專利名稱：一種轉角測量裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及測量儀器領域，尤其涉及一種應用于數控機床的轉角測量裝置。
背景技術：
隨著數控技術和數控機床的發展，數控機床的加工精度要求、柔性化和自動化程度愈來愈高，也對數控機床的測試儀器提出了更高的要求。如何快速準確的對數控機床幾何誤差進行標定甚至測量，進一步進行誤差補償，是提高數控機床精度的基礎。隨著機加工精度和表面質量要求越來越高，高速切削迅猛發展，現在電主軸轉速達到了幾萬轉，新開發的加工中心甚至達到了三十萬轉。其中工作臺的轉角、主軸的擺角、分度盤的轉角、主軸的轉速都需要標定甚至測量。美國專利US5341702中公布了一種轉角測量裝置，此方案中標定臺機構復雜，控制算法繁瑣，裝置測校時間長，無法測量高速主軸的轉速，無法實現連續的360°轉角測量；美國專利US5969817中公布了一種轉角測量裝置，僅能實現一定范圍內的角度測量；美國專利US7110121B2中公布了一種轉角測量裝置，只是用兩個線性干涉儀取代了角度干涉儀，同樣僅能實現一定范圍內的角度測量。因此，急需提供一種結構簡單，安裝方便快捷，控制算法簡單，能實現連續的360°轉角測量的裝置和方法。
發明內容
本發明所解決的技術問題在于提供一種轉角測量裝置，使得裝置結構簡單，安裝方便快捷，控制算法簡單，能實現連續的360°轉角測量。為了解決上述技術問題，本發明提供一種轉角測量裝置，應用于被測目標的轉角和轉速測量，包括偏心裝置和測量系統，所述偏心裝置側面鍍有反射膜，固定安裝在所述被測目標上，與所述被測目標同軸旋轉；所述測量系統位于所述偏心裝置一側，通過測量所述偏心裝置靠近所述測量系統一側的位移計算得到所述被測目標的轉角或轉速。進一步的，所述偏心裝置連接所述被測目標的固定點相對偏心裝置中心的距離可調。進一步的，所述偏心裝置為圓形或環形裝置。進一步的，所述測量系統為雙頻激光干涉儀測量系統。進一步的，所述偏心裝置為偏心圓盤鏡，所述偏心圓盤鏡的圓盤側面鍍有反射膜。進一步的，所述雙頻激光干涉儀測量系統包括氦氖激光器,發射雙頻激光；偏振分光棱鏡，接收所述雙頻激光并將所述雙頻激光分為參考光和測量光；參考臂四分之一波片，反射所述參考光到所述偏振分光棱鏡透射形成透射參考光;測量臂四分之一波片，透射所述測量光到所述偏心裝置反射，并將所述偏心裝置、反射的測量光透射到所述偏振分光棱鏡反射，形成反射測量光；控制及補償模塊，接收所述透射參考光和反射測量光，并計算出所述偏心裝置靠近所述測量系統ー側的位移。進ー步的，通過雙頻激光干涉儀測量系統測量所述偏心裝置靠近所述測量系統ー側在測量光束方向的位移獲得所述被測目標的轉角或轉速。進ー步的，所述測量系統為非接觸式微位移傳感器， 電路連接所述偏心裝置。進ー步的，所述測量系統為電容傳感器的帶電極板，所述偏心裝置為電容傳感器的動片，通過測量所述動片靠近所述測量系統ー側的位移計算得到所述被測目標的轉角或轉速。與現有技術相比，本發明的轉角測量裝置結構簡單，安裝方便快捷，通過測量所述偏心裝置靠近所述測量系統ー側的直線位移來實現被測目標轉角的間接測量，數據處理量小和算法簡單，實現了連續的360°轉角測量和高速主軸的轉速測量。
圖I是本發明較佳實施例的轉角測量裝置示意圖；圖2是本發明較佳實施例的偏心裝置的位移幾何關系示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖和具體實施例對本發明提出的轉角測量裝置及方法作進ー步詳細說明。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式，僅用于方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。請參考圖1，本發明提供一種轉角測量裝置及方法，應用于被測目標的轉角和轉速測量，包括偏心裝置20和測量系統10，所述偏心裝置20安裝在被測目標30上，與所述被測目標30同軸(繞轉軸B)旋轉；所述測量系統10位于所述偏心裝置20—側，通過測量所述偏心裝置20靠近測量系統10 —側的位移，計算得到所述被測目標30的轉角或轉速。其中所述偏心裝置20為圓形或環形裝置，連接所述被測目標30與所述偏心裝置20的固定點相對偏心裝置20中心的距離可調，以得到所述偏心裝置中心軸A相對所述轉軸B的不同偏心距a。