專利名稱：基于步進(jìn)電機(jī)的量塊自動(dòng)檢定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種量塊自動(dòng)檢定裝置，特別是涉及一種由計(jì)算機(jī)和單片機(jī)控制的基 于步進(jìn)電機(jī)的量塊自動(dòng)檢定裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的二等量塊檢定裝置是指用二等量塊作標(biāo)準(zhǔn)，通過烏式干涉儀、光學(xué)計(jì)或其 它類型的比較儀來檢定三等量塊的全套裝置。目前大多數(shù)計(jì)量機(jī)構(gòu)用的接觸式干涉儀，是 以光波干涉原理為基礎(chǔ)，將微小尺寸變化轉(zhuǎn)換成干涉條紋的移動(dòng)和測量的方法。這種方法 存在以下不足(1)手動(dòng)移動(dòng)量塊，更換不同的測量點(diǎn)，容易帶來溫度變化，影響測量精度， 而且量塊受力不均勻，表面容易產(chǎn)生劃痕，影響量塊的使用壽命；(2)只能進(jìn)行“一對(duì)一”的 測量，即一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)塊對(duì)應(yīng)一個(gè)被檢量塊，這樣大大限制了檢定效率的提高，而且需要大量的 標(biāo)準(zhǔn)量塊，增加計(jì)量成本；(3)由于只使用一個(gè)測頭，測量的是點(diǎn)到面的距離，不能完全符 合JJG_146-2003中對(duì)量塊長度的定義(量塊一個(gè)測量面上的任意點(diǎn)到與其相對(duì)的另一個(gè) 測量面相研合的輔助體表面之間的垂直距離)；(4)人工方式估讀測量數(shù)據(jù)，容易產(chǎn)生誤 差，手動(dòng)記錄參數(shù)，對(duì)量塊進(jìn)行評(píng)定，工作量大，且對(duì)測量人員的技能要求較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種通過步進(jìn)電機(jī)更換測量點(diǎn)、雙測頭實(shí)現(xiàn) “點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”、“一對(duì)多”測量，并附加溫度補(bǔ)償修正偏差的基于步進(jìn)電機(jī)的量塊自動(dòng)檢定裝置。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種基于步進(jìn)電機(jī)的量塊自動(dòng)檢定裝置，包括有計(jì) 算機(jī)、激光干涉儀、溫度傳感器、處理電路、步進(jìn)電機(jī)單元、載有被測量塊和標(biāo)準(zhǔn)塊的測量工 作臺(tái)以及電感測頭，其中，所述的處理電路與計(jì)算機(jī)相連接，所述的步進(jìn)電機(jī)單元的輸入端 連接處理電路，輸出端連接測量工作臺(tái)用于驅(qū)動(dòng)測量工作臺(tái)，所述的激光干涉儀和電感測 頭分別夾持在測量工作臺(tái)上，用于對(duì)被測量塊的檢測，其中的激光干涉儀與計(jì)算機(jī)相連將 所測信號(hào)送入計(jì)算機(jī)，電感測頭與處理電路相連將所測信號(hào)送入處理電路；所述的溫度傳 感器設(shè)置在測量工作臺(tái)上的被測量塊上，并與處理電路相連將被測量塊的溫度送入處理電 路。所述的激光干涉儀包括有激光干涉儀電氣箱和用于夾持在測量工作臺(tái)上的激光 干涉儀測頭。所述的處理電路包括有單片機(jī)，分別與單片機(jī)相連的溫度傳感電路、微位移處理 電路、RS232通信接口和步進(jìn)電機(jī)控制接口。所述的微位移處理電路包括有依次連接的集成處理電路、放大調(diào)理電路和AD轉(zhuǎn) 換電路。所述的步進(jìn)電機(jī)單元包括有與處理電路相連的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)，以及由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的用于驅(qū)動(dòng)測量工作臺(tái)的步進(jìn)電機(jī)移動(dòng)平臺(tái)。所述的測量工作臺(tái)包括有門形框架，設(shè)置在門形框架下端的測量平臺(tái)，一端被支撐在測量平臺(tái)上面另一端固定在步進(jìn)電機(jī)單元上的用于放置被測量塊的鋼板，以及V型軌 道和沿V型軌道上下移動(dòng)的用于支撐激光干涉儀測頭的支撐架，所述的V型軌道通過搖桿 懸掛在門形框架內(nèi)的中部，所述的搖桿的一端連接V型軌道，另一端貫穿門形框架的頂端 連接搖柄，所述的支撐架與測量平臺(tái)對(duì)應(yīng)設(shè)置。所述的測量平臺(tái)形成有縱向貫通孔，所述的電感測頭貫穿測量平臺(tái)的貫通孔用于 測量被測量塊。
