專利名稱：一種多軸同步誤差檢測(cè)裝置與檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢測(cè)裝置，具體涉及一種用于檢測(cè)多軸同步誤差的裝置；本發(fā)明還涉及利用這種裝置檢測(cè)多軸同步誤差的方法。
背景技術(shù)：
目前常用的同步誤差檢測(cè)裝置與方法主要是針對(duì)兩軸的，如將兩個(gè)碼盤分別安裝在被測(cè)對(duì)象的不同輸出軸上，回零后同步采集兩傳感器的角位移數(shù)據(jù)，再根據(jù)兩軸的轉(zhuǎn)數(shù)比關(guān)系得到其同步誤差曲線。這種測(cè)量方式很難實(shí)現(xiàn)三軸或三軸以上的多軸同步誤差檢測(cè)，而對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸與直線軸混合的多軸同步誤差檢測(cè)領(lǐng)域更是無能為力。為了提高檢測(cè)的分辨率和精度，現(xiàn)有的檢測(cè)設(shè)備和方法大都采用高精度高分辨率的傳感器、軟件細(xì)分倍頻技術(shù)以及提高安裝精度等措施。但高昂的硬件成本、最大四倍頻的細(xì)分局限、軟件細(xì)分誤差所帶來的精度損失以及安裝使用的不便都很難使其大規(guī)模的推廣運(yùn)用，且現(xiàn)有檢測(cè)設(shè)備的檢測(cè)手段、效率、運(yùn)用范圍也有限，如激光干涉儀只能靜態(tài)檢測(cè)，檢測(cè)周期長(zhǎng)，其適用范圍也局限在低速領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)目前多軸同步誤差檢測(cè)中測(cè)量精度、分辨率低、檢測(cè)手段單一、成本高、效率低、安裝使用不便、難以實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)軸與直線軸混合的多軸同步誤差的問題，本發(fā)明目的在于提供一種運(yùn)用范圍廣、檢測(cè)速度快、可靠性好、精度高、操作簡(jiǎn)便、可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)測(cè)量和靜態(tài)測(cè)量?jī)煞N測(cè)量方式的多軸同步誤差檢測(cè)裝置和檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種多軸同步誤差檢測(cè)裝置，檢測(cè)裝置包括第一角位移測(cè)量裝置、第二角位移測(cè)量裝置和線位移測(cè)量裝置，第一角位移測(cè)量裝置、第二角位移測(cè)量裝置和線位移測(cè)量裝置與數(shù)據(jù)同步采集控制裝置連接，數(shù)據(jù)同步采集控制裝置與計(jì)算機(jī)分析處理裝置連接。第一角位移測(cè)量裝置上的第一旋轉(zhuǎn)軸上安裝有第一旋轉(zhuǎn)軸角位移傳感器，第一支撐套與第一旋轉(zhuǎn)軸角位移傳感器外圈相連，第一壓蓋與第一旋轉(zhuǎn)軸角位移傳感器內(nèi)圈相連，第一聯(lián)軸器通過第一連接螺栓與第一旋轉(zhuǎn)軸相連，第一聯(lián)軸器上端與第一軸承內(nèi)圈相連，第一軸承外圈與第一支撐套內(nèi)圈相連，第一連接螺釘連接第一旋轉(zhuǎn)軸角位移傳感器內(nèi)圈和第一聯(lián)軸器上端，第一支撐套通過第一雙頭螺桿與固定支座連接。第二角位移測(cè)量裝置上的第二旋轉(zhuǎn)軸上安裝有第二旋轉(zhuǎn)軸角位移傳感器，第二旋轉(zhuǎn)軸通過第二壓緊螺母與第二旋轉(zhuǎn)軸的接軸套固連，第二旋轉(zhuǎn)軸的第二支撐套和與接軸套之間通過第二軸承連接，第二軸承內(nèi)圈用壓緊墊圈和螺釘緊固，第二旋轉(zhuǎn)軸角位移傳感器外圈與第二旋轉(zhuǎn)軸的第二支撐套用螺釘固連，第二旋轉(zhuǎn)軸角位移傳感器內(nèi)圈與第二旋轉(zhuǎn)軸的第二壓蓋相連，并用螺釘緊固，第二壓蓋通過第二旋轉(zhuǎn)軸連接螺釘與第二旋轉(zhuǎn)軸接軸套固連，第二旋轉(zhuǎn)軸的第二支撐套外開有螺紋孔，第二雙頭螺桿同過鎖緊螺母將第二旋轉(zhuǎn)軸和第二支撐套以及固定鈑金件固連，固定鈑金件固接于機(jī)身上。
