一種便攜式主軸回轉誤差測量儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種便攜式主軸回轉誤差測量儀，包括FPGA、DSP、信號展寬電路、電容測微儀、信號調理電路、A/D電路和觸摸屏，信號展寬電路的輸入端輸入安裝在主軸上的增量式光柵尺輸出的光柵Z脈沖信號，電容測微儀的信號輸出端與信號調理電路的輸入端連接，信號調理電路的輸出端與A/D電路的輸入端連接，A/D電路的輸出端和信號展寬電路的輸出端分別與FPGA的信號輸入端對應連接，FPGA和觸摸屏分別與DSP對應連接。本實用新型所述便攜式主軸回轉誤差測量儀采用FPGA+DSP架構，實現數據的采集和處理，利用觸摸屏實現人機交互，使得儀器具有體積小、功耗低、攜帶方便、數據判讀簡易直的優點。
【專利說明】一種便攜式主軸回轉誤差測量儀
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種主要用于空氣主軸測量的主軸回轉誤差測量儀，尤其涉及一 種精度高、體積小、功耗低、攜帶方便、數據判讀簡易直觀的便攜式主軸回轉誤差測量儀。
【背景技術】
[0002] 在高精度機床加工、精密離心機等精密度要求較高的機械設備中，廣泛采用空氣 主軸作為精密旋轉部件，空氣主軸的性能是影響系統工作精度的關鍵因素，而空氣主軸回 轉誤差是主軸最關鍵的性能參數之一。當采用外基準測量精密離心機動態半徑時，動態半 徑測量結果中包含有徑向回轉誤差，而精密離心機工作半徑是相對于瞬時回轉軸線的，應 該將徑向回轉誤差從動態半徑測量結果中剔除。此外，對空氣軸承進行驗收時需要檢測其 回轉誤差大小；另外，空氣主軸運轉時也需要實時測量徑向回轉誤差作為空氣軸承間隙的 狀態監測量。因此，進行空氣軸承的回轉誤差測量對空氣主軸研制具有重要的現實意義。
[0003] 目前的空氣主軸回轉誤差測量系統大多基于PC總線技術或單片機技術：PC總線 技術利用高性能的模塊化硬件，結合高效靈活的軟件完成各種測試和數據處理應用，易于 實現，開發周期短，但系統功耗、體積大、成本高，且不利于攜帶；而采用單片機構建測試系 統時數據處理能力有限、測量精度低且依賴于PC機輔助完成測試。 實用新型內容
[0004] 本實用新型的目的就在于為了解決上述問題而提供一種精度高、體積小、功耗低、 攜帶方便、數據判讀簡易直觀的便攜式主軸回轉誤差測量儀。
[0005] 本實用新型通過以下技術方案來實現上述目的：
[0006] -種便攜式主軸回轉誤差測量儀，包括FPGA、DSP、信號展寬電路、電容測微儀、信 號調理電路、A/D電路和觸摸屏，所述信號展寬電路的輸入端輸入安裝在所述主軸上的增量 式光柵尺輸出的光柵Z脈沖信號，所述電容測微儀的信號輸出端與所述信號調理電路的輸 入端連接，所述信號調理電路的輸出端與所述A/D電路的輸入端連接，所述A/D電路的輸出 端和所述信號展寬電路的輸出端分別與所述FPGA的信號輸入端對應連接，所述FPGA和所 述觸摸屏分別與所述DSP對應連接。
[0007] 作為優選，所述電容測微儀為六個，六個所述電容測微儀分別布置在所述主軸的 外部支架上，在所述主軸的兩個截面周圍分別布置三個所述電容測微儀，其中兩個所述截 面對應的圓周上的所述電容測微儀相對平行安裝；所述A/D電路為6路24位A/D電路。
[0008] 本實用新型的有益效果在于：
[0009] 本實用新型所述便攜式主軸回轉誤差測量儀采用FPGA+DSP架構，實現數據的采 集和處理，利用觸摸屏實現人機交互，使得儀器具有體積小、功耗低、攜帶方便、數據判讀簡 易直的優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010] 圖1是本實用新型所述便攜式主軸回轉誤差測量儀的電路框圖；
[0011] 圖2是本實用新型所述電容測微儀的安裝結構立體示意圖。
【具體實施方式】