所述的鋼板在對(duì)應(yīng)于測量平臺(tái)處并排開有標(biāo)準(zhǔn)量塊槽和被檢量塊槽，在對(duì)應(yīng)步進(jìn) 電機(jī)單元中的步進(jìn)電機(jī)移動(dòng)平臺(tái)處開有用于與步進(jìn)電機(jī)移動(dòng)平臺(tái)固定的螺絲孔。本發(fā)明的基于步進(jìn)電機(jī)的量塊自動(dòng)檢定裝置，在懸臂梁機(jī)械結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，以德 國SIOS公司的LM20激光干涉儀測頭為上測頭，以瑞士 TESA公司的GT22HP電感測頭為下 測頭，卓力漢光公司TSA50-C型二維步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)量塊移動(dòng)更換5個(gè)測量點(diǎn)，通過MSP430 單片機(jī)處理下測頭位移信號(hào)和控制步進(jìn)電機(jī)工作，將量塊表面溫度和下測頭的微位移變化 傳到計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)上下測頭的上下移動(dòng)及步進(jìn)電機(jī)的啟停，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化檢定 量塊的需求。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了“一對(duì)多”，“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”的檢定方法，降低了成本；實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)更換 測量點(diǎn)、自動(dòng)進(jìn)行溫度補(bǔ)償和自動(dòng)處理數(shù)據(jù)，提高了測量效率并且可以減小人為因素對(duì)測 量過程的影響。


圖1是本發(fā)明的基于步進(jìn)電機(jī)的量塊自動(dòng)檢定裝置總體構(gòu)成框圖；圖2是本發(fā)明的基于步進(jìn)電機(jī)的量塊自動(dòng)檢定裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是步進(jìn)電機(jī)所加載的鋼板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明中的處理電路構(gòu)成框圖；圖5是本發(fā)明中量塊自動(dòng)檢定系統(tǒng)軟件采用的功能模塊組成圖；圖6是本發(fā)明中溫度傳感電路原理圖；圖7是本發(fā)明中微位移處理電路框圖；圖8是微位移處理電路的AD698集成處理模塊電路原理圖；圖9是微位移處理電路的信號(hào)調(diào)理模塊電路原理圖；圖10是微位移處理電路的片外24位AD轉(zhuǎn)換模塊；圖11是MSP430單片機(jī)與計(jì)算機(jī)的串口通信接口電路原理圖；圖12是本發(fā)明中MSP430單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)模塊的接口電路原理圖。其中1 計(jì)算機(jī)2 激光干涉儀3 溫度傳感器4 處理電路5:步進(jìn)電機(jī)單元6:測量工作臺(tái)7:電感測頭8:步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器9 步進(jìn)電機(jī)10 步進(jìn)電機(jī)移動(dòng)平臺(tái)11 標(biāo)準(zhǔn)量塊和被檢量塊12 =V形軌道13 搖柄14 測量平臺(tái)15 支撐架I6 搖桿
17 鋼板18 標(biāo)準(zhǔn)量塊槽19 被檢量塊槽20 螺絲孔21 單片機(jī)22:RS232通信接口
23:步進(jìn)電機(jī)控制接口24:微位移處理電路25 溫度傳感電路26 激光干涉儀電氣箱27 激光干涉儀測頭28 集成處理電路29:放大調(diào)理電路30:AD轉(zhuǎn)換電路31:門形框架
