对激光接收装置的影响。凸棱311的两端分别开设有螺孔，前盖32和后盖33上分别对应开设四个螺孔，通过螺栓将前盖32和后盖33分别固定连接在壳体31的两端。
25.前盖32和后盖33均为切角矩形，前盖32的中心开设有圆孔，圆孔的直径略大于反光套筒34的直径。反光套筒34的一端为开口结构，开口端连接有限位环341，限位环341的外径大于前盖32上开设的圆孔的直径。限位环341不仅防止工作时反光套筒34从传动轴上脱落，还能削弱外界光线影响，保证整个传动轴振动测量模块3尽可能封闭。反光套筒34套装在电机5的传动轴上，反光套筒34通过前盖32上的圆孔伸入至第一外壳内部。后盖33包括盖板和连接管35，连接管35的一端固定连接在盖板的中心位置，盖板上的连接位置开设有通孔，使连接管35与壳体31内部相通。连接管35内部套装有校准镜351，校准镜351上刻有十字刻度线，包含x轴方向和y轴方向，刻度精度为毫米级。并在反光套筒34的端面的中心位置设置中心标记点，进行位置调节时，通过校准镜351观测中心标记点的位置，根据中心标记点所在的刻度位置，选择合适的调节旋钮进行水平位置或是竖直位置的调节，当十字刻度线的中心对准中心标记点，则说明完成对准。保证反光套筒34位于第一外壳的轴线上，提高测量的准确性。
26.第一激光发射装置36连接在位于反光套筒34水平径向一端（即左方或右方）的第一外壳的内壁上，第一激光接收装置37连接在与第一激光发射装置36同侧的第一外壳内侧壁上，使第一激光发射装置36发射的激光经反光套筒34反射后被第一激光接收装置37接收。第二激光发射装置38连接在位于反光套筒34竖直径向一端（即上方或下方）的第一外壳的内壁上，第二激光接收装置39连接在与第二激光发射装置38同侧的第一外壳内侧壁上，使第二激光发射装置38发射的激光经反光套筒34反射后被第二激光接收装置39接收。 当电机5传动轴在z轴方向发生振动时，反光套筒34跟随传动轴一起振动，反光套筒34在z轴方向上的位置发生改变，随之第二激光接收装置39接收到的激光位置也发生偏移，从而反映出传动轴在z轴方向上的振动状态。同理，能够根据第一激光接收装置37接收到的激光位置反映传动轴在y轴方向的振动状态。
27.为提高测量的准确性，如图4所示，分别对称设置两个第一激光发射装置36和两个第二激光发射装置38，并相应设置两个第一激光接收装置37和两个第二激光接收装置39。将两个第一激光发射装置36分别连接在前盖32圆孔的正左方和正右方，将两个第二激光发射装置38分别连接在前盖32圆孔的正上方和正下方，四个激光发射装置围绕圆孔中心呈圆
周分布。第一激光发射装置36和第二激光发射装置38均由圆柱形激光器和长方体结构的活动台组成，活动台通过螺钉固定连接在第一外壳的内壁上，激光器连接在活动台上，激光器能够在活动台上转动，进行角度的调节，调节好角度后锁定激光器的位置。第一激光发射器和第二激光发射器周围的第一外壳上分别开设有电线孔331，用于通过电线接入外部电源，向激光发射装置供电。
28.第一激光接收装置37和第二激光接收装置39均为长方体结构体，两个第一激光接收装置37分别安装在壳体31的左侧面和右侧面上，两个第二激光接收装置39分别安装在壳体31的上侧面和下侧面。激光接收装置均位于所在壳体31侧面的中心位置，用于接收反光套筒34反射的激光。
29.如图5所示，电机支撑模块4为长方体结构，用于支撑固定被测电机5。电机支撑模块4固定安装在地面上，电机5通过螺钉固定连接在电机支撑模块4上。
30.如图6所示，机身振动测量模块6由第二外壳61、第三激光发射装置63、第三激光接收装置62、反光片64和第二滑轨等组成。在地面上安装第二滑轨，第二滑轨的数量为两条，两条第二滑轨的间距等于第二外壳61两侧壁的间距。第二外壳61由顶面和两侧面组成，顶面为弧形结构，第二外壳61两侧面的底部分别滑动连接在第二滑轨上，使第二外壳61能够沿着第二滑轨滑动。第三激光发射装置63连接在第二外壳61一侧内壁上，第三激光接收装置62连接在第二外壳61的另一侧内壁上。反光片64固定连接在电机5顶部，使第三激光发射装置63向反光片64发射激光，激光经反光片64反射后被第三激光接收装置62接收。当电机5机身振动时，反光片64跟随电机5机身振动，从而第三激光接收装置62接收到的激光位置发生改变。为提高测量的准确性，在此分别设置两组第三激光发射装置63、第三激光接收装置62以及反光片64。第三激光发射装置63的结构与第一激光发射装置36、第二激光发射装置38的结构相同，第三激光接收装置62的结构与第一激光接收装置37、第二激光接收装置39的结构相同。
31.处理器分别与第一激光接收装置37、第二激光接收装置39以及第三激光接收装置62电连接。激光接收装置对照射在其上面的激光很敏感，激光照射点发生的微小偏移变动均可转换为数据信息后由处理器对该变动进行分析量化，进一步得出电机5传动轴以及机身的振动数据。