線位移測(cè)量裝置的直線光柵尺安裝于導(dǎo)軌的下方，與導(dǎo)軌固連，讀數(shù)頭通過安裝支架與機(jī)身固連。數(shù)據(jù)同步采集控制裝置由硬件細(xì)分計(jì)數(shù)卡和采樣同步控制器組成。第一角位移測(cè)量裝置和第二角位移測(cè)量裝置上還設(shè)有同軸度檢測(cè)裝置；線位移測(cè)量裝置上還設(shè)直線度檢測(cè)裝置。第一旋轉(zhuǎn)軸角位移傳感器外圈和第二旋轉(zhuǎn)軸角位移傳感器外圈既可單獨(dú)固定，也可一起固定。一種多軸同步誤差檢測(cè)方法，
(a)計(jì)算機(jī)根據(jù)檢測(cè)要求設(shè)定靜態(tài)檢測(cè)或動(dòng)態(tài)檢測(cè)工作方式，采樣頻率等參數(shù)，同步采集各傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并做相應(yīng)的預(yù)處理；
(b)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)任意兩軸的實(shí)時(shí)傳動(dòng)比和同步誤差波形顯示，并完成對(duì)誤差數(shù)據(jù)的時(shí)域分析、頻域分析、時(shí)頻分析等工作。第(a)步驟中所述的靜態(tài)檢測(cè)是按如下方法實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)依據(jù)旋轉(zhuǎn)軸與旋轉(zhuǎn)軸、 旋轉(zhuǎn)軸與直線軸的速比關(guān)系確定各軸的單步行走位移，計(jì)算機(jī)設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)并調(diào)用程序采集各軸的位移數(shù)據(jù)，系統(tǒng)單步執(zhí)行，計(jì)算機(jī)對(duì)采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，得到各特征點(diǎn)的同步誤差。第(a)步驟中所述的動(dòng)態(tài)檢測(cè)是按如下方法實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)依據(jù)旋轉(zhuǎn)軸與旋轉(zhuǎn)軸、 旋轉(zhuǎn)軸與直線軸的速比關(guān)系確定各軸的運(yùn)行速度，系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行，計(jì)算機(jī)設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)并調(diào)用程序采集各軸的實(shí)時(shí)位移數(shù)據(jù)，通過算法分析即可得到任意兩軸的實(shí)時(shí)傳動(dòng)比和同步誤差曲線，并可實(shí)時(shí)輸出各測(cè)量軸的速度、加速度波形以及對(duì)誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)域分析、頻域分析和時(shí)頻分析等后續(xù)處理。第(a)步驟中所述的同步采集是按如下方法實(shí)現(xiàn)的每個(gè)硬件細(xì)分計(jì)數(shù)卡都設(shè)有一個(gè)外部信號(hào)輸入端用于同步采樣控制，當(dāng)采樣開始時(shí)，計(jì)算機(jī)向采樣同步控制器發(fā)出指令使其按照設(shè)定的頻率輸出同步采樣控制信號(hào)，控制器每輸出一個(gè)信號(hào)，計(jì)數(shù)卡完成一次計(jì)數(shù)值輸出。本發(fā)明提供的一種多軸同步誤差檢測(cè)裝置與檢測(cè)方法，具有以下有益效果
1、檢測(cè)分辨率及精度高。角位移分辨率可達(dá)0.1角秒，精度2個(gè)角秒；線位移分辨率可達(dá)0.1微米，精度2個(gè)微米；
2、檢測(cè)速度快。在動(dòng)態(tài)檢測(cè)方式下，完成任意兩軸實(shí)時(shí)傳動(dòng)比輸出、同步誤差波形顯示以及報(bào)表輸出僅需2分鐘；
3、運(yùn)用范圍廣。從幾赫茲到上萬赫茲的可調(diào)采樣頻率適用于極低速到高速以及任意傳動(dòng)比的檢測(cè)場(chǎng)合；獨(dú)有的采樣同步控制器可實(shí)現(xiàn)任意組合的多軸同步誤差檢測(cè)；
4、檢測(cè)手段多樣。既可以靜態(tài)測(cè)量，也可以動(dòng)態(tài)測(cè)量；
