[实用新型]现场三坐标测量机动态参数采集装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种三坐标测量机，具体涉及一种现场三坐标测量机动态参数采集装置。

背景技术

目前随着现代制造流程效率的提升，三坐标测量机（CMM）逐渐从传统计量室应用向现场环境应用方向发展，用于满足产品制造过程中快速实时控制和检测的需要，节省运送工件的时间和成本。动态参数是测量中比较重要的特性，它直接反映了F-CMM（现场三坐标测量机）的控制过程，同时其内包含了振动、加速度波动等信息，可以间接的反映出测量机导轨的润滑特性及其他相关性能。而车间现场的复杂环境诸如温湿度、压力等因素则会对F-CMM的测量精度造成很大的影响，其中温度变化所产生的热变形误差占50%以上。现有的研究表明人们通常采用外置转矩、加速度、温度、声发射、图像、位移、切削力等传感器来获取设备状态数据，而此类方法同时也有很多局限性：如增加了额外的成本，现场环境中不方便布置，软件上需要对这些设备进行数据的协调和同步。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供现场三坐标测量机动态参数采集装置，其可以快速的为F-CMM特性在线评估等后续工作提供可靠的数据来源以及实现现场环境温度误差补偿。

为解决上述问题，本实用新型所设计的现场三坐标测量机动态参数采集装置，主要由温度传感器电路、温度调理单元、光栅信号接口单元、FPGA主控处理单元和USB接口单元组成；其中温度调理单元包括放大电路、滤波电路和AD转换电路；温度传感器电路的输出端送入温度调理单元的放大电路的输入端，放大电路的输出端经滤波电路与AD转换电路的输入端相连，AD转换电路的输出端连接FPGA主控处理单元的一个输入端；现场三坐标测量机的增量编码器或光栅尺经光栅信号接口单元连接FPGA主控处理单元的另一个输入端；FPGA主控处理单元的输出端经USB接口单元与现场三坐标测量机的处理计算机相连。

上述方案中，所述温度传感器电路包括温度传感器，以及3个电阻R8-R10；电阻R8和电阻R9串联在电源正极和负极之间，温度传感器和电阻R10也串联在电源正极和负极之间；电阻R8和电阻R9的相连处形成基准电压极，温度传感器和电阻R10的相连处形成待测电压极。

上述方案中，所述放大电路包括3个运算放大器U1-A、U1-B、U2-A，6个电阻R1、R2、R4-R7，以及电位器R3；运算放大器U1-A的输入端正极连接基准电压极，运算放大器U1-B的输入端正极连接待测电压极；电位器R3的两端分别连接在运算放大器U1-A和U1-B的输入端负极上；电阻R4的两端分别连接在运算放大器U1-A的输入端负极和输出端上；电阻R5的两端分别连接在运算放大器U1-B的输入端负极和输出端上；运算放大器U1-A的输出端经电阻R1连接运算放大器U2-A的输入端负极，运算放大器U1-B的输出端经电阻R2连接运算放大器U2-A的输入端正极；电阻R7的两端分别连接在运算放大器U2-A的输入端负极和输出端上；电阻R6的两端分别连接在运算放大器U2-A的输入端正极和电源负极上；运算放大器U2-A的输出端与滤波电路的输入端相连。

上述方案中，所述基准电压极的电压为2.5V。

上述方案中，所述滤波电路为RC低通滤波电路。

与现有技术相比，本实用新型增设在现场三坐标测量机的传感器和处理计算机之间，其能够预先从F-CMM单轴光栅尺或编码器输出的光栅脉冲信号中提取出位置、速度、加速度等动态参数，并使用小波变换进行滤波，同时对环境温度进行实时的监测，从而可以快速的为F-CMM特性在线评估等后续工作提供可靠的数据来源以及实现现场环境温度误差补偿。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图。

图2为温度传感器电路的电路原理图。

图3为放大电路的电路原理图。

具体实施方式

参见图1，一种现场三坐标测量机动态参数采集装置，主要由温度传感器电路、温度调理单元、光栅信号接口单元、FPGA主控处理单元和USB接口单元组成；其中温度调理单元包括放大电路、滤波电路和AD转换电路；温度传感器电路的输出端送入温度调理单元的放大电路的输入端，放大电路的输出端经滤波电路与AD转换电路的输入端相连，AD转换电路的输出端连接FPGA主控处理单元的一个输入端；现场三坐标测量机的增量编码器或光栅尺经光栅信号接口单元连接FPGA主控处理单元的另一个输入端；FPGA主控处理单元的输出端经USB接口单元与现场三坐标测量机的处理计算机相连。