專利名稱：精密傳動(dòng)鏈光電測(cè)量機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電測(cè)量領(lǐng)域，具體地，涉及一種精密傳動(dòng)鏈光電測(cè)量機(jī)。
背景技術(shù)：
精密傳動(dòng)鏈光電測(cè)量機(jī)(以下簡(jiǎn)稱“測(cè)量機(jī)”)是一種由光、機(jī)、電一體化形式組成的大型測(cè)量裝備，用于精密傳動(dòng)鏈傳動(dòng)誤差的精準(zhǔn)測(cè)量、分析。尤其適用于高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備，汽車、高鐵列車，航天、航空、航海精密儀器，自動(dòng)控制系統(tǒng)、裝置，計(jì)量測(cè)試儀器、設(shè)備，機(jī)器人關(guān)節(jié)，雷達(dá)、光學(xué)跟蹤儀器、設(shè)備，半導(dǎo)體、微電子制造測(cè)量等裝備中多種關(guān)鍵傳動(dòng)功能部件、系統(tǒng)、裝置的動(dòng)態(tài)傳動(dòng)誤差測(cè)量和分析。使整機(jī)、系統(tǒng)、部件實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，并對(duì)質(zhì)量評(píng)估、工藝改進(jìn)具有重要作用，從而使精密傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)功能、功率傳遞、 動(dòng)態(tài)響應(yīng)具有高精度和高效能。目前，國(guó)內(nèi)外的傳動(dòng)鏈測(cè)量機(jī)(儀)，均以角位移量傳動(dòng)誤差為測(cè)量目標(biāo)，使用計(jì)算機(jī)軟、硬件處理測(cè)量數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)齒輪加工及回轉(zhuǎn)件加工機(jī)床整機(jī)或單一角位移量輸入、輸出的傳動(dòng)鏈誤差測(cè)量，但它們存在以下缺點(diǎn)
1、用途單一，使用面窄，滿足不了眾多用戶的需求且儀器設(shè)備利用率不能充分發(fā)揮，它們幾乎是專用儀器、設(shè)備，通用性差，市場(chǎng)應(yīng)用范圍??；
2、儀器、設(shè)備上沒(méi)有專門用于被測(cè)物安裝、定位、調(diào)整使用的安裝誤差檢測(cè)系統(tǒng)，易產(chǎn)生被測(cè)物的安裝誤差而降低測(cè)量精度，且被測(cè)物安裝費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，工作效率較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，針對(duì)上述問(wèn)題，提出一種精密傳動(dòng)鏈光電測(cè)量機(jī)，以實(shí)現(xiàn)通用性強(qiáng)、測(cè)量精度高的優(yōu)點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
一種精密傳動(dòng)鏈光電測(cè)量機(jī)，包括測(cè)量工作臺(tái)，角位移輸入、輸出光柵測(cè)量系統(tǒng)，角位移輸入、線位移輸出光柵測(cè)量系統(tǒng)，直線微位移輸入、輸出光柵測(cè)量系統(tǒng)，安裝誤差檢測(cè)系統(tǒng)和測(cè)量驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)；
在上述測(cè)量工作臺(tái)基臺(tái)臺(tái)面上裝有相互平行的三組精密直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)，所述角位移輸入、線位移輸出光柵測(cè)量系統(tǒng)安裝在第一直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)上；所述角位移輸入、輸出光柵測(cè)量系統(tǒng)安裝在第二直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)上；所述直線微位移輸入、輸出光柵測(cè)量系統(tǒng)和安裝誤差檢測(cè)系統(tǒng)安裝在第三直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)上；所述測(cè)量驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)分別與角位移輸入、線位移輸出光柵測(cè)量系統(tǒng)和角位移輸入、輸出光柵測(cè)量系統(tǒng)電連接在一起。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，還包括有測(cè)量數(shù)據(jù)處理與管理系統(tǒng)接受上述精密傳動(dòng)鏈光電測(cè)量機(jī)的測(cè)量數(shù)據(jù)，并對(duì)該測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理、顯示、分析和存儲(chǔ)。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述測(cè)量工作臺(tái)包括基臺(tái)、四個(gè)千斤頂、第一直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)、第二直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)和第三直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)，上述四個(gè)千斤頂分別安裝在基臺(tái)底部的四處凹槽上，第一直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)、第二直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)和第三直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)相互平行的安裝在基臺(tái)上。