5、安裝簡(jiǎn)單，使用方便。獨(dú)特的工裝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化了傳感器與軸的連接，配套的安裝誤差檢測(cè)設(shè)備降低了初次安裝的精度要求；
6、檢測(cè)結(jié)果豐富。在動(dòng)態(tài)測(cè)量方式下，可得任意兩軸的實(shí)時(shí)傳動(dòng)比和同步誤差曲線，并可實(shí)時(shí)輸出各測(cè)量軸的速度、加速度波形以及對(duì)誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)域分析、頻域分析和時(shí)頻分析等后續(xù)處理。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。圖1為第一角位移測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為第二角位移測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為線位移測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖4多軸同步誤差檢測(cè)裝置硬件框圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供的一種多軸同步誤差檢測(cè)裝置，包括第一角位移測(cè)量裝置、第二角位移測(cè)量裝置和線位移測(cè)量裝置，第一角位移測(cè)量裝置、第二角位移測(cè)量裝置和線位移測(cè)量裝置與數(shù)據(jù)同步采集控制裝置連接，數(shù)據(jù)同步采集控制裝置與計(jì)算機(jī)分析處理裝置連接。第一角位移測(cè)量裝置完成第一旋轉(zhuǎn)軸1的角位移測(cè)量；第二角位移測(cè)量裝置完成第二旋轉(zhuǎn)軸的角位移測(cè)量；線位移測(cè)量裝置完成直線軸的線位移測(cè)量；硬件細(xì)分計(jì)數(shù)卡完成各傳感器輸出信號(hào)的采集和細(xì)分計(jì)數(shù)，采樣同步控制器保證各傳感器輸出數(shù)據(jù)的同步采樣和輸出；計(jì)算機(jī)分析處理部分完成任意兩軸的實(shí)時(shí)傳動(dòng)比和同步誤差波形顯示，并對(duì)誤差數(shù)據(jù)做時(shí)域分析、頻域分析和時(shí)頻分析等后續(xù)處理。其中，第一角位移測(cè)量裝置主要由第一旋轉(zhuǎn)軸角位移傳感器7、第一旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)軸器 3、第一支撐套5、第一壓蓋8、第一雙頭螺桿10和固定支座11等組成；
第一角位移測(cè)量裝置上的第一旋轉(zhuǎn)軸1上安裝有第一旋轉(zhuǎn)軸角位移傳感器7，第一支撐套5與第一旋轉(zhuǎn)軸角位移傳感器7外圈相連，第一壓蓋8與第一旋轉(zhuǎn)軸角位移傳感器7 內(nèi)圈相連，第一聯(lián)軸器3通過第一連接螺栓2與第一旋轉(zhuǎn)軸1相連，第一聯(lián)軸器3上端與第一軸承4內(nèi)圈相連，第一軸承4外圈與第一支撐套5內(nèi)圈相連，第一連接螺釘9連接第一旋轉(zhuǎn)軸角位移傳感器7內(nèi)圈和第一聯(lián)軸器3上端，第一支撐套5通過第一雙頭螺桿10與固定支座11連接。在測(cè)量過程中，第一聯(lián)軸器3、第一壓蓋8和第一旋轉(zhuǎn)軸角位移傳感器7內(nèi)圈隨第一旋轉(zhuǎn)軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)；第一旋轉(zhuǎn)軸的第一支撐套5和第一旋轉(zhuǎn)軸角位移傳感器7外圈通過雙頭螺桿10與固定鈑金件11固連，保持靜止。為了保證測(cè)量精度，減小因安裝帶來的誤差，角位移測(cè)量部分配備有同軸度檢測(cè)設(shè)備，測(cè)試開始前，先對(duì)第一旋轉(zhuǎn)軸的第一聯(lián)軸器3的軸端進(jìn)行校準(zhǔn)，當(dāng)同軸度達(dá)到測(cè)試系統(tǒng)相應(yīng)的誤差要求后，在安裝角位移傳感器，最后再測(cè)量。為了保證第一聯(lián)軸器3軸端同軸度檢測(cè)的有效開展，第一聯(lián)軸器3軸端在車削完后要進(jìn)行磨削和拋光處理。第二角位移測(cè)量裝置主要由第二旋轉(zhuǎn)軸角位移傳感器18、接軸套14、第二壓緊螺母13、第二支撐套16、固定鈑金件22和第二壓蓋20等組成；