[0012] 下面結合附圖對本實用新型作進一步說明：
[0013] 如圖1所示，本實用新型所述便攜式主軸回轉誤差測量儀包括FPGA、DSP、信號展 寬電路、電容測微儀、信號調理電路、A/D電路和觸摸屏，所述信號展寬電路的輸入端輸入安 裝在所述主軸上的增量式光柵尺輸出的光柵Z脈沖信號，所述電容測微儀的信號輸出端與 所述信號調理電路的輸入端連接，所述信號調理電路的輸出端與所述A/D電路的輸入端連 接，所述A/D電路的輸出端和所述信號展寬電路的輸出端分別與所述FPGA的信號輸入端對 應連接，所述FPGA和所述觸摸屏分別與所述DSP對應連接。
[0014] 圖1中還示出了主軸回轉誤差測量儀所需要的常規信號即轉軸的轉速穩定信號， FPGA的常規外圍電路包括時鐘電路和JTAG下載電路，DSP的常規外圍電路包括時鐘電路和 JTAG下載電路，DSP還通過ATA接口與硬盤連接。
[0015] 如圖2所示，所述電容測微儀為六個，六個所述電容測微儀分別布置在所述主軸 的外部支架上，主軸的外部支架包括外部的空心柱體結構的軸套1和內部的空心柱體結構 的氣浮支架2,其徑向平面3為主軸的截面；選擇主軸的兩個截面S1、S2作為主軸回轉誤差 測試對象，在主軸的兩個截面S1、S2的周圍分別布置三個電容測微儀，S卩，在主軸的截面Sl 布置電容測微儀311、512、513，在主軸的截面52布置電容測微儀521、522、523，截面51上 的三個電容測微儀S11、S12、S13和截面S2上的三個電容測微儀S21、S22、S23相對平行安 裝；相應地，所述A/D電路為6路24位A/D電路。
[0016] 下面結合附圖對本便攜式主軸回轉誤差測量儀的工作過程進行具體說明，其中涉 及到的測量方法內容僅為了說明本測量儀的實用性和可實施性，不是本實用新型保護的技 術方案：
[0017] 如圖2所示，主軸徑向回轉誤差e采用雙截面三點法進行測試，截面Sl與頂截面 之間的距離為11，截面S2與截面Sl之間的距離為12,其中兩截面SI、S2對應的圓周上的 電容測微儀測試時在每個截面等角度采集N = 1600個數據，由Sll、S12、S13三只測微儀 測試信號經主軸圓度誤差分離后的徑向回轉誤差信號為el (i) (i = 1，2. . N)，由S21、S22、 S23三個測微儀測試信號經圓度誤差分離后的徑向回轉誤差信號為e2 (i) (i = 1，2. . N)， 則待測SO截面的主軸徑向回轉誤差在X、Y方向上的分量Ax(i)、Ay(i)和傾角回轉誤差 A 0 x(i)、A 0 y (i)分別為：
【權利要求】
1. 一種便攜式主軸回轉誤差測量儀，其特征在于：包括FPGA、DSP、信號展寬電路、電容 測微儀、信號調理電路、A/D電路和觸摸屏，所述信號展寬電路的輸入端輸入安裝在所述主 軸上的增量式光柵尺輸出的光柵Z脈沖信號，所述電容測微儀的信號輸出端與所述信號調 理電路的輸入端連接，所述信號調理電路的輸出端與所述A/D電路的輸入端連接，所述A/ D電路的輸出端和所述信號展寬電路的輸出端分別與所述FPGA的信號輸入端對應連接，所 述FPGA和所述觸摸屏分別與所述DSP對應連接。
2. 根據權利要求1所述的便攜式主軸回轉誤差測量儀，其特征在于：所述電容測微儀 為六個，六個所述電容測微儀分別布置在所述主軸的外部支架上，在所述主軸的兩個截面 周圍分別布置三個所述電容測微儀，其中兩個所述截面對應的圓周上的所述電容測微儀相 對平行安裝；所述A/D電路為6路24位A/D電路。
【文檔編號】G01B7/00GK204142175SQ201420600796
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月16日 優先權日:2014年10月16日
【發明者】張 榮, 周繼昆, 王玨, 黎啟勝, 李明海, 凌明祥, 寧菲 申請人:中國工程物理研究院總體工程研究所