激光对中仪的工作原理概述

设备对中的必要性，设备的对中是指用仪器或其它检测工具对两个 相连设备安装时的相对位置精度进行检测和调整， 以保证其转轴位于同一条直线上。如果设备对中不 良，会造成轴承过早损坏、联轴节摩擦增大、转轴发 生往复移动等问题，从而降低设备的能源使用效率， 提高设备运行成本，大大缩短设备的使用寿命。此 外，对中不良会对转轴密封性产生严重影响，而更换 密封件的费用有时可达到购买设备价格的 20%。

激光对中仪的工作原理 激光对中仪是国外开发的一种先进、高效的设 备对中仪器，具有精度高、效率高、易于操作等优点。 近年来国内不少厂家（如炼油厂、自来水厂等）都已 采用激光对中仪对机械设备进行安装和检修。 激 光 具 有 ji佳 的 方 向 性 和 单 色 性。 方向性是指激光的光束发散角极小，基本沿直线传 27 工 具 技 术播，到达接收器时能量损失很小；单色性是指激光波 长单一，易被接收器识别，不易受外界光干扰。激光 对中仪正是应用了激光的这两大特点。激光对中仪 通常采用波长 635 ～ 670nm 的半导体红色激光。 

上图为 一 对 需 要 对 中 的 设 备 示 意 图。在 A 轴 和 B 轴上 分 别 安 装 能 同 时 发 送 和 接 收 激 光 束 的 测 量器，并通过信号线与仪器主机相联。 上图激光束分别从装在 A、B 轴上的两只测量器发 出，并被对方所接收。当光束落在接收器的光电点 阵 CCD 采集 面 上 时，便 形 成 一 个 很 小 的 照 射 区 域； 仪器主机经过计算，确定出该照射区域的能量中心 点。随着轴的转动，各自光束的能量中心点也分别 在对方接 收 器 的 CCD 采 集 面 上 移 动。仪 器 根 据 位 移量即可计算出被测设备的轴偏差和角偏差。 激光对中仪是通过分别测量两个正交平面内实 际偏差的分量、并分别纠正其分量偏差来调整对中 设备的。现将 激 光 对 中 仪 的 工 作 过 程 简 化，

如上图所示，并研究其中一个平面内的偏差分量。 A 和 B 分别为两个被测轴的轴心线，S 为 测得的两只测量器间的距离，δ 为 两 轴 联 接 端 面 处 的轴偏差（通常位于两测量器间的中点），α 为 两 轴 间的角偏差。两轴经过 180º的翻转，轴上的 测 量 器 便从两轴的上半部分别移至下半部，此时，激光束分 别在对方接收器的 CCD 采集面上发生位移，设位移 的径向分量分别为 ΔA 和 ΔB，可知角偏差与径向位 移分量的关系为 tanα=（ΔA +ΔB）/ 2 S 

（1） 假设 B 轴作平移，使两轴在中点处重合，则 ΔA 和 ΔB 将分别变为 ΔA - 2δ 和ΔB + 2δcosα。根据对 称原理，可知轴偏差与径向位移分量的关系为 ΔA - 2δ=ΔB + 2δcosα 

（2） 从以上分析可知，激光对中仪的测量值仅与对 方接收器 CCD 采 集 面 上 光 束 能 量 中 心 位 移 的 径 向 分量有关。由式（1）可知，角偏差的任何微小变化均 可从 ΔA +ΔB 的变化中检测出来，而使用千分表是 无法做到这一点的；式（2）则表明，当角偏差很小时， cosα= 1，δ=（ΔA -ΔB）/ 4，测量的精确性相当高。 值得一提的是，大多数激光对中仪除了能精确 地测出轴偏差和角偏差外，将设备地脚垫平点与测 量器的距离 输 入 仪 器（见 图），还 能 计 算 出 设 备 各 个地脚的垫平值及平移值，大大方便了设备的调整。 

结语 

根据以上原理分析和实际应用情况可知，与千 分表对中法相比，使用激光对中仪具有以下优点： 

1.激光对中基准为“绝对直线"，消除了千分表 对中时千分表支架及测头挠曲变形对测量精度的影 响。 

2.为保证测量数据的连续性，千分表对中时必 须持续进行读数；而激光对中时只需测量三个数据， 大大减轻了对中工作强度。

3.千分表对中时设备每调整一次，就必须盘车 重测一次，需多次反复测量才能完成设备调整；而激 光对中法只需测量一次，设备调整时可进行实时数 据显示，直至将设备调整到理想状态。 

4.千分表对中法在很大程度上依赖机修人员 的操作经验和分析能力；而激光对中仪操作简便，自 动化程度高，不再需要“专业级"机修人员。

5.激 光 对 中 仪 的 检 测 精 度 一 般 可 达 到 0 . 001mm，与千分表对中法相比，精度和可靠性均大幅 度提高。根据大量用户的使用经验，激光对中仪的 工作效率可比传统对中方法提高近十倍。