1.一种平面相对偏转状态检测方法,其特征在于:在基准平面和待测平面上的任意位置分别固定第一检测装置和第二检测装置,所述第一检测装置和第二检测装置通过一牵引绳连接,所述第一检测装置和第二检测装置能够分别获取牵引绳相对于基准平面和待测平面法向的偏转角,基于牵引绳相对于两个平面的偏转角计算待测平面与基准平面的法向夹角;
所述第一检测装置和第二检测装置的结构相同,均包括装配盒和中心轴,沿装配盒表面的法向看,所述中心轴沿轴向的两端分别固定有与中心轴固定配合的上锥齿轮和与中心轴沿周向自由配合的下锥齿轮;沿中心轴径向的两侧分别设置有一个与上锥齿轮和下锥齿轮啮合的侧锥齿轮,所述侧锥齿轮上分别设置有能够获取其转动角度的角度传感器;侧锥齿轮能够在装配盒内以其轴线为转轴自由转动;中心轴中心具有一牵引孔,所述牵引绳自由穿过牵引孔固定在中心轴上,牵引绳偏离装配盒法向时,牵引孔的轴向与牵引绳共线;所述装配盒还具有一上盖,中心轴放置于装配盒与上盖围成的空间内。
2.根据权利要求1所述的一种平面相对偏转状态检测方法,其特征在于:所述侧锥齿轮沿轴向远离中心轴的一侧设置有固定杆,所述装配盒内还固定有两个轴承座,每个侧锥齿轮的固定杆分别与一个轴承座内的轴承沿周向自由配合;
所述轴承座包括沿固定杆轴向与轴承座配合的盖体,所述轴承座和盖体相对的一面分别沿轴向内凹形成第一容置腔和第二容置腔,轴承外圈与第一容置腔的内壁过盈配合,轴承内圈与固定杆的外壁过盈配合。
3.根据权利要求2所述的一种平面相对偏转状态检测方法,其特征在于:所述第二容置腔的内壁上具有至少一个沿径向向外延伸的第一限位槽,所述固定杆端部的外周上沿径向开设有第二限位槽;第二容置腔内容置有一涡卷弹簧,所述涡卷弹簧的外端固定在第一限位槽内,内端固定在第二限位槽内;
在轴承座沿轴向的远离中心轴的一侧固定所述角度传感器,所述固定杆沿轴向开设有装配孔,所述装配孔为腰型孔,所述角度传感器的传动轴插接于装配孔内与固定杆沿周向固定配合。
4.根据权利要求1所述的一种平面相对偏转状态检测方法,其特征在于:所述上锥齿轮中心具有固定孔,所述固定孔为腰型孔,中心轴插接于固定孔中与上锥齿轮沿周向固定配合。
5.根据权利要求1所述的一种平面相对偏转状态检测方法,其特征在于:所述装配盒底部固定连接有一底盖,所述底盖沿其所在平面向外延伸设置有与安装平面配合的安装孔,所述底盖的边缘均匀设置有多个具有螺纹孔且与底盖垂直的装配面,所述装配盒与底盖配合时,所述装配面与装配盒的表面贴合并通过螺杆固定连接。
6.根据权利要求5所述的一种平面相对偏转状态检测方法,其特征在于:沿垂直于底盖所在平面的方向看,所述装配盒为矩形结构,所述底盖四角处分别设置有与装配盒内壁贴合的并相互垂直的两个装配面。
7.根据权利要求1所述的一种平面相对偏转状态检测方法,其特征在于:所述上盖具有与牵引孔同心的通孔,所述上盖沿垂直于装配盒所在的平面的方向与装配盒固定连接,所述牵引绳穿过通孔,所述牵引绳始终保持张紧状态且长度能够跟随第一检测装置和第二检测装置的距离伸缩变化,且牵引绳偏离通孔轴向角度在0~75°之间时,与通孔不会发生接触。
8.根据权利要求1所述的一种平面相对偏转状态检测方法,其特征在于:以牵引绳相对于第一检测装置的中心轴轴线和侧锥齿轮轴线的交点O为原点建立三维坐标系O-xyz,以基准平面朝向待测平面的法向为z轴正方向,以中心轴轴线指向下锥齿轮的方向为x轴正方向,根据右手定则,向z轴负方向看,以侧锥齿轮轴线指向右侧为y轴正方向;以牵引绳相对于第二检测装置的旋转中心P为原点建立三维坐标系P-xyz,其z轴正方向为待测平面指向基准平面的法向方向,x轴和y轴的定义与O-xyz坐标系相同;则有其中,θ1为牵引绳在yOz面中与z轴的夹角,牵引绳向y轴负方向偏离时,θ1为正数; 为牵引绳在xOz平面内与z轴的夹角,牵引绳向x轴正方向偏离时, 为正数;θ2为牵引绳在yPz面中与z轴的夹角, 为牵引绳在xPz平面内与z轴的夹角,其正负值的定义与O-xyz坐标系相同;α1和α2分别是牵引绳与两个坐标系z轴的夹角;
角度θ1和 的计算方法如下:
其中,n1是中心轴左侧的角度传感器数值,左侧的侧锥齿轮向上转动时,n1为正数;n2是中心轴右侧的角度传感器数值,右侧的侧锥齿轮向下转动时,n2为正数;i是齿轮传动比;角度θ2和 的计算方法同上;
引入待测平面相对于基准平面的平行度δ,
δ越大,待测平面与基准平面的平行度越低,当α1=α2时,δ=0,此时待测平面与基准平面平行。
9.根据权利要求1-8任一项所述的平面相对偏转状态检测方法调整平面平行度的方法,其特征在于:以牵引绳相对于第一检测装置的中心轴轴线和侧锥齿轮轴线的交点O为原点建立三维坐标系O-xyz,以基准平面朝向待测平面的法向为z轴正方向,以中心轴轴线指向下锥齿轮的方向为x轴正方向,根据右手定则,向z轴负方向看,以侧锥齿轮轴线指向右侧为y轴正方向;以牵引绳相对于第二检测装置的旋转中心P为原点建立三维坐标系P-xyz,其z轴正方向为待测平面指向基准平面的法向方向,x轴和y轴的定义与O-xyz坐标系相同;
则有:
其中, 为由点O指向点P的单位向量, 为由点P指向点O的单位向量,l表示向量长度,θ1为牵引绳在yOz面中与z轴的夹角,牵引绳向y轴负方向偏离时,θ1为正数; 为牵引绳在xOz平面内与z轴的夹角,牵引绳向x轴正方向偏离时, 为正数;θ2为牵引绳在yPz面中与z轴的夹角, 为牵引绳在xPz平面内与z轴的夹角,其正负值的定义与O-xyz坐标系相同;
角度θ1和 的计算方法如下:
其中,n1是中心轴左侧的角度传感器数值,左侧的侧锥齿轮向上转动时,n1为正数;n2是中心轴右侧的角度传感器数值,右侧的侧锥齿轮向下转动时,n2为正数;i是齿轮传动比;角度θ2和 的计算方法同上;
建立如下方程:
其中C为坐标系O-xyz到坐标系P-xyz的变换矩阵,
式中α、β、γ即为个两坐标系的转动关系,具体为在点O与P重合的情况下,将坐标系P-xyz绕先后绕坐标系O-xyz的z轴旋转γ角度、绕y轴旋转β角度、绕x轴旋转α角度后,坐标系P-xyz与坐标系O-xyz重合;
当α=180°,β=0°,γ=90°时,待测平面与基准平面平行;在待测平面与基准平面不平行时,调整待测平面和/或基准平面的位姿使α、β、γ趋近平行时的数值即可。