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖給出具體實(shí)施例，進(jìn)一步說明本發(fā)明的基于步進(jìn)電機(jī)的量塊自動(dòng)檢 定裝置是如何實(shí)現(xiàn)的。如圖1所示，本發(fā)明的基于步進(jìn)電機(jī)的量塊自動(dòng)檢定裝置，包括有計(jì)算機(jī)1、激光 干涉儀2、溫度傳感器3、處理電路4、步進(jìn)電機(jī)單元5、載有被測量塊和標(biāo)準(zhǔn)塊的測量工作臺(tái) 6以及電感測頭7，其中，所述的處理電路4通過RS232與計(jì)算機(jī)1相連接，所述的步進(jìn)電機(jī) 單元5的輸入端連接控制步進(jìn)電機(jī)工作的處理電路4，輸出端連接測量工作臺(tái)6用于驅(qū)動(dòng)測 量工作臺(tái)6，所述的激光干涉儀2和電感測頭7分別夾持在測量工作臺(tái)6上，用于對(duì)被測量 塊的檢測，其中的激光干涉儀2與計(jì)算機(jī)1相連將所測信號(hào)送入計(jì)算機(jī)1，電感測頭7與處 理電路4相連將所測信號(hào)送入處理電路4 ；所述的溫度傳感器3設(shè)置在測量工作臺(tái)6上的 被測量塊上，并與處理電路4相連將被測量塊的溫度送入處理電路4。如圖2所示，所述的激光干涉儀2采用型號(hào)為LM20的激光干涉儀，包括有激光干 涉儀電氣箱26和用于夾持在測量工作臺(tái)6上的激光干涉儀測頭27。激光干涉儀電氣箱26 負(fù)責(zé)將量塊長度變化量、溫度、大氣壓等參數(shù)采集、處理后傳遞到計(jì)算機(jī)1。激光干涉儀測頭 和型號(hào)為GT22HP的電感測頭7配合，可以實(shí)現(xiàn)“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”測量。由于LM20激光干涉儀測頭 伸長18mm時(shí)，由電子內(nèi)差所帶來的誤差不超過士3nm，所以可以用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)量塊來檢定一 組被檢量塊，即進(jìn)行“一對(duì)多“的測量。所述的GT22HP電感測頭7，負(fù)責(zé)采集量塊下表面到測量零點(diǎn)的微小位移變化，微 小信號(hào)送往處理電路進(jìn)行處理。所述的型號(hào)為PT100的溫度傳感器，捕獲兩路溫度變化信號(hào)，其中一路是測量標(biāo) 準(zhǔn)量塊表面溫度信號(hào)，另一路是測量被檢量塊表面溫度信號(hào)，并送往處理電路進(jìn)行處理。所述的步進(jìn)電機(jī)單元5包括有與處理電路4相連的由雷賽公司生產(chǎn)的型號(hào)為 MA335B的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器8，由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器8驅(qū)動(dòng)的由卓力漢光公司生產(chǎn)的TSA50-C 型二維步進(jìn)電機(jī)9，以及由步進(jìn)電機(jī)9驅(qū)動(dòng)的用于驅(qū)動(dòng)測量工作臺(tái)6的步進(jìn)電機(jī)移動(dòng)平臺(tái) 10。所述的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器8是用來提高功率，進(jìn)行脈沖分配，保證步進(jìn)電機(jī)正常工 作。二維步進(jìn)電機(jī)9是用來保證量塊在一個(gè)平面內(nèi)順暢移動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)移動(dòng)平臺(tái)10上邊 需要裝載著帶有量塊槽的鋼板17，用來移動(dòng)量塊。所述的測量工作臺(tái)6包括有門形框架31，設(shè)置在門形框架31下端的測量平臺(tái) 14，一端被支撐在測量平臺(tái)14上面另一端固定在步進(jìn)電機(jī)單元5中的步進(jìn)電機(jī)移動(dòng)平臺(tái)10上的用于放置被測量塊的鋼板17，以及V型軌道12和沿V型軌道12上下移動(dòng)的用于支撐 激光干涉儀測頭27的支撐架15，所述的V型軌道12通過搖桿16懸掛在門形框架31內(nèi)的 中部，所述的搖桿16的一端連接V型軌道12，另一端貫穿門形框架31的頂端連接搖柄13， 所述的支撐架15與測量平臺(tái)14對(duì)應(yīng)設(shè)置。所述的測量平臺(tái)14形成有縱向貫通孔，所述的電感測頭7貫穿測量平臺(tái)14的貫 通孔用于測量被測量塊。