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述角位移輸入、輸出光柵測(cè)量系統(tǒng)包括第二光電軸角編碼器、減速器、稀土電機(jī)、3個(gè)固定架和第三光電軸角編碼器；第一固定架被剛性安裝在第二直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)上的第一個(gè)滑塊平面上，所述伺服電機(jī)座固裝在第一固定架上，所述稀土電機(jī)固裝在伺服電機(jī)座上；第二固定架和第三固定架分別被固裝在第二直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)上，所述減速器座則被剛性緊固在第二個(gè)固定架上，所述諧波減速器固裝在減速器座上；所述第二光電軸角編碼器通過(guò)法蘭盤固裝在第三個(gè)固定架上；所述稀土電機(jī)具有兩端軸頸均，其中一端通過(guò)彈性聯(lián)軸節(jié)連接在第三光電軸角編碼器的伸出軸上，另一端通過(guò)彈性聯(lián)軸節(jié)與諧波減速器的輸入端相連；所述第二光電軸角編碼器的伸出軸通過(guò)彈性聯(lián)軸節(jié)與諧波減速器的輸出端相連接。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述角位移輸入、線位移輸出光柵測(cè)量系統(tǒng)包括滾珠絲杠、第一光電軸角編碼器、伺服電機(jī)、光柵尺、滾珠套、絲連板、讀連板、三個(gè)吊裝塊、理石臺(tái)和墊板；所述滾珠絲杠的兩端分別裝在兩個(gè)軸承座中，所述兩個(gè)軸承座分別固裝在理石臺(tái)面上，理石臺(tái)被放置在基臺(tái)面上，理石臺(tái)和基臺(tái)之間安裝有調(diào)整理石臺(tái)與基臺(tái)的水平的兩塊墊板；所述伺服電機(jī)固裝在電機(jī)座上，電機(jī)座固裝在理石臺(tái)上，伺服電機(jī)的伸出軸通過(guò)聯(lián)軸節(jié)與滾珠絲杠的一端相連；所述滾珠絲杠的另一端通過(guò)聯(lián)軸節(jié)與第一光電軸角編碼器的伸出軸連接，所述第一光電軸角編碼器固裝在聯(lián)軸套上，聯(lián)軸套固裝在軸承座上；所述三塊吊裝塊固裝在理石臺(tái)面上，光柵尺通過(guò)吊裝塊被剛性安裝在與滾珠絲杠相平行的位置； 所述第一直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)上的滑頭上裝有由絲連板和讀連板組成的連接組件，所述滾珠套與該連接組件剛性連接，該連接組件的另一端與光柵尺讀數(shù)頭剛性連接。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述安裝誤差檢測(cè)系統(tǒng)包括滑塊、超大量程光電長(zhǎng)度計(jì)、數(shù)顯表組件、表架、支撐架、立柱和鎖緊桿；所述滑塊安裝在第三直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)上，所述底座固裝在滑塊上，所述立柱旋轉(zhuǎn)在底座的螺孔內(nèi)，所述支撐架通過(guò)鎖緊桿緊固在立柱上， 所述超大量程光電長(zhǎng)度計(jì)通過(guò)鎖緊桿安裝在支撐架上。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述直線微位移輸入、輸出光柵測(cè)量系統(tǒng)包括副工作臺(tái)、光電長(zhǎng)度計(jì)、夾緊座和直線步進(jìn)電機(jī)；所述副工作臺(tái)被安裝在第三直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)上的滑臺(tái)上，所述夾緊座固裝在副工作臺(tái)上，所述光電長(zhǎng)度計(jì)通過(guò)夾緊座水平安裝在副工作臺(tái)上， 所述直線步進(jìn)電機(jī)固裝在副工作臺(tái)上，其輸出端頂在光電長(zhǎng)度計(jì)的測(cè)桿頭上。本發(fā)明的技術(shù)方案通過(guò)將各種測(cè)量系統(tǒng)組合在一起使用，增加了測(cè)量機(jī)的通用性，使該測(cè)量機(jī)用途比較廣泛。而設(shè)置工作臺(tái)，以放置被測(cè)量物從而避免了測(cè)量物的安裝誤差，從而提高了測(cè)量精度。同時(shí)本發(fā)明采用光電軸角編碼器用于測(cè)量角位移，進(jìn)一步的提高了測(cè)量精度。本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在所寫的說(shuō)明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)
5施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中
圖1為本發(fā)明實(shí)施例所述的精密傳動(dòng)鏈光電測(cè)量機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1所示的精密傳動(dòng)鏈光電測(cè)量機(jī)的正視圖； 圖3為本發(fā)明實(shí)施例所述的精密傳動(dòng)鏈光電測(cè)量機(jī)的工作原理圖； 圖4為本發(fā)明實(shí)施例所述的測(cè)量數(shù)據(jù)處理與管理系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)。結(jié)合附圖，本發(fā)明實(shí)施例中附圖標(biāo)記如下
