[发明专利]一种运动机构同步性测量装置及其测量方法有效

专利信息
申请号: 202211497498.8 申请日: 2022-11-25
公开(公告)号: CN115752239B 公开(公告)日: 2023-06-27
发明(设计)人: 沈斌;王廷;罗一钧;谢非凡 申请(专利权)人: 杭州光尺科技有限公司;杭州徕之测量技术有限公司
主分类号: G01B11/00 分类号: G01B11/00
代理公司: 深圳市育科知识产权代理有限公司 44509 代理人: 杨宁
地址: 310000 浙江省杭州市钱塘区*** 国省代码: 浙江;33
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摘要:
搜索关键词: 一种 运动 机构 同步 测量 装置 及其 测量方法
【说明书】:

发明涉及直线运动机构双边或多边同步性的高精度测量领域。进行同步性测量时,以其中一边导轨为基准轴,首先将激光发射器架固定,调整激光束使之与基准轴相平行,然后通过安装于基准轴一侧的五棱镜使激光束偏转90°折射至另一边的被测轴处,在该位置上安装有用于接收激光束的双轴PSD传感器,当工作台或龙门架移动时,两侧的不同步会使激光束射在PSD传感器上的位置产生变化,该变化量能够被PSD传感器精确测量,对该数据进行处理分析,从而可以进一步对同步性误差进行补偿。该方法的特点是通过测量双边或多边的相对变化量而非绝对移动量来得到同步性误差,较传统测量方法有精度高,操作简单,适用性强等优点。

技术领域

本发明涉及直线运动机构同步性误差测量的高精度技术领域,具体为一种基于PSD传感器的同步性误差测量装置。

背景技术

大型龙门机床、三坐标测量机等具有龙门架(桥架)移动的设备,或运动平台安装在两边平行导轨上的设备;由于存在两条导轨的平行度误差及两边电机的不同步等因素,运动机构在运动时会产生扭摆,进而产生了两边的同步性误差;两边导轨的跨距越大,所产生同步性误差就越大。

传统测量同步性误差的方法主要有打表法、干涉仪法等。打表法较适用于小跨距的运动机构,且运动速度较低或静态测量的情况;该方法成本低,测量效率较高,但测量精度和适用性不甚理想。

干涉仪法分为双干涉仪法和分光法两种,双干涉仪法一般用两台单频激光干涉仪测量同步性误差,而双频激光干涉仪可用分光法进行测量;干涉仪法测量的精度高,但测量效率较低且设备的价格成本较高。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足,本发明提供了一种基于PSD传感器的运动机构同步性测量装置,具备精度高,操作简单,适用性强等优点,解决了传统测量方法测量效率低成本高等问题。

(二)技术方案

为解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:

一种运动机构同步性测量装置,包括激光发射器、五棱镜、PSD传感器和数据处理终端;所述激光发射器安装在基准轴的一端固定不动,且可使激光束调整至与基准轴平行,激光束为测量的参考基准;所述五棱镜安装在移动工作台或移动龙门架上,且安装位置尽量靠近基准轴,用于传递参考基准;所述PSD传感器安装在移动工作台或移动龙门架上,位置靠近被测轴,用于接收激光束并输出相对位移变化量的数据。

一种运动机构同步性测量装置的测量方法包括如下步骤:S1.在基准轴的一端的床身或外部三脚架上架设激光发射器,在基准轴移动的近端与远端设置两个测量参考点,调节激光发射器的调节旋钮,使PSD传感器在两参考点的数据趋向一致,以此实现激光与基准轴相平行;这一步完成以后即确定了测量的参考基准,激光发射器须保持固定不动;S2.在龙门架或工作台的靠近基准轴的位置上安装五棱镜,使激光束偏转90°并射向被测轴;测量时,五棱镜随龙门架或工作台移动;S3.将PSD传感器安装在龙门架或工作台上的靠近被测轴的位置上,调整PSD传感器的位置,使激光束入射到PSD传感器中心位置;此时,PSD传感器能够测得激光束在传感器的精确位置并将数据通过无线蓝牙传输给数据处理终端;在测量第一个位置时将位置数据置零;S4.移动龙门架或工作台,将产生的位置数据记录下来;S5.将采集到的数据输入到数据处理端,根据计算结果调整驱动龙门架或工作台的电机控制系统的相关参数,使同步性误差得到修正;S6.重复S4-S5,直至测得的同步性误差小于设定阈值。

优选的:在本方案中基准轴的方向为X1;被测轴的方向为X2;由五棱镜反射出的激光束方向为Y;X1方向通过五棱镜的确保与Y方向垂直;五棱镜的结构和原理确保了因五棱镜的姿态变化引起的激光束的入射角度变化几乎不会影响出射激光束与入射激光束之间的垂直度;同时,五棱镜入射面前方设计有用于指示调整入射激光束位置和角度的小圆反射镜。

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