具體地，先在步進(jìn)電機(jī)移動(dòng)平臺(tái)10上用四個(gè)螺絲固定一個(gè)鋼板17，伸向測量工作 臺(tái)6下部的一個(gè)測量平臺(tái)14上，鋼板17的底面與測量平臺(tái)14距離很近但不接觸；裝載標(biāo) 準(zhǔn)量塊和被檢量塊11時(shí)，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)搖柄13，搖桿16轉(zhuǎn)動(dòng)抬升支撐架15沿V形軌道12移 動(dòng)一段距離，將選定好的的標(biāo)準(zhǔn)量塊和被檢量塊分別放進(jìn)步進(jìn)電機(jī)加載鋼板17上的標(biāo)準(zhǔn) 量塊槽18和被檢量塊槽19中，然后逆向旋轉(zhuǎn)搖柄，使上端的激光干涉儀測頭27完全伸長 后能接觸到量塊的上表面。下端的電感測頭7稍微露出測量平臺(tái)0. 3 μ m，與量塊下表面接 觸；計(jì)算機(jī)發(fā)送指令，處理電路4控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器8工作，驅(qū)動(dòng)二維步進(jìn)電機(jī)9復(fù)位到 達(dá)第一個(gè)測量點(diǎn)，測量時(shí)，計(jì)算機(jī)控制軟件對(duì)激光干涉電氣箱26發(fā)送指令，啟動(dòng)上端的激 光干涉儀測頭27內(nèi)部的馬達(dá)，驅(qū)動(dòng)測頭測桿上下移動(dòng)，以便和量塊充分接觸，LM20激光干 涉電氣箱發(fā)出He-Ne激光，經(jīng)過光纖傳送到激光干涉儀測頭，該測頭基于麥克爾遜干涉原 理制成，它將激光干涉儀測頭27移動(dòng)帶來的光信號(hào)的變化通過信號(hào)線傳至激光干涉儀電 氣箱26，在其內(nèi)部經(jīng)光電探測器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，進(jìn)行電子細(xì)分后分辨力能達(dá)到lnm，還能夠 對(duì)測頭的移動(dòng)方向進(jìn)行判斷，對(duì)由溫度變化帶來的波長的變化進(jìn)行自動(dòng)校正，對(duì)由溫度和 大氣壓帶來的測量誤差進(jìn)行補(bǔ)償。激光干涉儀電氣箱26直接溯源到“米”的定義，測量不 確定度為lOnm，完全可以滿足新二等量塊檢定新三等量塊的要求。下端的電感測頭7是基 于電感變化的為高精度微位移測頭，分辨力能達(dá)到lOnm，測量時(shí)單片機(jī)處理電路會(huì)將電感 測頭7伸縮所產(chǎn)生的電感量變化轉(zhuǎn)換為位移量變化，通過串口通信，將位移量傳至計(jì)算機(jī) 存儲(chǔ)和后續(xù)處理。在第1個(gè)測量點(diǎn)，即標(biāo)準(zhǔn)量塊的測量點(diǎn)時(shí)，上下測頭的數(shù)據(jù)都被置“0”，第 2個(gè)到第5個(gè)測量點(diǎn)均在被檢量塊上，步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)量塊到達(dá)設(shè)定的位置，得到的數(shù)值是被 檢量塊與標(biāo)準(zhǔn)量塊的比較值。其中第2個(gè)測量值主要用來判定等，其它四個(gè)測量值是用來 判定級(jí)。所有數(shù)據(jù)在量塊自動(dòng)檢定系統(tǒng)軟件中計(jì)算處現(xiàn)，計(jì)算機(jī)1自動(dòng)給出量塊的評(píng)定等 級(jí)，打印檢定記錄及證書，完成量塊的識(shí)別、檢定、報(bào)告的全過程。如圖3所示，所述的鋼板20在對(duì)應(yīng)于測量平臺(tái)14處并排開有標(biāo)準(zhǔn)量塊槽18和被 檢量塊槽19，在對(duì)應(yīng)步進(jìn)電機(jī)單元5中的步進(jìn)電機(jī)移動(dòng)平臺(tái)10處開有用于與步進(jìn)電機(jī)移動(dòng) 平臺(tái)10固定的螺絲孔20。鋼板17通過四個(gè)螺絲固定在步進(jìn)電機(jī)移動(dòng)平臺(tái)上。步進(jìn)電機(jī)帶 動(dòng)鋼板用來推動(dòng)量塊移動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)測量點(diǎn)時(shí)，量塊上表面正對(duì)LM20激光干涉儀測頭，下表 面能接觸到下端的GT22HP電感測頭7。如圖4所示，所述的處理電路4，負(fù)責(zé)采集兩路溫度信號(hào)，采集GT22HP電感測頭 7的信號(hào)，向步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器8發(fā)送脈沖和控制命令，并和計(jì)算機(jī)1通信。