1-第一光電軸角位移編碼器；2-聯(lián)軸套；4-第一直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)；5-滾珠絲杠；6-第二固定架；7-第三固定架；8-第二直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)；10-第二光電軸角位移編碼器；11-編碼器座；13-聯(lián)軸節(jié)；14-第三直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)；17-副工作臺(tái)；18-光電長(zhǎng)度計(jì)；19-夾緊座；21-直線步進(jìn)電機(jī)；23-減速器座；24-法蘭盤；25-諧波減速器；26-電控箱A ； 27-稀土電機(jī)； 28-第一固定架；29-電機(jī)座；30-電控箱B ;31_ 第三光電軸角位移編碼器；32-軸承座； 33-電機(jī)座；35-連接彎板；36-伺服電機(jī)；37-光柵尺；39-滾珠套；40-絲連板；41-讀連板； 42-吊裝塊；47-千斤頂；48-基臺(tái)；49-墊板；50-理石臺(tái)；51-吊裝板；52- 滑塊；53-底座；54-鎖緊釘；55-超大量程長(zhǎng)度計(jì)；56-支撐架；57-立柱；58-鎖緊桿；59-數(shù)顯表組件； 61-表架；63-計(jì)算機(jī)；64-打印機(jī)。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。如圖1所示，精密傳動(dòng)鏈光電測(cè)量機(jī)，包括測(cè)量工作臺(tái)，角位移輸入、輸出光柵測(cè)量系統(tǒng)，角位移輸入、線位移輸出光柵測(cè)量系統(tǒng)，直線微位移輸入、輸出光柵測(cè)量系統(tǒng)，安裝誤差檢測(cè)系統(tǒng)和測(cè)量驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)；在測(cè)量工作臺(tái)基臺(tái)臺(tái)面上裝有相互平行的三組精密直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)，角位移輸入、線位移輸出光柵測(cè)量系統(tǒng)安裝在第一直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)上；角位移輸入、輸出光柵測(cè)量系統(tǒng)安裝在第二直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)上；直線微位移輸入、輸出光柵測(cè)量系統(tǒng)和安裝誤差檢測(cè)系統(tǒng)安裝在第三直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)上；測(cè)量驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)分別與角位移輸入、線位移輸出光柵測(cè)量系統(tǒng)和角位移輸入、輸出光柵測(cè)量系統(tǒng)電連接在一起。其中包括有測(cè)量數(shù)據(jù)處理與管理系統(tǒng)接受上述精密傳動(dòng)鏈光電測(cè)量機(jī)的測(cè)量數(shù)據(jù)，并對(duì)該測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理、顯示、分析和存儲(chǔ)。其中測(cè)量工作臺(tái)包括基臺(tái)、四個(gè)千斤頂、第一直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)、第二直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)和第三直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)，上述四個(gè)千斤頂分別安裝在基臺(tái)底部的四處凹槽上，第一直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)、第二直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)和第三直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)相互平行的安裝在基臺(tái)上。其中角位移輸入、輸出光柵測(cè)量系統(tǒng)包括第二光電軸角編碼器、減速器、稀土電機(jī)、3個(gè)固定架和第三光電軸角編碼器；第一固定架被通過(guò)4個(gè)緊固螺釘安裝在第二直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)上的第一個(gè)滑塊平面上，伺服電機(jī)座固裝在第一固定架上，稀土電機(jī)固裝在伺服電機(jī)座上；第二固定架和第三固定架分別被固裝在第二直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)上，減速器座則被剛性緊固在第二個(gè)固定架上，諧波減速器固裝在減速器座上；第二光電軸角編碼器通過(guò)法蘭盤固裝在第三個(gè)固定架上；稀土電機(jī)具有兩端軸頸均，其中一端通過(guò)彈性聯(lián)軸節(jié)連接在第三光電軸角編碼器的伸出軸上，另一端通過(guò)彈性聯(lián)軸節(jié)與諧波減速器的輸入端相連；第二光電軸角編碼器的伸出軸通過(guò)彈性聯(lián)軸節(jié)與諧波減速器的輸出端相連接。
其中角位移輸入、線位移輸出光柵測(cè)量系統(tǒng)包括滾珠絲杠、第一光電軸角編碼器、 伺服電機(jī)、光柵尺、滾珠套、絲連板、讀連板、三個(gè)吊裝塊、理石臺(tái)和墊板；滾珠絲杠的兩端分別裝在兩個(gè)軸承座中，兩個(gè)軸承座分別固裝在理石臺(tái)面上，理石臺(tái)被放置在基臺(tái)面上，理石臺(tái)和基臺(tái)之間安裝有調(diào)整理石臺(tái)與基臺(tái)的水平的兩塊墊板；伺服電機(jī)固裝在電機(jī)座上，電機(jī)座固裝在理石臺(tái)上，伺服電機(jī)的伸出軸通過(guò)聯(lián)軸節(jié)與滾珠絲杠的一端相連；滾珠絲杠的另一端通過(guò)聯(lián)軸節(jié)與第一光電軸角編碼器的伸出軸連接，第一光電軸角編碼器固裝在聯(lián)軸套上，聯(lián)軸套固裝在軸承座上；三塊吊裝塊固裝在理石臺(tái)面上，光柵尺通過(guò)吊裝塊被通過(guò)4 個(gè)緊固螺釘在與滾珠絲杠相平行的位置；第一直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)上的滑頭上裝有由絲連板和讀連板組成的連接組件，滾珠套與該連接組件剛性連接，該連接組件的另一端與光柵尺讀數(shù)頭剛性連接。其中安裝誤差檢測(cè)系統(tǒng)包括滑塊、超大量程光電長(zhǎng)度計(jì)、數(shù)顯表組件、表架、支撐架、立柱和鎖緊桿；滑塊安裝在第三直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)上，底座固裝在滑塊上，立柱旋轉(zhuǎn)在底座的螺孔內(nèi)，支撐架通過(guò)鎖緊桿緊固在立柱上，超大量程光電長(zhǎng)度計(jì)通過(guò)鎖緊桿安裝在支撐
