專利名稱：角沖擊臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于校準(zhǔn)角運(yùn)動(dòng)傳感器的激勵(lì)裝置的角沖擊臺(tái)。
技術(shù)背景
角運(yùn)動(dòng)傳感器在使用前需要校準(zhǔn)。一般校準(zhǔn)時(shí)的激勵(lì)形式主要有以下幾種，靜態(tài) 校準(zhǔn)和動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)。靜態(tài)校準(zhǔn)時(shí)，根據(jù)角運(yùn)動(dòng)傳感器的不同，選用不同的激勵(lì)裝置，如角位移 傳感器可選用多齒分度臺(tái)校準(zhǔn)，角速度傳感器可選用速率轉(zhuǎn)臺(tái)校準(zhǔn)，角加速度傳感器可在 離心機(jī)上實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)。動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)時(shí)，可利用角振動(dòng)臺(tái)產(chǎn)生在某單一頻率上正弦運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)角運(yùn) 動(dòng)傳感器動(dòng)態(tài)角度、動(dòng)態(tài)角速度和動(dòng)態(tài)角加速度的角校準(zhǔn)，這種在某單一頻率點(diǎn)上的動(dòng)態(tài) 校準(zhǔn)又稱穩(wěn)態(tài)校準(zhǔn)；可利用角沖擊臺(tái)產(chǎn)生不同脈寬的半正弦、梯形波等激勵(lì)方式對(duì)傳感器 進(jìn)行校準(zhǔn)，這種在不同脈寬上的動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)稱為瞬態(tài)校準(zhǔn)。隨著科技的不斷發(fā)展，許多新型的 角運(yùn)動(dòng)傳感器如光纖陀螺、角加速度傳感器等不斷地被開(kāi)發(fā)研制，對(duì)其動(dòng)態(tài)特性的校準(zhǔn)需 求目前越來(lái)越多，角沖擊臺(tái)是一種對(duì)角運(yùn)動(dòng)傳感器進(jìn)行瞬態(tài)校準(zhǔn)的激勵(lì)源。
校準(zhǔn)中角運(yùn)動(dòng)參數(shù)的溯源方法主要分為兩種，一種是絕對(duì)法，直接將角運(yùn)動(dòng)參數(shù) 溯源到時(shí)間和長(zhǎng)度(角度)量，準(zhǔn)確度高；另一種是比較法，用經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)傳感器測(cè)量 角運(yùn)動(dòng)量值，其優(yōu)點(diǎn)是成本低、方法簡(jiǎn)單，但準(zhǔn)確度低。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種對(duì)角運(yùn)動(dòng)傳感器進(jìn)行動(dòng)態(tài)(瞬態(tài))校準(zhǔn)的角沖擊臺(tái)。本 發(fā)明的技術(shù)解決方案是，角沖擊臺(tái)包括主運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)體和從運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)體，
主運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)體包括工作臺(tái)面、運(yùn)動(dòng)主軸、測(cè)量用光柵、光柵座、光柵讀數(shù)頭、殼體、 主驅(qū)動(dòng)電機(jī)、氣浮軸套、剛性聯(lián)軸器、控制用光柵、支撐座、底座、臺(tái)體、上罩板，工作臺(tái)面安 裝在運(yùn)動(dòng)主軸的上軸端，測(cè)量用光柵通過(guò)光柵座與工作臺(tái)面下方的運(yùn)動(dòng)主軸相連，動(dòng)運(yùn)動(dòng) 主軸在氣浮軸套內(nèi)旋轉(zhuǎn)，氣浮軸套安裝在殼體上，光柵讀數(shù)頭安裝在殼體上并置于氣浮軸 套的外側(cè)；主驅(qū)動(dòng)電機(jī)的定子安裝在殼體上，主驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子與運(yùn)動(dòng)主軸相連；控制用 光柵通過(guò)固定板安裝在殼體上，控制用光柵的中心軸通過(guò)剛性聯(lián)軸器與運(yùn)動(dòng)主軸相連接； 支撐座將殼體與底座相連；臺(tái)體安裝在底座上，上罩板安裝在臺(tái)體上；
從運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)體包括滑環(huán)支座、編碼器架、電機(jī)架、從驅(qū)動(dòng)電機(jī)、轉(zhuǎn)子軸、角接觸球 軸承、滑環(huán)、滑環(huán)座、編碼器、罩殼，滑環(huán)支座上面支撐著編碼器架，滑環(huán)支座的內(nèi)部安裝有 電機(jī)架；從驅(qū)動(dòng)電機(jī)的定子安裝在電機(jī)架中，從驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子安裝在轉(zhuǎn)子軸上；轉(zhuǎn)子軸 由角接觸球軸承支撐，轉(zhuǎn)子軸的一端由螺母鎖緊，另一端與滑環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分相連接；滑環(huán)的 固定部分固定在滑環(huán)座內(nèi)，滑環(huán)座安裝在電機(jī)架上；編碼器固定在編碼器架上，編碼器的轉(zhuǎn) 動(dòng)部分通過(guò)連接螺桿與滑環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分連接；罩殼直接罩在滑環(huán)支座上。