被測目標30可以是機床的工作臺、分度機構或主軸。請參考圖1，本實施例中，所述測量系統10為雙頻激光干涉儀測量系統，包括氦氖激光器101,偏振分光棱鏡102,控制及補償模塊103,測量臂四分之一波片104和參考臂四分之一波片105。所述偏心裝置20為偏心圓盤鏡，其圓盤側面鍍有反射膜。轉角測量時，首先將偏心圓盤鏡20裝在被測目標30上，被測目標30的中心軸作為轉軸B，偏心圓盤鏡20與被測目標30 —起繞轉軸B旋轉，其中心軸A相對軸B有偏心距a，雙頻激光干涉測量系統10固定在偏心圓盤鏡20旁邊的靜止支架上。氦氖激光器101發出的雙頻激光進入偏振分光棱鏡102后分為參考光和測量光，參考光反射到參考臂四分之一波片105上并經其反射后，再次經偏振分光棱鏡102透射到控制及補償模塊103形成透射參考光；測量光經測量臂四分之一波片104后打在偏心圓盤鏡20上返回，再次經偏振分光棱鏡102反射到控制及補償模塊103形成反射測量光；所述透射參考光和反射測量光在控制及補償模塊103發生干渉，通過計算干涉條紋數量得到所述偏心圓盤鏡20靠近所述測量系統ー側在測量光束方向的位移，最后計算出被測目標30的轉角或轉速。請參考圖2，所述偏心圓盤鏡20的中心軸A相對轉軸B有偏心距a，所述偏心圓盤鏡20圓盤鏡的半徑為R，假設中心軸A相對轉軸B旋轉的角度為Θ (如圖2中中心軸A轉到A’位置)，此時雙頻激光干涉儀測量系統10測量所述偏心圓盤鏡20靠近測量系統10的一側在測量光束方向上的位移為X，(由于雙頻激光干涉儀測量系統10只能測量相對位移，因此以雙頻激光干涉儀測量系統10最小讀數的位置為基準)，那么根據幾何原理，可得方程式
權利要求
1.一種轉角測量裝置，應用于被測目標的轉角和轉速測量，其特征在于，包括偏心裝置和測量系統，所述偏心裝置側面鍍有反射膜，固定安裝在所述被測目標上，與所述被測目標同軸旋轉；所述測量系統位于所述偏心裝置ー側，通過測量所述偏心裝置靠近所述測量系統ー側的位移計算得到所述被測目標的轉角或轉速。
2.如權利要求I所述的轉角測量裝置，其特征在于，所述偏心裝置連接所述被測目標的固定點相對偏心裝置中心的距離可調。
3.如權利要求I所述的轉角測量裝置，其特征在于，所述偏心裝置為圓形或環形裝置。
4.如權利要求I所述的轉角測量裝置，其特征在于，所述測量系統為雙頻激光干涉儀測量系統。
5.如權利要求4所述的轉角測量裝置，其特征在于，所述偏心裝置為偏心圓盤鏡，所述偏心圓盤鏡的圓盤側面鍍有反射膜。
6.如權利要求4所述的轉角測量裝置，其特征在干，所述雙頻激光干涉儀測量系統包括 氦氖激光器，發射雙頻激光； 偏振分光棱鏡，接收所述雙頻激光井將所述雙頻激光分為參考光和測量光； 參考臂四分之一波片，反射所述參考光到所述偏振分光棱鏡透射形成透射參考光； 測量臂四分之一波片，透射所述測量光到所述偏心裝置，并將所述偏心裝置反射的測量光透射到所述偏振分光棱鏡反射，形成反射測量光； 控制及補償模塊，接收所述透射參考光和反射測量光，并計算出所述偏心裝置靠近所述測量系統ー側的位移。
7.如權利要求6所述的轉角測量裝置，其特征在干，通過雙頻激光干涉儀測量系統測量所述偏心裝置靠近所述測量系統ー側在測量光束方向的位移獲得所述被測目標的轉角或轉速。
8.如權利要求I所述的轉角測量裝置，其特征還在于，所述測量系統為非接觸式微位移傳感器，電路連接所述偏心裝置。
9.如權利要求8所述的轉角測量裝置，其特征在干，所述測量系統為電容傳感器的帶電極板，所述偏心裝置為電容傳感器的動片，通過測量所述動片靠近所述測量系統ー側的位移計算得到所述被測目標的轉角或轉速。
全文摘要
本發明提供一種轉角測量裝置，應用于被測目標的轉角和轉速測量，包括偏心裝置和測量系統，所述偏心裝置有反射膜，固定安裝在所述被測目標上，與所述被測目標同軸旋轉；所述測量系統位于所述偏心裝置一側，通過測量所述偏心裝置靠近所述測量系統一側的位移計算得到所述被測目標的轉角或轉速。本發明的轉角測量裝置結構簡單，安裝方便快捷，通過測量所述偏心裝置靠近所述測量系統一側的直線位移來實現被測目標轉角的間接測量，數據處理量小和算法簡單，實現了連續的360°轉角測量和高速主軸的轉速測量。
文檔編號G01B7/30GK102692195SQ20111006831
公開日2012年9月26日 申請日期2011年3月21日 優先權日2011年3月21日
發明者任勝偉, 張志平, 張曉文, 池峰, 肖鵬飛 申請人:上海微電子裝備有限公司