[发明专利]大跳动条件下的转角测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种机械编码转角测量方法，尤其涉及一种大跳动条件下的基于电涡流机械编码的转角测量方法。

背景技术

在工业应用中，通常使用光电编码器进行旋转机械的转速及转角测量，是一种很成熟的技术，通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量。Renishaw公司所生产的Φ417mm圆光栅，经电子细分后，角度分辨率可达0.004秒，精度达±0.5秒，但对安装精度及转轴跳动要求也较高，读数头与光栅尺之间的安装间隙公差要求在0.8±0.08mm。而限于此，传统光电编码器并不适用于径向跳动直径在0.1mm以上的大跳动条件下的转角测量。

比如，预紧抱箍结构是装配圆柱形零件的一种常用结构，通常由上半框、下半框、垫层、调整垫片组成。框体一般使用刚度较好材料，保证结构强度；垫层材料通常为橡胶、塑料、毛毡等，起到缓冲保护作用，通过粘接与上下半框相连；调整垫片一般使用金属材料；上、下半框端面通过螺栓装配，在连接界面位置设置调整垫，通过改变调整垫厚度，控制对中心圆柱体的预紧力。在振动环境下，内外层之间可能发生相对转动，而径向跳动通常可达0.1mm～0.5mm，在这种情况下，高精度的光电编码器将无法正常工作，也就无法测量中心圆柱体的实时转角。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种大跳动条件下的转角测量方法。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

本发明所述大跳动条件下的转角测量方法，用于测量大跳动条件下的被测试件的实时转角，包括以下步骤：

（1）在能够提供精确转角转动的旋转装置上装配与被测试件相同材料、相同几何形状的标定试验件，在标定试验件的圆周表面均匀设置多个标定凹槽，在对准标定凹槽面的位置设置标定电涡流传感器，记录标定电涡流传感器与标定试验件之间的装配相对位置，进行标定电涡流传感器的输出电压与标定试验件的转角的标定，获得标定输出电压－转角曲线；

（2）在被测试件的圆周表面均匀设置多个测试凹槽，在对准测试凹槽面的位置设置测试电涡流传感器；所述测试电涡流传感器与所述标定电涡流传感器型号相同，测试电涡流传感器与被测试件之间的装配相对位置和标定电涡流传感器与标定试验件之间的装配相对位置相同，所述测试凹槽的形状、尺寸和数量与标定凹槽相同，所述测试凹槽在被测试件圆周表面上的相对位置与所述标定凹槽在标定试验件圆周表面上的相对位置相同；

（3）测试电涡流传感器通电工作，监测测试电涡流传感器的实时输出电压信号；

（4）对测试电涡流传感器输出的信号进行滤波，滤除其中的高频信号，从而获得测试电涡流传感器的实时输出电压与时间的对应关系；

（5）根据步骤（1）的标定输出电压－转角曲线和步骤（4）的实时输出电压与时间的对应关系，采用分段插值技术处理后，得到被测试件的实时转角与时间的对应关系，从而完成大跳动条件下的被测试件的实时转角测量。

电涡流检测技术是一种无损、无接触测量的检测技术。由于采用的电涡流传感器具有结构简单，灵敏度高，测量线性范围大，不受油污等介质的影响，抗干扰能力强等优点，所以在机械、电力、化工等工业部门得到广泛的应用，可用于测量位移，尺寸，厚度，转速等参数以及探测金属材料表面的裂纹和缺陷，还可以用于辨识不同宽度、厚度的金属条码，同时在电涡流传感器有效测量范围内，表面的凹凸特征，并不影响电涡流输出线性特征。所以本发明采用电涡流传感器作为转角信息采集终端具有可操作性。

具体地，所述步骤（1）中的标定凹槽和所述步骤（2）中的测试凹槽均为24个。根据实际应用也可为其它数量。

所述步骤（1）中，所述能够提供精确转角转动的旋转装置为分度盘。根据实际应用也可采用其它能够提供精确转角转动的装置。

本发明的有益效果在于：

由于本发明采用了标定输出电压－转角曲线作为参照，并采用与标定试验完全相同的测试条件，所以实际测试所得的实时转角数据完全真实且精度高，而电涡流传感器的采用使其能够在大跳动条件下的被测试件旁边正常安装使用，从而实现径向跳动在0.1mm～0.5mm的大跳动条件下的被测试件的高精度实时转角测量，对于动态环境下旋转机械结构如预紧抱箍式结构的松转阈值、机理等研究具有重要意义。

附图说明

图1是本发明实施例中的预紧抱箍结构的中心圆柱体与电涡流传感器的安装结构示意图；

图2是本发明实施例中的标定输出电压－转角曲线；