所述的從運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)體中的轉(zhuǎn)子軸位于主運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)體中的運(yùn)動(dòng)主軸的正上方，轉(zhuǎn)子 軸與運(yùn)動(dòng)主軸同心安裝。
所述的轉(zhuǎn)子軸跟隨運(yùn)動(dòng)主軸運(yùn)動(dòng)的方向旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和有益效果，本發(fā)明采用主、從運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)體、主軸采用氣浮軸系 等設(shè)計(jì)方法，來(lái)減少摩擦對(duì)主運(yùn)動(dòng)體運(yùn)動(dòng)時(shí)的干擾，提高了校準(zhǔn)的準(zhǔn)確度。
本發(fā)明采用了角沖擊激勵(lì)方式、絕對(duì)法校準(zhǔn)方法，為角運(yùn)動(dòng)傳感器的校準(zhǔn)提供了 新的方法與手段。本裝置可在不同的脈寬下對(duì)角運(yùn)動(dòng)傳感器的靈敏度進(jìn)行校準(zhǔn)，同時(shí)對(duì)角 運(yùn)動(dòng)傳感器的輸出滯后時(shí)間可直接獲得，這是用現(xiàn)用的其他方法(勻角速度激勵(lì)、角振動(dòng) 激勵(lì))無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。


圖1本發(fā)明所述角沖擊臺(tái)外形圖2本發(fā)明主運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)體的剖示圖3本發(fā)明從運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)體的剖示圖。
具體實(shí)施方式
角沖擊臺(tái)包括主運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)體1和從運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)體2，
主運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)體1包括工作臺(tái)面3、運(yùn)動(dòng)主軸4、測(cè)量用光柵5、光柵座6、光柵讀數(shù) 頭7、殼體9、主驅(qū)動(dòng)電機(jī)8、氣浮軸套10、剛性聯(lián)軸器12、控制用光柵11、支撐座13、底座14、 臺(tái)體15、上罩板16，工作臺(tái)面3安裝在運(yùn)動(dòng)主軸4的上軸端，測(cè)量用光柵5通過(guò)光柵座6與 工作臺(tái)面3下方的運(yùn)動(dòng)主軸4相連，動(dòng)運(yùn)動(dòng)主軸4在氣浮軸套10內(nèi)旋轉(zhuǎn)，氣浮軸套10安裝 在殼體9上，光柵讀數(shù)頭7安裝在殼體9上并置于氣浮軸套10的外側(cè)；主驅(qū)動(dòng)電機(jī)8的定 子安裝在殼體9上，主驅(qū)動(dòng)電機(jī)8的轉(zhuǎn)子與運(yùn)動(dòng)主軸4相連；控制用光柵11通過(guò)固定板觀 安裝在殼體9上，控制用光柵11的中心軸通過(guò)剛性聯(lián)軸器12與運(yùn)動(dòng)主軸4相連接；支撐座 13將殼體9與底座14相連；臺(tái)體15安裝在底座14上，上罩板16安裝在臺(tái)體15上；
從運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)體2包括滑環(huán)支座17、編碼器架18、電機(jī)架19、從驅(qū)動(dòng)電機(jī)20、轉(zhuǎn)子 軸21、角接觸球軸承22、滑環(huán)M、滑環(huán)座25、編碼器26、罩殼27，滑環(huán)支座17上面支撐著 編碼器架18，滑環(huán)支座17的內(nèi)部安裝有電機(jī)架19 ；從驅(qū)動(dòng)電機(jī)20的定子安裝在電機(jī)架19 中，從驅(qū)動(dòng)電機(jī)20的轉(zhuǎn)子安裝在轉(zhuǎn)子軸21上；轉(zhuǎn)子軸21由角接觸球軸承22支撐，轉(zhuǎn)子軸 21的一端由螺母23鎖緊，另一端與滑環(huán)M的轉(zhuǎn)動(dòng)部分相連接；滑環(huán)M的固定部分固定在 滑環(huán)座25內(nèi)，滑環(huán)座25安裝在電機(jī)架19上；編碼器沈固定在編碼器架18上，編碼器沈 的轉(zhuǎn)動(dòng)部分通過(guò)連接螺桿與滑環(huán)M的轉(zhuǎn)動(dòng)部分連接；罩殼27直接罩在滑環(huán)支座17上。