1 ο直線微位移輸入、輸出光柵測(cè)量系統(tǒng)包括副工作臺(tái)、光電長(zhǎng)度計(jì)、夾緊座和直線步進(jìn)電機(jī)；副工作臺(tái)被安裝在第三直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)上的滑臺(tái)上，夾緊座固裝在副工作臺(tái)上，光電長(zhǎng)度計(jì)通過(guò)夾緊座水平安裝在副工作臺(tái)上，直線步進(jìn)電機(jī)固裝在副工作臺(tái)上，其輸出端頂在光電長(zhǎng)度計(jì)的測(cè)桿頭上。圖1所示，精密傳動(dòng)鏈光電測(cè)量機(jī)，包括主測(cè)量工作臺(tái)，角位移輸入、輸出光柵測(cè)量系統(tǒng)，角位移輸入、線位移輸出光柵測(cè)量系統(tǒng)，直線微位移輸入、輸出光柵測(cè)量系統(tǒng)，測(cè)量驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，測(cè)量數(shù)據(jù)處理與管理系統(tǒng)，安裝誤差檢測(cè)系統(tǒng)七部分組成。主測(cè)量工作臺(tái)包括基臺(tái)48、四個(gè)千斤頂47、第一直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)4、第二直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)8、第三直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)14。上述四個(gè)千斤頂分別安裝在基臺(tái)底部的四處凹槽上，三組直線導(dǎo)軌副以相互平行的位置安裝在基臺(tái)上。角位移輸入、輸出光柵測(cè)量系統(tǒng)包括編碼器座11、第二光電軸角編碼器10、聯(lián)軸節(jié)13、減速器座23、減速器(被測(cè)物》5、法蘭盤對(duì)>、稀土電機(jī)27、固定架觀、伺服電機(jī)座29、 第三光電軸角編碼器31。固定架共3個(gè)，第一個(gè)固定架觀被通過(guò)4個(gè)緊固螺釘在第二直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)8的第一個(gè)滑塊平面上，固定架兩側(cè)面均有2條長(zhǎng)形通槽，其作用是根據(jù)固定架所需位置移動(dòng)的需要，可由螺釘和基臺(tái)48基面預(yù)留的鑲嵌金屬螺孔將固定架緊固在基臺(tái)基面上。稀土電機(jī)27被緊固在伺服電機(jī)座四上，電機(jī)座被緊固在固定架上，諧波減速器(被測(cè)物)25通過(guò)螺釘被緊固在減速器座23上，減速器座則被剛性緊固在第二固定架6上，如上所述也由螺釘緊固在基臺(tái)基面上。稀土電機(jī)兩端軸頸均是伸出的結(jié)構(gòu)形式，其中一端通過(guò)彈性聯(lián)軸節(jié)13與第二光電軸角編碼器的伸出軸相連，另一端通過(guò)與上述相同的彈性聯(lián)軸節(jié)與諧波減速器(被測(cè)物)的輸入端相連。第二光電軸角編碼器10是角位移輸出測(cè)量基準(zhǔn)器，它通過(guò)法蘭盤M被緊固在第三固定架7上。該固定架由螺釘緊固在基臺(tái)基面上，第二光電軸角編碼器及固定架可在第二直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)8上往返移動(dòng)或被緊固在某一需要的位置上。第二光電軸角編碼器的伸出軸通過(guò)彈性聯(lián)軸節(jié)與諧波減速器的輸出端相連接。如上述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和安裝方法的優(yōu)點(diǎn)有其一，各組成部分均可在同一條直線導(dǎo)軌上移動(dòng)或被固定，能夠提高它們的直線性安裝精度；其二，便于被測(cè)物和各相關(guān)件的快捷定位、裝卸和調(diào)整，提高工作效率；其三，便于使用本測(cè)量機(jī)中的安裝誤差檢測(cè)系統(tǒng)，提高各相關(guān)聯(lián)部件的同心度，從而有效地減小安裝誤差。第二光電軸角編碼器和第三光電軸角編碼器均是高精度、高性能的傳感器，它們可以在德國(guó)購(gòu)得，也均是本廊坊萊格光電儀器公司生產(chǎn)的高新技術(shù)產(chǎn)品。上述選擇的兩臺(tái)編碼器主要技術(shù)參數(shù)相同，其編碼器的主光柵原始刻線數(shù)14400 對(duì)線/周 21600對(duì)線/周；輸出信號(hào)正余弦，測(cè)量準(zhǔn)確度士3" 士 1"；測(cè)量分辨率通過(guò)光柵采集細(xì)分卡細(xì)分后獲得，一般為1" 0.2"。本角位移量輸入、輸出光柵測(cè)量系統(tǒng)的工作原理如下，諧波減速器(被測(cè)物)由稀土電機(jī)驅(qū)動(dòng)，由于電機(jī)的兩軸端分別與減速器、 編碼器相連，諧波減速器的角位移輸入量θ 1的測(cè)量是由第三光電軸角編碼器和光柵采集
細(xì)分卡實(shí)現(xiàn)的，即線二巧^所，此式中Wl為編碼器主要光柵的角柵距，Nl為編碼器旋轉(zhuǎn)時(shí)
發(fā)出的脈沖數(shù)。上述減速器的輸出端與第二光電軸角編碼器相連，同理減速器的角位移輸