第二角位移測(cè)量裝置上的第二旋轉(zhuǎn)軸12上安裝有第二旋轉(zhuǎn)軸角位移傳感器18，第二旋轉(zhuǎn)軸12通過第二壓緊螺母13與第二旋轉(zhuǎn)軸12的接軸套14固連，第二旋轉(zhuǎn)軸12的第二支撐套16和與接軸套14之間通過第二軸承15連接，第二軸承15內(nèi)圈用壓緊墊圈17和螺釘緊固，第二旋轉(zhuǎn)軸角位移傳感器18外圈與第二旋轉(zhuǎn)軸12的第二支撐套16用螺釘固連， 第二旋轉(zhuǎn)軸角位移傳感器18內(nèi)圈與第二旋轉(zhuǎn)軸12的第二壓蓋19相連，并用螺釘緊固，第二壓蓋19通過第二旋轉(zhuǎn)軸連接螺釘20與第二旋轉(zhuǎn)軸12接軸套14固連，第二旋轉(zhuǎn)軸12的第二支撐套16外開有螺紋孔，第二雙頭螺桿21同過鎖緊螺母將第二旋轉(zhuǎn)軸12和第二支撐套16以及固定鈑金件22固連，固定鈑金件22固接于機(jī)身上。測(cè)量過程中，第二旋轉(zhuǎn)軸12的接軸套14、第二壓蓋19和第二旋轉(zhuǎn)軸角位移傳感器18內(nèi)圈隨第二旋轉(zhuǎn)軸12同步轉(zhuǎn)動(dòng)；第二支撐套16和第二旋轉(zhuǎn)軸角位移傳感器18外圈通過雙頭螺桿21與固定鈑金件22固連，保持相對(duì)靜止。第二旋轉(zhuǎn)軸12的接軸套14端面與軸端經(jīng)過磨削和拋光處理。線位移測(cè)量部分是由直線光柵尺23、讀數(shù)頭M、安裝支架25和導(dǎo)軌沈等組成；直線光柵尺23安裝于導(dǎo)軌沈的下方，與導(dǎo)軌沈固連，讀數(shù)頭M通過安裝支架25與機(jī)身27 固連。為了保證直線光柵尺23安裝的直線度和與導(dǎo)軌沈的平行度，直線位移測(cè)量部分配備有相應(yīng)的檢測(cè)設(shè)備。數(shù)據(jù)同步采集控制部分是由硬件細(xì)分計(jì)數(shù)卡和采樣同步控制器組成。在多軸同步誤差測(cè)量過程中，為了保證角位移傳感器外圈的相對(duì)靜止，多軸同步誤差測(cè)量裝置采取了以下三方面的措施一、精選軸承。盡量選擇摩擦阻力小的軸承，并定期向軸承內(nèi)部添加黃油以保證潤(rùn)滑效果；二、較小預(yù)緊力。在用雙頭螺桿連接旋轉(zhuǎn)軸支撐套和固定鈑金件時(shí)，需要用螺母在固定鈑金件U形槽兩端進(jìn)行固定，此時(shí)，如果預(yù)緊力過大， 將給旋轉(zhuǎn)軸支撐套帶來附加扭矩和拉應(yīng)力，影響測(cè)量精度，因此在安裝過程中，固定鈑金件 U形槽兩端的螺母要輪流預(yù)緊，且預(yù)緊力大小以保證用手不致使雙頭螺桿和固定鈑金件發(fā)生相對(duì)位移為準(zhǔn)；三、加強(qiáng)筋。在多軸同步誤差測(cè)量過程中，固定鈑金件難免受到雙頭螺桿的力的作用，為了提高固定鈑金件的剛性，使其在一定的受力范圍內(nèi)不發(fā)生變形，除了選用較厚的鋼板做固定鈑金件外，可考慮在在固定鈑金件兩側(cè)焊接加強(qiáng)筋。針對(duì)不同的測(cè)量對(duì)象，旋轉(zhuǎn)軸角位移傳感器外圈既可選擇單獨(dú)固定，也可選擇一起固定。針對(duì)不同的測(cè)量對(duì)象，旋轉(zhuǎn)軸角位移傳感器外圈既可選擇單獨(dú)固定，也可選擇一起固定。本裝置采用的角位移傳感器和線位移傳感器都為光柵式傳感器，光柵傳感器是一種集光、機(jī)、電為一體的數(shù)字化檢測(cè)裝置，它具有分辨率高、精度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、使用可靠、接口數(shù)字化、易于維護(hù)、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，是目前應(yīng)用最廣泛的位移傳感器。角位移傳感器的分辨率為0.02°，經(jīng)硬件細(xì)分后其分辨率可達(dá)0.0001°，精度士 0.001°，最大測(cè)量轉(zhuǎn)速不小于60r/min，最小測(cè)量轉(zhuǎn)速不大于1° /min ；線位移傳感器的分辨率為4um，經(jīng)硬件細(xì)分后可達(dá)0.02um，精度士2um，最大測(cè)量速度不小于30m/min，最小測(cè)量速度不大于 0. lmm/min。