包括有型號(hào)為 MSP430的單片機(jī)21，分別與單片機(jī)21相連的溫度傳感電路25、微位移處理電路24、RS232 通信接口 22和步進(jìn)電機(jī)控制接口 23。所述的溫度傳感處理電路用來提取兩路溫度信號(hào)，微 位移處理電路用來提取GT22HP電感測頭所感觸到的被檢量塊下表面相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)量塊下表 面長度的比較值。RS232通信接口負(fù)責(zé)單片機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的通信。步進(jìn)電機(jī)通信接口負(fù)責(zé)產(chǎn)生兩路方向控制信號(hào)和兩路脈沖信號(hào)。如圖5所示，本發(fā)明的基于步進(jìn)電機(jī)的量塊自動(dòng)檢定裝置，所述的計(jì)算機(jī)裝配有 為本測量系統(tǒng)專門制作的量塊自動(dòng)檢定系統(tǒng)軟件，計(jì)算機(jī)控制軟件是配合二維步進(jìn)電機(jī) 移動(dòng)量塊更換測量點(diǎn)的量塊自動(dòng)檢定為目的進(jìn)行設(shè)計(jì)編寫的，軟件具有良好交互特性的界 面，功能齊全，運(yùn)行流暢，也可與網(wǎng)絡(luò)上的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)相聯(lián)接。它有新建任務(wù)、上測頭控制、下 測頭控制、步進(jìn)電機(jī)控制、實(shí)時(shí)顯示、數(shù)據(jù)處理、打印證書、不確定度分析、測量控制九個(gè)模 塊功能。本軟件是用Delphi7.0軟件開發(fā)的專用于量塊檢定控制軟件，適合在WinXP/ Win2000/Vista系統(tǒng)中運(yùn)行，具有實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)、自動(dòng)評(píng)定量塊等級(jí)、打印檢定證書等功能。 軟件能協(xié)調(diào)在不同測量點(diǎn)時(shí)上下測頭的伸縮，步進(jìn)電機(jī)移動(dòng)量塊時(shí)的啟停，控制MSP430單 片機(jī)對(duì)溫度信號(hào)和下測頭微位移信號(hào)的采集。實(shí)現(xiàn)對(duì)測量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與實(shí)時(shí)顯示、測試報(bào) 告的自動(dòng)生成和按可編輯的模板打印、測試任務(wù)的分類查詢、檢測幫助等，軟件可預(yù)先輸入 精度等級(jí)和公差值，計(jì)算機(jī)自動(dòng)給出量塊的評(píng)定等級(jí)，實(shí)現(xiàn)了量塊的自動(dòng)檢定。如圖6所示，所述的兩路溫度傳感處理電路用兩個(gè)PT100電阻來感應(yīng)外界溫度變 化，先搭建兩個(gè)電路橋，然后將PT100電阻分得的電壓信號(hào)和100歐姆固定阻值電阻的分壓 信號(hào)傳送到多路選擇器⑶4052B，由MSP430單片機(jī)的P4. 0和P4. 1管腳控制將兩組電壓信 號(hào)(ΙΝ0+、INO-和mi+、IN1-)的一組選通，然后將兩路信號(hào)電壓差經(jīng)可調(diào)放大器AD620放 大后送往MSP430單片機(jī)的片內(nèi)12位AD進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理后轉(zhuǎn)換成溫度值，JP4插座中 的的四個(gè)插針用于連接兩個(gè)鉬電阻的兩端，INO+和AGND之間接一個(gè)，INl+和AGND之間接 另一個(gè)。如圖7所示，所述的微位移處理電路24包括有依次串聯(lián)的集成處理電路28、放大 調(diào)理電路29和AD轉(zhuǎn)換電路30。如圖8所示，所述的集成處理電路，包括有型號(hào)為AD698的集成芯片，工作原理是 AD698集成芯片本身產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)頻、穩(wěn)幅的正弦波信號(hào)，其功能是給電感測頭提供激勵(lì)，電 感測頭亦會(huì)產(chǎn)生一個(gè)正弦波，它所反映出測頭的伸縮發(fā)生微小變化，再經(jīng)放大、濾波后，在 所選的量程范圍內(nèi)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)+5V -5V的直流電壓信號(hào)。