出量θ 2為咚二Wrl5C1W2,此式中W1為角柵距，i為減速器的傳動(dòng)比，Ν2為編碼器旋轉(zhuǎn)時(shí)
發(fā)出的脈沖數(shù)。再由計(jì)算機(jī)做K力x乂-KjiM.處理，即可得出諧波減速器的傳動(dòng)誤差值。當(dāng)上述機(jī)構(gòu)連續(xù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由計(jì)算機(jī)軟硬件處理、計(jì)算和分析后便可得到被測(cè)物傳動(dòng)的動(dòng)態(tài)誤差和性能。 角位移輸入、線位移輸出光柵測(cè)量系統(tǒng)包括第一光電軸角編碼器1、連軸套3、滾珠絲杠(被測(cè)物)5、電機(jī)座33、聯(lián)軸節(jié)13、伺服電機(jī)36、連接彎板35、光柵尺37、滾珠套39、 絲連板40、讀連板41、吊裝塊43、聯(lián)軸節(jié)13、理石臺(tái)50、墊板49、吊裝板51。滾珠絲杠5的兩端分別裝在兩個(gè)軸承座32中，這兩個(gè)軸承座分別通過(guò)螺釘被緊固在理石臺(tái)50面上，理石臺(tái)則被放置在基臺(tái)面上。這樣布局的好處是便于對(duì)更長(zhǎng)尺寸的被測(cè)物測(cè)量，而不需要增加基臺(tái)的外形尺寸和整機(jī)重量。理石臺(tái)和基臺(tái)之間安裝有兩塊墊板49，其作用是調(diào)整理石臺(tái)與基臺(tái)的水平。伺服電機(jī)通過(guò)螺釘安裝在電機(jī)座33上，電機(jī)座則通過(guò)螺釘被緊固在理石臺(tái)上，電機(jī)伸出軸通過(guò)聯(lián)軸節(jié)13與滾珠絲的一端相連。第一光電軸角編碼器通過(guò)螺釘a安裝在聯(lián)軸套3上，聯(lián)軸套被緊固在軸承座32上，第一光電軸角編碼器的伸出軸通過(guò)聯(lián)軸節(jié)與滾珠絲杠的另一端連接。與滾珠絲杠相平行的位置上裝有第一直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)4，直線導(dǎo)軌通過(guò)螺釘P安裝在理石臺(tái)面上。三塊吊裝塊43通過(guò)螺釘被緊固在理石臺(tái)面上，光柵尺37 通過(guò)吊裝塊被通過(guò)4個(gè)緊固螺釘在與滾珠絲杠相平行的位置。直線導(dǎo)軌的滑頭上裝有由絲連板40和讀連板41組成的連接組件，該連接組件的一端與滾珠絲杠滾珠套39剛性連接， 另一端與光柵尺讀數(shù)頭剛性連接。上述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有以下優(yōu)點(diǎn)其一，減小由安裝而產(chǎn)生的阿貝誤差；其二，當(dāng)光柵尺測(cè)量滾珠絲杠副的傳動(dòng)誤差時(shí)不受滾珠絲杠副空程誤差、運(yùn)動(dòng)發(fā)熱以及變形誤差的影響；其三，通過(guò)將本測(cè)量機(jī)上的安裝誤差檢測(cè)系統(tǒng)移置在第一直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)上來(lái)實(shí)現(xiàn)滾珠絲杠、第一直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)、光柵尺三者相互平行的安裝。該測(cè)量系統(tǒng)使用的第一光電軸角編碼器和光柵尺均是高精度、高性能的傳感器，它們可在德國(guó)購(gòu)得，也均是本廊坊萊格光電儀器公司出產(chǎn)的高新技術(shù)產(chǎn)品。其中光柵尺的主要技術(shù)參數(shù)為光柵密度100對(duì)線/mm和50對(duì)線/mm ；輸出信號(hào)正余弦；常用測(cè)量范圍0 IOOOmm ；最大量程 3010mm;準(zhǔn)確度士3 μ m/m ；高測(cè)量分辨率是通過(guò)光柵采集細(xì)分卡實(shí)現(xiàn)的，最小測(cè)量分辨率 O-Ium0光柵尺的作用是檢測(cè)滾動(dòng)絲杠副(被測(cè)物)的傳動(dòng)誤差。上述光柵采集細(xì)分卡在德國(guó)可購(gòu)到，它也是本廊坊萊格光電儀器公司出產(chǎn)的一種高新技術(shù)產(chǎn)品。第一光電軸角編碼器選用主要技術(shù)參數(shù)的依據(jù)是與光柵尺相一致。本角位移輸入、線位移輸出光柵測(cè)量系統(tǒng)
8的工作原理如下，滾動(dòng)絲杠(被測(cè)物)由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，絲杠旋轉(zhuǎn)使得絲杠上的滑塊產(chǎn)生線位移，與絲杠另一端相連的光電軸角編碼器將絲杠旋轉(zhuǎn)的角度量轉(zhuǎn)換成脈沖數(shù)P輸出，絲杠的螺距為h，光柵采集細(xì)分卡的細(xì)分?jǐn)?shù)為n，由Α/px 可知線位移輸出的最小分辨率，若有編碼器測(cè)量絲杠的旋轉(zhuǎn)周數(shù)N，則Ixfc為絲杠滑塊的線位移量。上述光柵尺的讀數(shù)頭與絲杠滑塊剛性相連，由光柵尺、細(xì)分卡組成的系統(tǒng)可以更準(zhǔn)確的測(cè)量出絲杠副的線位移量為WxH，此式中W是光柵尺的柵距，H為光柵尺讀數(shù)頭移動(dòng)后輸出的脈沖數(shù)，再由計(jì)算機(jī)做ΙΤχ//-Wxfc的數(shù)據(jù)處理，便可得出滾動(dòng)絲杠副的傳動(dòng)誤差值。當(dāng)上述機(jī)構(gòu)連續(xù)運(yùn)動(dòng)時(shí)由計(jì)算機(jī)軟硬件處理、計(jì)算、分析后便可得到被測(cè)物傳動(dòng)的動(dòng)態(tài)誤差和性能。直線微位移輸入、輸出光柵測(cè)量系統(tǒng)包括副工作臺(tái)17、光電長(zhǎng)度計(jì)18、夾緊座19、 直線步進(jìn)電機(jī)(被測(cè)物)21。副工作臺(tái)17被安裝在第三直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)14的滑臺(tái)上，光電長(zhǎng)度計(jì)通過(guò)緊固在副工作臺(tái)上的夾緊座19水平安裝，直線步進(jìn)電機(jī)21通過(guò)自身上的螺孔和螺釘被緊固在副工作臺(tái)上，直線步進(jìn)電機(jī)安裝時(shí)使其輸出端頂在光電長(zhǎng)度計(jì)的測(cè)桿頭上， 此測(cè)桿頭可以伸縮。