專利名稱：運動參量校準機構的制作方法
技術領域：
本發明涉及運動參量校準技術，具體是一種運動參量校準機構。
背景技術：
運動參量校準主要包括對位移、速度、加速度的校準；目前，對位移的校準主要采用雙頻激光干涉儀和激光多普勒測量儀進行校準；采用雙頻激光干涉儀測量校準時，由于受原理限制，基于塞曼效應分裂的頻差為15 20MH ζ，一般測量速度<1 m / s，當測量速度再提高時，就會出現頻率混疊現象而不能正常測量，這就使雙頻干涉儀在高速測量中受到限制；采用激光多普勒測量儀進行測量校準時，目前已知測量速度最快的是日本ONO SOKKI公司的LV-8600激光干涉儀，其采用激光多普勒測量原理，實現了最大5 m/ s的測量速度，應用于高速定位控制，采用干涉儀一體型光學頭，光軸對中簡單，但該產品為限制向我國出口的產品；對速度、加速度的校準主要采用沖擊力法、速度改變法、壓縮波方法和激光多普勒方法等進行校準，然而上述方法均存在缺陷；首先，校準基準是一個目前還不能進行動態校準的中間量；例如沖擊力法使用動態(瞬變)力值，壓縮波方法使用動態(瞬變)應變值；作為沖擊加速度校準中基準參考量的力(應變)的量值，僅來源于靜態校準， 這就使得這些方法失去了沖擊瞬態校準的基本意義；而且常規沖擊校準行程只有幾mm到幾十mm，頻率范圍比較窄。由于這些因素，以上方法在原理上均不夠完善，以至存在各種缺陷；鑒于目前針對運動參量的單一參數校準均存在局限性，且尚無一種能夠對運動參量同時進行多參數校準的裝置，有必要發明一種既能克服目前針對運動參量的單一參數校準的局限性，且能夠對運動參量同時進行多參數校準的運動參量校準裝置。
發明內容
本發明為了解決目前針對運動參量的單一參數校準均存在局限性、以及尚無一種能夠對運動參量同時進行多參數校準的裝置的問題，提供了一種運動參量校準機構。本發明是采用如下技術方案實現的運動參量校準機構，包括大曲柄連桿機構、小曲柄連桿機構、以及機架；大曲柄連桿機構包括大電機、與大電機過盈配合的大輪盤、與大輪盤間隙配合的大連桿、以及大導軌副；大導軌副由大導軌和大拖板組成；其中，大導軌與機架固定，大拖板與大連桿絞合；小曲柄連桿機構包括小電機、與小電機過盈配合的小輪盤、與小輪盤間隙配合的小連桿、以及小導軌副；小導軌副由小導軌和小拖板組成；其中， 小導軌與大拖板固定，小拖板與小連桿絞合。工作時，通過大曲柄連桿機構和小曲柄連桿機構聯動來模擬沖擊響應運動；具體為大電機驅動大輪盤轉動，大輪盤通過大連桿驅動大拖板按正弦規律沿大導軌進行往復直線運動；小電機驅動小輪盤轉動，小輪盤通過小連桿驅動小拖板按正弦規律沿小導軌進行往復直線運動；根據傅里葉級數公式，任何一個信號只要滿足狄利克雷條件都可以用若干個正弦分量進行疊加產生，因此，以大曲柄連桿機構產生的往復直線運動頻率為基波，以小曲柄連桿機構變頻產生的往復直線運動頻率為二次諧波，即可疊加產生同時包含位移、速度、加速度的運動信號，從而實現對位移、速度、加速度天同時進行多參數校準；在此過程中，大曲柄連桿機構用來保證大范圍的動態位移，小曲柄連桿機構用來保證速度和加速度要求；本發明所述的運動參量校準機構可滿足動態位移測量范圍為5 400mm ；速度測量范圍為0. ri5m/s ；加速度測量范圍為l(T5000m/s2 ；各參量測量誤差小于1% ；與現有運動參量校準技術相比，本發明所述的運動參量校準機構存在如下優點一、實現了運動參量的多參數校準；通過軟件在線改變電機轉速(通過PLC或DDS)即可根據運動機構本身推算出位移、速度、加速度范圍；二、重復性好；大曲柄連桿機構和小曲柄連桿機構的運動具有周期性、往復性，這樣就實現了可重復性動態測量；三、電信號測量；對于位移、速度、加速度的測量，采用電機自帶的高精度增量式旋轉編碼器，通過輸出脈沖來計算各參量，從而實現把非電信號量轉化為電信號測量；四、運動狀態靈活；大電機和小電機分別采用單片機、PLC 