數(shù)據(jù)同步采集控制部分(如圖4所示)主要由硬件細(xì)分計(jì)數(shù)卡和采樣同步控制器組成，硬件細(xì)分計(jì)數(shù)卡完成位移傳感器輸出信號(hào)的采集、預(yù)處理、細(xì)分、計(jì)數(shù)以及計(jì)數(shù)值存儲(chǔ)。 采樣同步控制器實(shí)現(xiàn)各傳感器信號(hào)的同步采集和計(jì)數(shù)值的同步輸出。每個(gè)硬件細(xì)分計(jì)數(shù)卡都設(shè)有一個(gè)外部信號(hào)輸入端用于同步采樣控制，當(dāng)采樣開始時(shí)，計(jì)算機(jī)向采樣同步控制器發(fā)出指令使其按照設(shè)定的頻率輸出同步采樣控制信號(hào)，控制器每輸出一個(gè)信號(hào)，計(jì)數(shù)卡完成一次計(jì)數(shù)值輸出。
第一旋轉(zhuǎn)軸由第一角位移傳感器檢測(cè)采集信號(hào)，第二旋轉(zhuǎn)軸由第二角位位移傳器采集信號(hào)，第η旋轉(zhuǎn)軸由第η角移位傳感器采集信號(hào)，直線軸由線位移傳感器采集信號(hào)。在計(jì)算機(jī)分析處理部分，應(yīng)用程序?yàn)槊總€(gè)位移傳感器的輸出創(chuàng)建一個(gè)數(shù)組，數(shù)組的大小依據(jù)采樣頻率和采樣時(shí)間而定，可靜態(tài)設(shè)置，也可動(dòng)態(tài)調(diào)整。當(dāng)完成一次采樣后，計(jì)數(shù)卡輸出的計(jì)數(shù)值通過算法轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的位移值并存入對(duì)應(yīng)數(shù)組的對(duì)應(yīng)位置，程序再根據(jù)預(yù)先設(shè)定的采樣頻率、采樣時(shí)間以及各軸的理論速比關(guān)系計(jì)算得到對(duì)應(yīng)軸的實(shí)時(shí)傳動(dòng)比和同步誤差曲線。在靜態(tài)測(cè)量中，系統(tǒng)依據(jù)旋轉(zhuǎn)軸與旋轉(zhuǎn)軸、旋轉(zhuǎn)軸與直線軸的速比關(guān)系確定各軸的單步行走位移，計(jì)算機(jī)設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)并調(diào)用程序采集各軸的位移數(shù)據(jù)，系統(tǒng)單步執(zhí)行，計(jì)算機(jī)對(duì)采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，得到各離散特征點(diǎn)的同步誤差；在動(dòng)態(tài)測(cè)量中，系統(tǒng)依據(jù)旋轉(zhuǎn)軸與旋轉(zhuǎn)軸、旋轉(zhuǎn)軸與直線軸的速比關(guān)系確定各軸的運(yùn)行速度，系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行，計(jì)算機(jī)設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)并調(diào)用程序采集各軸的實(shí)時(shí)位移數(shù)據(jù)，通過算法分析即可得到任意兩軸的實(shí)時(shí)傳動(dòng)比和同步誤差曲線，并可實(shí)時(shí)輸出各測(cè)量軸的速度、加速度波形以及對(duì)誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)域分析、頻域分析和時(shí)頻分析等后續(xù)處理。計(jì)算機(jī)分析處理部分通過VC++和MATLAB聯(lián)合編程實(shí)現(xiàn)，以充分利用VC++代碼的高效率和MATLAB強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析及圖形處理能力。其中時(shí)域分析部分主要包括最大值、最小值、均值、峰-峰值、方差、均方值、累計(jì)誤差、直方圖分布、概率密度、概率分布等；頻域分析部分主要包括基于快速傅里葉變換的幅值譜、相位譜、倒頻譜、相關(guān)分析、經(jīng)典功率譜分析以及現(xiàn)代功率譜分析(基于AR模型)等；時(shí)頻分析主要包括小波分析等。
權(quán)利要求