上述光電長(zhǎng)度計(jì)可以在德國(guó)購(gòu)到，它也是本廊坊萊格光電儀器公司生產(chǎn)的一種高新技術(shù)產(chǎn)品。光電長(zhǎng)度計(jì)的主要技術(shù)參數(shù)量程0 50mm;準(zhǔn)確度士Iym 士 0. Ιμπι;系統(tǒng)分辨率0. Iym 0.01 μπι。直線微位移輸入、輸出光柵測(cè)量系統(tǒng)的工作原理如下，直線步進(jìn)電機(jī)(被測(cè)物)自身帶有驅(qū)動(dòng)器，當(dāng)計(jì)算機(jī)及插入式運(yùn)動(dòng)控制卡向驅(qū)動(dòng)器發(fā)出步進(jìn)指令時(shí)直線步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)生直線微位移，即發(fā)出輸入信號(hào)。若上述發(fā)出的步進(jìn)指令個(gè)
數(shù)為Ni，直線步進(jìn)電機(jī)軸的螺距為Hi，則直線步進(jìn)電機(jī)輸入的直線微位移量為Zi=A^xtfi
，與此同時(shí)定在電機(jī)軸上的光電長(zhǎng)度計(jì)便會(huì)產(chǎn)生輸出，若光電長(zhǎng)度計(jì)中主光柵的柵距為Wi，
光電長(zhǎng)度計(jì)移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的脈沖數(shù)Na，則直線步進(jìn)電機(jī)輸出的直線微位移量竹4 = ^凡，
再由計(jì)算機(jī)做巧χ·^-代數(shù)據(jù)處理，便可得出被測(cè)物直線步進(jìn)電機(jī)的傳動(dòng)誤差值。當(dāng)上述機(jī)構(gòu)連續(xù)運(yùn)動(dòng)時(shí)由計(jì)算機(jī)軟硬件處理、計(jì)算、分析后便可得到被測(cè)物傳動(dòng)的動(dòng)態(tài)誤差和性能。另外，對(duì)于自身不能產(chǎn)生輸入測(cè)量信號(hào)的被測(cè)物，如凸輪滑桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其測(cè)量時(shí)需要采用兩支光電長(zhǎng)度計(jì)，其中一支頂在凸輪邊緣的軌跡面上，產(chǎn)生被測(cè)物以非線性軌跡運(yùn)動(dòng)的輸入信號(hào)。另一只光電長(zhǎng)度計(jì)頂在滑桿頂端面上，產(chǎn)生被測(cè)物的輸出信號(hào)。上述凸輪滑桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)測(cè)量模式仍然是以線位移量輸入、輸出的傳動(dòng)鏈測(cè)量模式和原理。測(cè)量驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)包括伺服電機(jī)36的電控箱Α26、稀土電機(jī)27的電控箱Β30、裝于計(jì)算機(jī)63中的運(yùn)動(dòng)控制卡，它們均為市場(chǎng)上可購(gòu)到的常規(guī)產(chǎn)品。本系統(tǒng)的控制過(guò)程如圖 3所示，稀土電機(jī)及其電控箱用于測(cè)量諧波減速器(被測(cè)物)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)控制，伺服電機(jī)及其電控箱用于測(cè)量滾珠絲杠(被測(cè)物)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)控制，計(jì)算機(jī)及運(yùn)動(dòng)控制卡用于向直線步進(jìn)電機(jī)(被測(cè)物)發(fā)出定量的運(yùn)動(dòng)指令。測(cè)量數(shù)據(jù)處理與管理系統(tǒng)的作用是通過(guò)計(jì)算機(jī)軟硬件及外圍設(shè)備打印機(jī)64實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的采集、處理、顯示、分析和存儲(chǔ)。該系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)如圖3所示，由主控模塊、 數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)讀取模塊、數(shù)據(jù)分析處理模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊組成。光柵采集細(xì)分卡和運(yùn)動(dòng)控制卡是該系統(tǒng)的硬件支撐。安裝誤差檢測(cè)系統(tǒng)包括滑塊52、底座53、鎖緊釘Μ、超大量程光電長(zhǎng)度計(jì)55、支撐架56、立柱57、鎖緊桿58。安裝在導(dǎo)軌上的滑塊52是第三直線導(dǎo)軌14的附件，底座53通
9過(guò)螺釘緊固在滑塊上，立柱57通過(guò)自身的螺紋被緊固在底座的螺孔內(nèi)，支撐架56通過(guò)鎖緊桿58緊固在立柱上，超大量程光電長(zhǎng)度計(jì)通過(guò)鎖緊桿58安裝在支撐架上。本安裝誤差檢測(cè)系統(tǒng)的工作原理超大量程光電長(zhǎng)度計(jì)與數(shù)顯表組件59、表架61共同組成光柵數(shù)顯測(cè)量單元，如圖3所示，該單元的工作原理與上述光柵尺的測(cè)量原理相同，本安裝誤差檢測(cè)系統(tǒng)的作用如上述測(cè)量機(jī)特征中的內(nèi)容所述。該系統(tǒng)中使用的“數(shù)顯表組件”在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中易于購(gòu)到，“超大量程光電長(zhǎng)度計(jì)”在德國(guó)可購(gòu)到。本測(cè)量機(jī)作為一種多用途的大型測(cè)量設(shè)備，隨機(jī)備有重要附件是必須且重要的，其主要附件之一是四種量程的高精度光電長(zhǎng)度計(jì)， 其中量程200mm的1支，量程60mm的1支，量程IOmm的1支，量程5mm的1支，它們也是本廊坊開(kāi)發(fā)區(qū)萊格光電儀器有限公司生產(chǎn)的高新技術(shù)產(chǎn)品。其中通過(guò)4個(gè)緊固螺釘可以用焊接等其他剛性連接代替。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)