J703的幾個(gè)插針，SIN+接電感 測頭的正輸入端，SIN-接電感測頭的負(fù)輸入端，SOUT接電感測頭的輸出端。如圖9所示，所述的放大調(diào)理電路是將集成處理電路中的AD698集成芯片所產(chǎn)生 的+5V -5V直流信號(hào)經(jīng)0P07運(yùn)算放大器先縮小1倍，然后用減法電路將其轉(zhuǎn)換為-5V 0V，再反向縮放到2. 5V OV之間送往AD處理，后邊兩個(gè)穩(wěn)壓管是過壓保護(hù)電路，防止輸出 電壓超過3. 3V，燒毀后邊的AD芯片。如圖10所示，所述的AD轉(zhuǎn)換電路是將放大調(diào)理電路所產(chǎn)生的2. 5V OV電壓信 號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并傳送到MSP430單片機(jī)中，再還原成位移變化量。如圖11所示，所述的RS232通信接口電路是解決MSP430單片機(jī)與計(jì)算機(jī)接口的 電壓不匹配問題，可以保證通信正常進(jìn)行，一方面可以用來由MSP430單片機(jī)向計(jì)算機(jī)傳送 溫度、GT22HP電感測頭位移變化信號(hào)，另一方面可以用來由計(jì)算機(jī)向單片機(jī)發(fā)送控制步進(jìn) 電機(jī)啟停命令、開始采集溫度和位移指令。如圖12所示，所述的步進(jìn)電機(jī)控制接口是向步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器發(fā)送兩路方向信號(hào) DIRl (和MSP430單片機(jī)P2. 0 口連接)、DIR2 (和MSP430單片機(jī)P2. 2 口連接)和兩路脈沖信號(hào)PULl (和MSP430單片機(jī)P2. 1 口連接)、PUL2 (和MSP430單片機(jī)P2. 3口連接)，MSP430 單片機(jī)管腳的高低可以控制二維步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向。脈沖范圍在IOOHZ IOKHZ之間， 而且在啟動(dòng)和停止瞬間采用變加速啟動(dòng)和變減速度停止，防止急速啟停給電機(jī)帶來損壞。
權(quán)利要求
一種基于步進(jìn)電機(jī)的量塊自動(dòng)檢定裝置，其特征在于，包括有計(jì)算機(jī)(1)、激光干涉儀(2)、溫度傳感器(3)、處理電路(4)、步進(jìn)電機(jī)單元(5)、載有被測量塊和標(biāo)準(zhǔn)塊的測量工作臺(tái)(6)以及電感測頭(7)，其中，所述的處理電路(4)與計(jì)算機(jī)(1)相連接，所述的步進(jìn)電機(jī)單元(5)的輸入端連接處理電路(4)，輸出端連接測量工作臺(tái)(6)用于驅(qū)動(dòng)測量工作臺(tái)(6)，所述的激光干涉儀(2)和電感測頭(7)分別夾持在測量工作臺(tái)(6)上，用于對(duì)被測量塊的檢測，其中的激光干涉儀(2)與計(jì)算機(jī)(1)相連將所測信號(hào)送入計(jì)算機(jī)(1)，電感測頭(7)與處理電路(4)相連將所測信號(hào)送入處理電路(4)；所述的溫度傳感器(3)設(shè)置在測量工作臺(tái)(6)上的被測量塊上，并與處理電路(4)相連將被測量塊的溫度送入處理電路(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于步進(jìn)電機(jī)的量塊自動(dòng)檢定裝置，其特征在于，所述的激 光干涉儀(2)包括有激光干涉儀電氣箱(26)和用于夾持在測量工作臺(tái)(6)上的激光干涉 儀測頭(27)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于步進(jìn)電機(jī)的最塊自動(dòng)檢定裝置，其特征在于，所述的處 理電路(4)包括有單片機(jī)(21)，分別與單片機(jī)(21)相連的溫度傳感電路(25)、微位移處理 電路(24)、RS232通信接口 (22)和步進(jìn)電機(jī)控制接口(23)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于步進(jìn)電機(jī)的量塊自動(dòng)檢定裝置，其特征在于，所述的微 位移處理電路(24)包括有依次連接的集成處理電路(28)、放大調(diào)理電路(29)和AD轉(zhuǎn)換電 