1.一種多軸同步誤差檢測(cè)裝置，其特征在于檢測(cè)裝置包括第一角位移測(cè)量裝置、第二角位移測(cè)量裝置和線位移測(cè)量裝置，第一角位移測(cè)量裝置、第二角位移測(cè)量裝置和線位移測(cè)量裝置與數(shù)據(jù)同步采集控制裝置連接，數(shù)據(jù)同步采集控制裝置與計(jì)算機(jī)分析處理裝置連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多軸同步誤差檢測(cè)裝置，其特征在于第一角位移測(cè)量裝置上的第一旋轉(zhuǎn)軸(1)上安裝有第一旋轉(zhuǎn)軸角位移傳感器(7)，第一支撐套(5)與第一旋轉(zhuǎn)軸角位移傳感器(7)外圈相連，第一壓蓋(8)與第一旋轉(zhuǎn)軸角位移傳感器(7)內(nèi)圈相連，第一聯(lián)軸器(3)通過第一連接螺栓(2)與第一旋轉(zhuǎn)軸(1)相連，第一聯(lián)軸器(3)上端與第一軸承 (4)內(nèi)圈相連，第一軸承(4)外圈與第一支撐套(5)內(nèi)圈相連，第一連接螺釘(9)連接第一旋轉(zhuǎn)軸角位移傳感器(7)內(nèi)圈和第一聯(lián)軸器(3)上端，第一支撐套(5)通過第一雙頭螺桿(10) 與固定支座(11)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多軸同步誤差檢測(cè)裝置，其特征在于第二角位移測(cè)量裝置上的第二旋轉(zhuǎn)軸(12)上安裝有第二旋轉(zhuǎn)軸角位移傳感器(18)，第二旋轉(zhuǎn)軸(12)通過第二壓緊螺母(13)與第二旋轉(zhuǎn)軸(12)的接軸套(14)固連，第二旋轉(zhuǎn)軸(12)的第二支撐套(16) 和與接軸套(14)之間通過第二軸承(15)連接，第二軸承(15)內(nèi)圈用壓緊墊圈(17)和螺釘緊固，第二旋轉(zhuǎn)軸角位移傳感器(18)外圈與第二旋轉(zhuǎn)軸(12)的第二支撐套(16)用螺釘固連，第二旋轉(zhuǎn)軸角位移傳感器(18)內(nèi)圈與第二旋轉(zhuǎn)軸(12)的第二壓蓋(19)相連，并用螺釘緊固，第二壓蓋(19)通過第二旋轉(zhuǎn)軸連接螺釘(20)與第二旋轉(zhuǎn)軸(12)接軸套(14)固連， 第二旋轉(zhuǎn)軸(12)的第二支撐套(16)外開有螺紋孔，第二雙頭螺桿(21)同過鎖緊螺母將第二旋轉(zhuǎn)軸(12)和第二支撐套(16)以及固定鈑金件(22)固連，固定鈑金件(22)固接于機(jī)身上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多軸同步誤差檢測(cè)裝置，其特征在于線位移測(cè)量裝置的直線光柵尺(23)安裝于導(dǎo)軌(26)的下方，與導(dǎo)軌(26)固連，讀數(shù)頭(24)通過安裝支架(25) 與機(jī)身(27)固連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多軸同步誤差檢測(cè)裝置，其特征在于數(shù)據(jù)同步采集控制裝置由硬件細(xì)分計(jì)數(shù)卡和采樣同步控制器組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多軸同步誤差檢測(cè)裝置，其特征在于第一角位移測(cè)量裝置和第二角位移測(cè)量裝置上還設(shè)有同軸度檢測(cè)裝置；線位移測(cè)量裝置上還設(shè)直線度檢測(cè)裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多軸同步誤差檢測(cè)裝置，其特征在于第一旋轉(zhuǎn)軸角位移傳感器(7)外圈和第二旋轉(zhuǎn)軸角位移傳感器(18)外圈既可單獨(dú)固定，也可一起固定。
8.利用權(quán)利要求1所述的多軸同步誤差檢測(cè)裝置測(cè)量多軸同步誤差的方法，其特征在于(a)計(jì)算機(jī)根據(jù)檢測(cè)要求設(shè)定靜態(tài)檢測(cè)或動(dòng)態(tài)檢測(cè)工作方式，采樣頻率等參數(shù)，同步采集各傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并做相應(yīng)的預(yù)處理；(b)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)任意兩軸的實(shí)時(shí)傳動(dòng)比和同步誤差波形顯示，并完成對(duì)誤差數(shù)據(jù)的時(shí)域分析、頻域分析、時(shí)頻分析等工作。