CN101806617B

CN101806617B - 一种用于长行程水平振动台的滑台防牵拉装置

Info

Publication number: CN101806617B
Application number: CN 201010136261
Authority: CN
Inventors: 何闻; 郑建毅; 贾叔仕; 于梅; 马明德
Original assignee: Zhejiang University ZJU; National Institute of Metrology
Current assignee: Zhejiang University ZJU; National Institute of Metrology
Priority date: 2010-03-30
Filing date: 2010-03-30
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2030-03-30
Also published as: CN101806617A

Abstract

用于长行程水平振动台的滑台防牵拉装置，包括承载振动台管线、并与振动台的滑台同步运动的跟踪平台，管线通过压块压紧于跟踪平台上，管线穿过跟踪平台并置入一拖链中，拖链的移动端与跟踪平台固接，管线外露于拖链的末端与供气设备及电源功放系统连接，滑台上设有感应滑台位移量的位移检测传感器，跟踪平台架设于一同步带上，并在同步带的拖动下沿一平行于滑台的导轨移动，同步带的带轮与电机连动，电机受控于一能将滑台位移量换算为电机转速、以使跟踪平台与滑台同步运动的控制器。本发明具有能消除长行程水平振动台管线的牵拉作用，减小振动台输出波形失真度的优点。

Description

一种用于长行程水平振动台的滑台防牵拉装置

技术领域

本发明涉及一种长行程水平振动台的滑台防牵拉装置。

技术背景

随着科学技术的日新月异，传感器的测试水平不断朝着极限水平发展。在航空航天、武器制导、地震预报、超精加工、石油勘探等领域，人们对超低频测振传感器的测量频率范围不断提出新的要求。如下限频率低于0.01Hz的速度传感器以及零频响应的加速度传感器，都已经开始应用到各领域当中。这些传感器的出现对超低频计量校准系统提出了更高的要求。

按国家计量检定规程(JJG 134-2003，JJG 233-2008)的规定，振动传感器在出厂或使用一段周期后，均需经过计量部门的正式校准。振动传感器一般是用标准振动装置进行校准的，即通过标准振动台产生标准的水平向或垂直向正弦振动，用“绝对法”或“相对法”校准传感器的各项性能指标。因此，标准振动台输出波形的精度将决定传感器的校准水平。

本发明应用的超低频长行程水平台振动校准系统，振动滑台输出最低下限频率不大于0.002Hz，最大行程不小于1m。由于该滑台采用电磁驱动、所在导轨采用空气静压技术，因此滑台上有外界引入的气管及驱动电缆，同时当被校准的传感器放置在滑台上时，该传感器连接线也需引出。在滑台做长行程运动时，所有这些管线将对滑台产生牵拉，而工作于超低频状态的滑台对外力作用是非常敏感的，结果将导致滑台输出振动波形失真度增大，影响校准结果。现有的解决滑台受管线牵拉问题的方法是增加管线的长度，如将管线高高挂起，从而降低管线的刚度，减小滑台运动时管线对滑台的牵拉力。但是这不但影响设备的外观，而且试验表明在振幅较大时，管线的影响仍然不可忽略。因此，要实现振动滑台低失真度的波形输出，必须消除或减弱管线对滑台牵拉力的作用。

发明内容

为解决现有技术在振动台输出超低频、大振幅时，振动滑台受管线牵拉作用而使得输出波形失真度增大的问题，本发明提供了一种能消除管线对滑台的牵拉作用，从而降低振动台输出波形失真度的滑台防牵拉装置。