所述的從運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)體2中的轉(zhuǎn)子軸21位于主運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)體1中的運(yùn)動(dòng)主軸4的正 上方，轉(zhuǎn)子軸21與運(yùn)動(dòng)主軸4同心安裝。
所述的轉(zhuǎn)子軸21跟隨運(yùn)動(dòng)主軸4運(yùn)動(dòng)的方向旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明提供一種高精度角沖擊臺(tái)，如圖1，2，3所示，主要由主從運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)體，控制 系統(tǒng)、測(cè)量系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)等組成。被校準(zhǔn)的傳感器安裝在工作臺(tái)面3上，傳感器的輸入及 輸出信號(hào)由從運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)體2上的滑環(huán)M導(dǎo)入導(dǎo)出。安裝在主軸4上的工作臺(tái)面3、測(cè)量用 光柵5、控制用光柵11在主驅(qū)動(dòng)電機(jī)8的驅(qū)動(dòng)下與運(yùn)動(dòng)主軸4 一起運(yùn)動(dòng)。氣浮軸套10徑向 方向上開(kāi)有四排進(jìn)氣孔，上端軸向方向開(kāi)有一圈氣孔，通入一定壓力的清潔壓縮空氣，運(yùn)動(dòng) 主軸4懸浮在氣浮軸套10中，由于氣膜的作用，使主軸在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中摩擦阻力矩小，回轉(zhuǎn)精 度高。
從控制電機(jī)20驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子軸21及其上的滑環(huán)M轉(zhuǎn)動(dòng)部分和編碼器沈轉(zhuǎn)動(dòng)部分一 起運(yùn)動(dòng)。從控制電機(jī)按一定的比例關(guān)系跟隨主控制電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中從運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)體 2上轉(zhuǎn)子軸21轉(zhuǎn)過(guò)的角度與主運(yùn)動(dòng)體1上主軸轉(zhuǎn)過(guò)的角度差在0.1°。保證在大角速度沖 擊下，運(yùn)動(dòng)主軸4轉(zhuǎn)過(guò)的角度遠(yuǎn)大于360°時(shí)，被校傳感器的輸入輸出導(dǎo)線不被攪壞。
控制用光柵11采用剛性連軸器12與運(yùn)動(dòng)主軸4連接，保證在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中控制用 光柵U測(cè)到的角度與運(yùn)動(dòng)主軸4實(shí)際轉(zhuǎn)過(guò)的角度沒(méi)有偏差。
測(cè)量用光柵5安裝在接近工作臺(tái)面處，光柵讀數(shù)頭7測(cè)量光柵某時(shí)間間隔內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò) 的角度，采集系統(tǒng)同時(shí)采集該信號(hào)與傳感器的輸出信號(hào)。
數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)將采集系統(tǒng)采集到的信號(hào)進(jìn)行分析比較，保存測(cè)試結(jié)果，并將兩信 號(hào)的波形在同一時(shí)間坐標(biāo)上繪制出來(lái)。傳感器的輸出量值直接溯源到時(shí)間與長(zhǎng)度(角度) 兩個(gè)計(jì)量基本量上，實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器的絕對(duì)法校準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種角沖擊臺(tái)，其特征在于包括主運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)體(1)和從運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)體0)，主運(yùn)動(dòng) 結(jié)構(gòu)體(1)包括工作臺(tái)面(3)、運(yùn)動(dòng)主軸、測(cè)量用光柵(5)、光柵座(6)、光柵讀數(shù)頭 (7)、殼體(9)、主驅(qū)動(dòng)電機(jī)(8)、氣浮軸套(10)、剛性聯(lián)軸器(12)、控制用光柵(11)、支撐座 (13)、底座(14)、臺(tái)體(15)、上罩板(16)，工作臺(tái)面(3)安裝在運(yùn)動(dòng)主軸(4)的上軸端，測(cè)量 用光柵( 通過(guò)光柵座(6)與工作臺(tái)面C3)下方的運(yùn)動(dòng)主軸(4)相連，動(dòng)運(yùn)動(dòng)主軸(4)在 氣浮軸套(10)內(nèi)旋轉(zhuǎn)，氣浮軸套(10)安裝在殼體(9)上，光柵讀數(shù)頭(7)安裝在殼體(9) 