及高精度的DDS進行控制，通過軟件設計，控制大、小曲柄連桿機構的單獨運動和聯動，實現運動狀態的靈活性控制；五、硬件無需改動，在線編程改變頻率參數，操作簡單方便；綜上所述，本發明所述的運動參量校準機構不僅克服了目前針對運動參量的單一參數校準存在的各種局限性，而且實現了對運動參量同時進行多參數校準，因此其廣泛適用于各個領域的運動參量校準。本發明通過采用雙曲柄連桿機構聯動來模擬沖擊響應運動，用簡單的運動結構將運動的實現和測量結合在一起，實現了校準設備的最優化設計，同時實現了多參數校準，徹底解決了目前針對運動參量的單一參數校準均存在局限性、以及尚無一種能夠對運動參量同時進行多參數校準的裝置的問題，適用于運動參量校準。
圖1是本發明的結構示意圖。圖2是圖1的俯視圖。圖中1-機架，2-大輪盤，3-大連桿，4-大導軌，5-大拖板，6-小輪盤，7-小連桿， 8-小導軌，9-小拖板。
具體實施例方式運動參量校準機構，包括大曲柄連桿機構、小曲柄連桿機構、以及機架1 ；大曲柄連桿機構包括大電機、與大電機過盈配合的大輪盤2、與大輪盤2間隙配合的大連桿3、以及大導軌副；大導軌副由大導軌4和大拖板5組成；其中，大導軌4與機架1固定，大拖板5與大連桿3絞合；小曲柄連桿機構包括小電機、與小電機過盈配合的小輪盤6、與小輪盤6間隙配合的小連桿7、以及小導軌副；小導軌副由小導軌8和小拖板9組成；其中，小導軌8與大拖板5固定，小拖板9與小連桿7絞合；具體實施時，大電機、小電機均采用伺服電機，二者協同分頻控制，以實現疊加要求；大曲柄連桿機構、小曲柄連桿機構均設置相應的蓄能機構(如彈簧)，在啟動過程中，系統首先復位，使兩級曲柄連桿機構復位至相同位置；運動過程中，配合基于DDS的變頻調速控制，實現兩級曲柄連桿機構動態同步，同時使速度和加速度平穩上升，在預定時間內達到測量要求，進入可測量的標準運動狀態，在高速運動測量過程中保證運動的連續性和平穩性。
權利要求
1. 一種運動參量校準機構，其特征在于包括大曲柄連桿機構、小曲柄連桿機構、以及機架(1)；大曲柄連桿機構包括大電機、與大電機過盈配合的大輪盤(2)、與大輪盤(2)間隙配合的大連桿(3)、以及大導軌副；大導軌副由大導軌(4)和大拖板(5)組成；其中，大導軌 (4)與機架(1)固定，大拖板(5)與大連桿(3)絞合；小曲柄連桿機構包括小電機、與小電機過盈配合的小輪盤(6)、與小輪盤(6)間隙配合的小連桿(7)、以及小導軌副；小導軌副由小導軌(8)和小拖板(9)組成；其中，小導軌(8)與大拖板(5)固定，小拖板(9)與小連桿(7) 絞合。
全文摘要
本發明涉及運動參量校準技術，具體是一種運動參量校準機構。本發明解決了目前針針對運動參量的單一參數校準均存在局限性、以及尚無一種能夠對運動參量同時進行多參數校準的裝置的問題。運動參量校準機構包括大曲柄連桿機構、小曲柄連桿機構、以及機架；大曲柄連桿機構包括大電機、與大電機過盈配合的大輪盤、與大輪盤間隙配合的大連桿、以及大導軌副；大導軌副由大導軌和大拖板組成。本發明徹底解決了目前針對運動參量的單一參數校準均存在局限性、以及尚無一種能夠對運動參量同時進行多參數校準的裝置的問題，適用于運動參量校準。
文檔編號G01C23/00GK102168987SQ201110029380
公開日2011年8月31日 申請日期2011年1月27日 優先權日2011年1月27日
發明者姚愛琴, 孫琪, 孫運強, 張倫, 曹久大, 李靜, 王晨光, 胡艷紅, 陳以方, 魯旭濤 申請人:中北大學