1、用途廣泛，實(shí)用性強(qiáng)，技術(shù)原理先進(jìn)。測(cè)量機(jī)可以測(cè)量以角位移量輸入、輸出，以角位移量輸入、以線位移量輸出，以線位移量輸入、輸出，以非線性運(yùn)動(dòng)軌跡輸入、以線位移量輸出精密傳動(dòng)鏈的動(dòng)態(tài)傳動(dòng)誤差和性能。2、測(cè)量準(zhǔn)確可靠，因?yàn)闇y(cè)量機(jī)采用的測(cè)量基準(zhǔn)器均為技術(shù)成熟先進(jìn)、高精度的光柵傳感器。業(yè)內(nèi)人士皆知光電軸角編碼器用于測(cè)量角位移，目前是全球最先進(jìn)、精度最高的測(cè)角傳感器；光柵式線性編碼器(即光柵尺和光電長(zhǎng)度計(jì))用于線位移測(cè)量，目前的測(cè)量準(zhǔn)確度僅次于激光干涉儀，在全球排第二位，而激光波長(zhǎng)受外界環(huán)境影響時(shí)波動(dòng)性較大，應(yīng)用條件復(fù)雜，不適用于本測(cè)量機(jī)。3、被測(cè)物裝卸、調(diào)整快捷，工作效率高，因?yàn)闇y(cè)量機(jī)采用了上述組合直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)和安裝誤差檢測(cè)系統(tǒng)。4、智能化程度高，測(cè)量功能強(qiáng)大，因?yàn)闇y(cè)量機(jī)采用了由插入式光柵采集細(xì)分卡、計(jì)算機(jī)軟硬件及打印機(jī)組成的測(cè)量數(shù)據(jù)處理與管理系統(tǒng)。最后應(yīng)說(shuō)明的是以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明， 盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。 凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種精密傳動(dòng)鏈光電測(cè)量機(jī)，包括測(cè)量工作臺(tái)，角位移輸入、輸出光柵測(cè)量系統(tǒng)，角位移輸入、線位移輸出光柵測(cè)量系統(tǒng)，直線微位移輸入、輸出光柵測(cè)量系統(tǒng)，安裝誤差檢測(cè)系統(tǒng)和測(cè)量驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)；其特征在于，在上述測(cè)量工作臺(tái)基臺(tái)臺(tái)面上裝有相互平行的三組精密直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)， 所述角位移輸入、線位移輸出光柵測(cè)量系統(tǒng)安裝在第一直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)上；所述角位移輸入、 輸出光柵測(cè)量系統(tǒng)安裝在第二直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)上；所述直線微位移輸入、輸出光柵測(cè)量系統(tǒng)和安裝誤差檢測(cè)系統(tǒng)安裝在第三直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)上；所述測(cè)量驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)分別與角位移輸入、線位移輸出光柵測(cè)量系統(tǒng)和角位移輸入、輸出光柵測(cè)量系統(tǒng)電連接在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精密傳動(dòng)鏈光電測(cè)量機(jī)，其特征在于，還包括有測(cè)量數(shù)據(jù)處理與管理系統(tǒng)接受上述精密傳動(dòng)鏈光電測(cè)量機(jī)的測(cè)量數(shù)據(jù)，并對(duì)該測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理、顯示、分析和存儲(chǔ)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的精密傳動(dòng)鏈光電測(cè)量機(jī)，其特征在于，所述測(cè)量工作臺(tái)包括基臺(tái)、四個(gè)千斤頂、第一直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)、第二直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)和第三直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)，上述四個(gè)千斤頂分別安裝在基臺(tái)底部的四處凹槽上，第一直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)、第二直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)和第三直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)相互平行的安裝在基臺(tái)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的精密傳動(dòng)鏈光電測(cè)量機(jī)，其特征在于，所述角位移輸入、 