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于第(a)步驟中所述的靜態(tài)檢測(cè)是按如下方法實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)依據(jù)旋轉(zhuǎn)軸與旋轉(zhuǎn)軸、旋轉(zhuǎn)軸與直線軸的速比關(guān)系確定各軸的單步行走位移，計(jì)算機(jī)設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)并調(diào)用程序采集各軸的位移數(shù)據(jù)，系統(tǒng)單步執(zhí)行，計(jì)算機(jī)對(duì)采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，得到各特征點(diǎn)的同步誤差。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于第(a)步驟中所述的動(dòng)態(tài)檢測(cè)是按如下方法實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)依據(jù)旋轉(zhuǎn)軸與旋轉(zhuǎn)軸、旋轉(zhuǎn)軸與直線軸的速比關(guān)系確定各軸的運(yùn)行速度， 系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行，計(jì)算機(jī)設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)并調(diào)用程序采集各軸的實(shí)時(shí)位移數(shù)據(jù)，通過算法分析即可得到任意兩軸的實(shí)時(shí)傳動(dòng)比和同步誤差曲線，并可實(shí)時(shí)輸出各測(cè)量軸的速度、加速度波形以及對(duì)誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)域分析、頻域分析和時(shí)頻分析等后續(xù)處理。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于第(a)步驟中所述的同步采集是按如下方法實(shí)現(xiàn)的每個(gè)硬件細(xì)分計(jì)數(shù)卡都設(shè)有一個(gè)外部信號(hào)輸入端用于同步采樣控制，當(dāng)采樣開始時(shí)，計(jì)算機(jī)向采樣同步控制器發(fā)出指令使其按照設(shè)定的頻率輸出同步采樣控制信號(hào)， 控制器每輸出一個(gè)信號(hào)，計(jì)數(shù)卡完成一次計(jì)數(shù)值輸出。
全文摘要
一種多軸同步誤差檢測(cè)裝置與方法，該裝置主要包括第一和第二角位移測(cè)量裝置、角位移和線位移測(cè)量裝置、數(shù)據(jù)同步采集控制裝置和計(jì)算機(jī)分析處理裝置。其中角位移測(cè)量裝置分別包括一角位移傳感器，線位移測(cè)量裝置包括一線位移傳感器，數(shù)據(jù)采集同步控制裝置包括一硬件細(xì)分計(jì)數(shù)卡和一采樣同步控制器。檢測(cè)方法是計(jì)算機(jī)根據(jù)檢測(cè)要求設(shè)定工作方式、采樣頻率等參數(shù)，同步采集各傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并做相應(yīng)的預(yù)處理；計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)任意兩軸的實(shí)時(shí)傳動(dòng)比和同步誤差波形顯示，并完成對(duì)誤差數(shù)據(jù)的時(shí)域分析、頻域分析、時(shí)頻分析等工作。本裝置和方法適用于機(jī)床、雷達(dá)、天文臺(tái)等精密設(shè)備，運(yùn)用范圍廣、檢測(cè)速度快、可靠性好、精度高、操作簡(jiǎn)便。
文檔編號(hào)G01M13/02GK102323057SQ20111024214
公開日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月23日
發(fā)明者易傳云, 曹祥熬, 涂雪飛 申請(qǐng)人:宜昌長(zhǎng)機(jī)科技有限責(zé)任公司