32.电机支撑模块4的外层、第二外壳61的内层以及传动轴振动测量模块3的内层均使用非镜面不透光材质，例如布料、木头等，可减小复杂的环境光对测量精度和结果的影响，使测量结果更加可靠。
33.在使用过程中，如图7所示，按以下步骤进行：s1、将电机5固定在电机支撑模块4上，将反光套筒34套装在电机5传动轴上。
34.s2、通过高度粗调节旋钮23和水平粗调节旋钮25对传动轴振动测量模块3的位置进行初步调节，再通过校准镜351、高度细调节旋钮24和水平细调节旋钮26对传动轴振动测量模块3的位置进行精准调节，使校准镜351中心位于反光套筒34轴线的延长线上。
35.s3、推动支架移动台22使反光套筒34伸入至第一外壳内部，直至限位环341与前盖32的距离约1至2毫米。
36.s4、推动第二外壳61，使第二外壳61罩在电机5上方，并且使第三激光发射装置63、第三激光接收装置62和反光片64位于同一竖直面上。
37.s5、依次启动电机5、传动轴振动测量模块3和机身振动测量模块6。
38.s6、电机5出现振动时，反光套筒34会随着电机5传动轴一同振动，反光片64会随着机身一同振动，从反光套筒34或反光片64反射到对应激光接收装置上的激光就会出现振动信号，处理器对振动信号进行接收和处理，得到电机5振动数据。
39.本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：1.一种小型电机振动测量系统，其特征在于，包括：传动轴振动测量模块和机身振动测量模块；传动轴振动测量模块包括第一外壳、反光套筒、第一激光发射装置、第二激光发射装置、第一激光接收装置和第二激光接收装置；反光套筒套装在电机的传动轴上并一同插装在第一外壳内部；第一激光发射装置连接在位于反光套筒水平径向一端的第一外壳的内壁上，第一激光接收装置连接在与第一激光发射装置同侧的第一外壳内侧壁上；第二激光发射装置连接在位于反光套筒竖直径向一端的第一外壳的内壁上，第二激光接收装置连接在与第二激光发射装置同侧的第一外壳内侧壁上；机身振动测量模块包括第二外壳、第三激光发射装置、第三激光接收装置和反光片，第二外壳罩在电机上方，第三激光发射装置连接在第二外壳一侧内壁上，第三激光接收装置连接在第二外壳的另一侧内壁上，反光片固定连接在电机顶部。2.根据权利要求1所述的小型电机振动测量系统，其特征在于，还包括处理器，处理器分别与第一激光接收装置、第二激光接收装置以及第三激光接收装置电连接。3.根据权利要求1所述的小型电机振动测量系统，其特征在于，还包括支撑台和移动模块，移动模块包括支架移动台和升降支架；支架移动台的一端与支撑台滑动连接，支架移动台的另一端套装在升降支架的一端，升降支架的另一端与第一外壳固定连接。4.根据权利要求3所述的小型电机振动测量系统，其特征在于，移动模块还包括高度粗调节旋钮、高度细调节旋钮、水平粗调节旋钮和水平细调节旋钮，高度粗调节旋钮和高度细调节旋钮分别安装在支架移动台的上部，水平粗调节旋钮和水平细调节旋钮分别安装在支架移动台的下部。5. 根据权利要求1所述的小型电机振动测量系统，其特征在于，第一外壳包括壳体、前盖和后盖，壳体为两端开口的长方体结构，前盖和后盖分别与壳体的两端口可拆卸连接，前盖套装在反光套筒上，后盖包括盖板和连接管， 连接管的一端连接在盖板上，盖板上的连接位置开设有通孔，连接管内部套装有校准镜，校准镜上刻有刻度线。6.根据权利要求5所述的小型电机振动测量系统，其特征在于，壳体内部端角处设置有贯通壳体的凸棱，凸棱平行于壳体棱边。7.根据权利要求1所述的小型电机振动测量系统，其特征在于，反光套筒的一端为开口结构，开口端连接有限位环。8.根据权利要求1所述的小型电机振动测量系统，其特征在于，还包括电机支撑模块，电机支撑模块为长方体结构，电机连接在电机支撑模块上。9.根据权利要求1所述的小型电机振动测量系统，其特征在于，机身振动测量模块还包括第二滑轨，第二滑轨固定连接在地面上；第二外壳包括顶面和两侧面，第二外壳的两侧面分别与第二滑轨滑动连接。
技术总结本发明提供一种小型电机振动测量系统，涉及电机测试技术领域。本系统包括传动轴振动测量模块和机身振动测量模块，传动轴振动测量模块位于电机传动轴一侧实现对电机传动轴振动的测量，机身测量模块下连地面并套在待测电机及电机支撑模块上，实现对电机机身振动的测量。电机振动带动反光片和反光套筒振动，进而激光接收装置根据接收到的光线位置生成振动信号，处理器对振动信号进行处理得到电机振动数据。只有反光片、反光套筒安装在被测电机上，且反光片和反光套筒的质量较轻，因此能大幅减少检测设备对电机振动的影响，有效降低了测量误差，提升检测准确率。提升检测准确率。提升检测准确率。
技术研发人员：李玲玲 姬炳祥 李国全 侯占友 白立化 周铁军 谢冰 李光
受保护的技术使用者：开滦能源化工股份有限公司
技术研发日：2022.04.11
技术公布日：2022/7/5