輸出光柵測(cè)量系統(tǒng)包括第二光電軸角編碼器、減速器、稀土電機(jī)、3個(gè)固定架和第三光電軸角編碼器；第一固定架被剛性安裝在第二直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)上的第一個(gè)滑塊平面上，所述伺服電機(jī)座固裝在第一固定架上，所述稀土電機(jī)固裝在伺服電機(jī)座上；第二固定架和第三固定架分別被固裝在第二直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)上，所述減速器座則被剛性緊固在第二個(gè)固定架上，所述諧波減速器固裝在減速器座上；所述第二光電軸角編碼器通過(guò)法蘭盤固裝在第三個(gè)固定架上；所述稀土電機(jī)具有兩端軸頸均，其中一端通過(guò)彈性聯(lián)軸節(jié)連接在第三光電軸角編碼器的伸出軸上，另一端通過(guò)彈性聯(lián)軸節(jié)與諧波減速器的輸入端相連；所述第二光電軸角編碼器的伸出軸通過(guò)彈性聯(lián)軸節(jié)與諧波減速器的輸出端相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的精密傳動(dòng)鏈光電測(cè)量機(jī)，其特征在于，所述角位移輸入、 線位移輸出光柵測(cè)量系統(tǒng)包括滾珠絲杠、第一光電軸角編碼器、伺服電機(jī)、光柵尺、滾珠套、 絲連板、讀連板、三個(gè)吊裝塊、理石臺(tái)和墊板；所述滾珠絲杠的兩端分別裝在兩個(gè)軸承座中， 所述兩個(gè)軸承座分別固裝在理石臺(tái)面上，理石臺(tái)被放置在基臺(tái)面上，理石臺(tái)和基臺(tái)之間安裝有調(diào)整理石臺(tái)與基臺(tái)的水平的兩塊墊板；所述伺服電機(jī)固裝在電機(jī)座上，電機(jī)座固裝在理石臺(tái)上，伺服電機(jī)的伸出軸通過(guò)聯(lián)軸節(jié)與滾珠絲杠的一端相連；所述滾珠絲杠的另一端通過(guò)聯(lián)軸節(jié)與第一光電軸角編碼器的伸出軸連接，所述第一光電軸角編碼器固裝在聯(lián)軸套上，聯(lián)軸套固裝在軸承座上；所述三塊吊裝塊固裝在理石臺(tái)面上，光柵尺通過(guò)吊裝塊被剛性安裝在與滾珠絲杠相平行的位置；所述第一直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)上的滑頭上裝有由絲連板和讀連板組成的連接組件，所述滾珠套與該連接組件剛性連接，該連接組件的另一端與光柵尺讀數(shù)頭剛性連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的精密傳動(dòng)鏈光電測(cè)量機(jī)，其特征在于，所述安裝誤差檢測(cè)系統(tǒng)包括滑塊、超大量程光電長(zhǎng)度計(jì)、數(shù)顯表組件、表架、支撐架、立柱和鎖緊桿；所述滑塊安裝在第三直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)上，所述底座固裝在滑塊上，所述立柱旋轉(zhuǎn)在底座的螺孔內(nèi)，所述支撐架通過(guò)鎖緊桿緊固在立柱上，所述超大量程光電長(zhǎng)度計(jì)通過(guò)鎖緊桿安裝在支撐架上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的精密傳動(dòng)鏈光電測(cè)量機(jī)，其特征在于，所述直線微位移輸入、輸出光柵測(cè)量系統(tǒng)包括副工作臺(tái)、光電長(zhǎng)度計(jì)、夾緊座和直線步進(jìn)電機(jī)；所述副工作臺(tái)被安裝在第三直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)上的滑臺(tái)上，所述夾緊座固裝在副工作臺(tái)上，所述光電長(zhǎng)度計(jì)通過(guò)夾緊座水平安裝在副工作臺(tái)上，所述直線步進(jìn)電機(jī)固裝在副工作臺(tái)上，其輸出端頂在光電長(zhǎng)度計(jì)的測(cè)桿頭上。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種精密傳動(dòng)鏈光電測(cè)量機(jī)，包括測(cè)量工作臺(tái)，角位移輸入、輸出光柵測(cè)量系統(tǒng)，角位移輸入、線位移輸出光柵測(cè)量系統(tǒng)，直線微位移輸入、輸出光柵測(cè)量系統(tǒng)，安裝誤差檢測(cè)系統(tǒng)和測(cè)量驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)；在上述測(cè)量工作臺(tái)基臺(tái)臺(tái)面上裝有相互平行的三組精密直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)，所述角位移輸入、線位移輸出光柵測(cè)量系統(tǒng)安裝在第一直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)上；所述角位移輸入、輸出光柵測(cè)量系統(tǒng)安裝在第二直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)上；所述直線微位移輸入、輸出光柵測(cè)量系統(tǒng)和安裝誤差檢測(cè)系統(tǒng)安裝在第三直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)上；所述測(cè)量驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)分別與角位移輸入、線位移輸出光柵測(cè)量系統(tǒng)和角位移輸入、輸出光柵測(cè)量系統(tǒng)電連接在一起。以實(shí)現(xiàn)用途廣泛，測(cè)量精度高的目的。
文檔編號(hào)G01M13/02GK102353539SQ20111030717
公開(kāi)日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月11日
發(fā)明者史淑華, 張一鋼, 李國(guó)洪, 王曉, 許興智, 高峰 申請(qǐng)人:廊坊開(kāi)發(fā)區(qū)萊格光電儀器有限公司