路(30)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于步進(jìn)電機(jī)的量塊自動(dòng)檢定裝置，其特征在于，所述的步 進(jìn)電機(jī)單元(5)包括有與處理電路(4)相連的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(8)，由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(8) 驅(qū)動(dòng)的由步進(jìn)電機(jī)(9)，以及由步進(jìn)電機(jī)(9)驅(qū)動(dòng)的用于驅(qū)動(dòng)測量工作臺(tái)(6)的步進(jìn)電機(jī)移 動(dòng)平臺(tái)(10)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于步進(jìn)電機(jī)的量塊自動(dòng)檢定裝置，其特征在于，所述的測 量工作臺(tái)(6)包括有門形框架(31)，設(shè)置在門形框架(31)下端的測量平臺(tái)(14)，一端被 支撐在測量平臺(tái)(14)上面另一端固定在步進(jìn)電機(jī)單元(5)上的用于放置被測量塊的鋼板 (17)，以及V型軌道(12)和沿V型軌道(12)上下移動(dòng)的用于支撐激光干涉儀測頭(27)的 支撐架(15)，所述的V型軌道(12)通過搖桿(16)懸掛在門形框架(31)內(nèi)的中部，所述的 搖桿(16)的一端連接V型軌道(12)，另一端貫穿門形框架(31)的頂端連接搖柄(13)，所 述的支撐架(15)與測量平臺(tái)(14)對(duì)應(yīng)設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于步進(jìn)電機(jī)的量塊自動(dòng)檢定裝置，其特征在于，所述的測 量平臺(tái)(14)形成有縱向貫通孔，所述的電感測頭(7)貫穿測量平臺(tái)(14)的貫通孔用于測 量被測量塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于步進(jìn)電機(jī)的量塊自動(dòng)檢定裝置，其特征在于，所述的鋼 板(17)在對(duì)應(yīng)于測量平臺(tái)(14)處并排開有標(biāo)準(zhǔn)量塊槽(18)和被檢量塊槽(19)，在對(duì)應(yīng)步 進(jìn)電機(jī)單元(5)中的步進(jìn)電機(jī)移動(dòng)平臺(tái)(10)處開有用于與步進(jìn)電機(jī)移動(dòng)平臺(tái)(10)固定的 螺絲孔(20)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于步進(jìn)電機(jī)的量塊自動(dòng)檢定裝置，包括，處理電路與計(jì)算機(jī)相連接，步進(jìn)電機(jī)單元的輸入端連接處理電路，輸出端連接測量工作臺(tái)用于驅(qū)動(dòng)測量工作臺(tái)，激光干涉儀和電感測頭分別夾持在測量工作臺(tái)上，用于對(duì)被測量塊的檢測，其中的激光干涉儀與計(jì)算機(jī)相連將所測信號(hào)送入計(jì)算機(jī)，電感測頭與處理電路相連將所測信號(hào)送入處理電路；溫度傳感器設(shè)置在測量工作臺(tái)上的被測量塊上，并與處理電路相連將被測量塊的溫度送入處理電路。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化檢定量塊的需求。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了“一對(duì)多”，“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”的檢定方法，降低了成本；實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)更換測量點(diǎn)、自動(dòng)進(jìn)行溫度補(bǔ)償和自動(dòng)處理數(shù)據(jù)，提高了測量效率并且可以減小人為因素對(duì)測量過程的影響。
文檔編號(hào)G01B11/00GK101806582SQ201010134308
公開日2010年8月18日 申請(qǐng)日期2010年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月29日
發(fā)明者傅星, 胡小唐, 郭彤, 陳津平, 高順民 申請(qǐng)人:天津大學(xué)