上并置于氣浮軸套(10)的外側(cè)；主驅(qū)動(dòng)電機(jī)(8)的定子安裝在殼體(9)上，主驅(qū)動(dòng)電機(jī)(8) 的轉(zhuǎn)子與運(yùn)動(dòng)主軸(4)相連；控制用光柵(11)通過(guò)固定板08)安裝在殼體(9)上，控制用 光柵(11)的中心軸通過(guò)剛性聯(lián)軸器(1 與運(yùn)動(dòng)主軸(4)相連接；支撐座(1 將殼體(9) 與底座(14)相連；臺(tái)體(15)安裝在底座(14)上，上罩板(16)安裝在臺(tái)體(15)上；從運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)體( 包括滑環(huán)支座(17)、編碼器架(18)、電機(jī)架(19)、從驅(qū)動(dòng)電機(jī) (20)、轉(zhuǎn)子軸(21)、角接觸球軸承(22)、滑環(huán)(24)、滑環(huán)座(25)、編碼器(26)、罩殼(27)，滑 環(huán)支座(17)上面支撐著編碼器架(18)，滑環(huán)支座(17)的內(nèi)部安裝有電機(jī)架(19)；從驅(qū)動(dòng) 電機(jī)00)的定子安裝在電機(jī)架(19)中，從驅(qū)動(dòng)電機(jī)00)的轉(zhuǎn)子安裝在轉(zhuǎn)子軸上 ’轉(zhuǎn) 子軸由角接觸球軸承0 支撐，轉(zhuǎn)子軸的一端由螺母鎖緊，另一端與滑環(huán) (24)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分相連接；滑環(huán)04)的固定部分固定在滑環(huán)座0 內(nèi)，滑環(huán)座0 安裝在 電機(jī)架(19)上；編碼器06)固定在編碼器架(18)上，編碼器06)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分通過(guò)連接螺 桿與滑環(huán)04)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分連接；罩殼(XT)直接罩在滑環(huán)支座(17)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角沖擊臺(tái)，其特征在于所述的從運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)體O)中的轉(zhuǎn)子 軸位于主運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)體(1)中的運(yùn)動(dòng)主軸的正上方，轉(zhuǎn)子軸與運(yùn)動(dòng)主軸(4) 同心安裝。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的角沖擊臺(tái)，其特征在于所述的轉(zhuǎn)子軸跟隨運(yùn)動(dòng)主 軸⑷運(yùn)動(dòng)的方向旋轉(zhuǎn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于校準(zhǔn)角運(yùn)動(dòng)傳感器的激勵(lì)裝置的角沖擊臺(tái)。角沖擊臺(tái)包括主運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)體和從運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)體，主運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)體包括工作臺(tái)面、運(yùn)動(dòng)主軸、測(cè)量用光柵、光柵座、光柵讀數(shù)頭、殼體、主驅(qū)動(dòng)電機(jī)、氣浮軸套、剛性聯(lián)軸器、控制用光柵、支撐座、底座、臺(tái)體、上罩板；從運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)體包括滑環(huán)支座、編碼器架、電機(jī)架、從驅(qū)動(dòng)電機(jī)、轉(zhuǎn)子軸、角接觸球軸承、滑環(huán)、滑環(huán)座、編碼器、罩殼。本發(fā)明采用主、從運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)體、主軸采用氣浮軸系等設(shè)計(jì)方法，來(lái)減少摩擦對(duì)主運(yùn)動(dòng)體運(yùn)動(dòng)時(shí)的干擾，提高了校準(zhǔn)的準(zhǔn)確度。本發(fā)明采用了角沖擊激勵(lì)方式、絕對(duì)法校準(zhǔn)方法，為角運(yùn)動(dòng)傳感器的校準(zhǔn)提供了新的方法與手段。
文檔編號(hào)G01P21/00GK102043069SQ20101055948
公開(kāi)日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2010年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月26日
發(fā)明者何群, 孫豐甲, 張力, 彭軍, 徐曉梅, 郭建麟 申請(qǐng)人:中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司北京長(zhǎng)城計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究所