用于长行程水平振动台的滑台防牵拉装置，其特征在于：包括承载滑台上引出的管线、并与滑台同步运动的跟踪平台，所述的管线通过压块压紧于所述的跟踪平台上、然后穿过所述的的跟踪平台并置入一拖链中，所述的拖链的移动端与所述的跟踪平台固接，所述的拖链的固定端引出管线连接到电源功放系统和供气设备等外部设备，所述的滑台上设有感应滑台位移量的位移检测传感器，所述的跟踪平台架设于一平行于滑台的导轨上，并在同步带的拖动下移动，所述的同步带的带轮与电机连动，所述的电机受控于一能将滑台位移量换算为电机转速、以使所述的跟踪平台与滑台同步运动的控制器。

进一步，所述的跟踪平台上设有跟踪检测传感器，用于监测所述的跟踪平台与滑台的跟随情况，一旦跟踪平台与滑台错位则停止整个系统。

进一步，所述的位移检测传感器为光栅尺，所述的电机为伺服电机，所述的电机与减速器连接，所述的减速器通过联轴器与所述的带轮连接。

进一步，所述的导轨两端均设有防止所述跟踪平台超限的限位开关。

本发明的技术构思是：将滑台引出的管线压紧在一个与滑台同步运动的跟踪平台上，并通过拖链引出管线，使管线的牵拉力均通过拖链作用在跟踪平台上，且管线相对于滑台保持静止，管线不会对滑台产生牵拉作用。因此，长行程水平振动台在输出超低频、长行程的振动时，输出的波形失真度得到极大的改善。

本发明具有能消除滑台引出的管线对滑台的牵拉作用，从而减小长行程水平振动台输出波形失真度的优点。

附图说明

图1为无滑台防牵拉装置的长行程水平振动台系统图

图2为本发明的示意图

图3为位移信号控制伺服电机的原理图

图4为控制器的工作流程图

图5为控制器中信号调理模块的电路图

具体实施方式

参照附图，进一步说明本发明：

用于长行程水平振动台的滑台防牵拉装置，包括承载滑台2上引出的管线4、并与滑台2同步运动的跟踪平台11，所述的管线4通过压块10压紧于所述的跟踪平台11上、然后穿过所述的跟踪平台11并置入一拖链12中，所述的拖链12的移动端与所述的跟踪平台11固接，所述的拖链的固定端引出管线连接到电源功放系统和供气设备等外部设备。

所述的滑台2上设有感应滑台位移量的位移检测传感器7，所述的跟踪平台11架设于一平行于滑台2的导轨20上、并在同步带13的拖动下移动，所述的同步带13的带轮14与电机17连动，所述的电机17受控于一能将滑台位移量换算为电机转速、以使所述的跟踪平台11与滑台2同步运动的控制器。

所述的跟踪平台11上设有跟踪检测传感器8，用于监测所述的跟踪平台11与滑台2的跟随情况，一旦跟踪平台11与滑台2错位则停止整个系统。

所述的位移检测传感器7为光栅尺，所述的电机17为伺服电机，所述的电机17与减速器16连接，所述的减速器16通过联轴器15与所述的带轮14连接。

所述的导轨20的两端均设有限位开关9。

本发明的技术构思是：将滑台2引出的管线4压紧在一个与滑台2同步运动的跟踪平台11上，并通过拖链12引出管线4，使管线4的牵拉力均通过拖链12作用在跟踪平台11上，且管线4相对于滑台2保持静止，管线4不会对滑台2产生牵拉作用。因此，长行程水平振动台在输出超低频、长行程的振动时，输出的波形失真度得到极大的改善。

在图1中，在电源功放系统5的驱动下，滑台2在空气静压导轨3上产生标准的超低频正弦振动；供气设备6给滑台2提供压缩空气，使其可以在空气静压导轨3上接近于零摩擦运动，因而，滑台2上连有管线4(包括电缆及气管等)。在滑台2做最大峰-峰值可达1m的长行程运动时，管线4对滑台2产生的牵拉作用力显著，这将严重影响超低频振动台输出振动波形失真度。

在图2中，滑台2引出的管线4理顺后用压块10压紧在跟踪平台11上，然后从跟踪平台11底部穿入拖链12，拖链12的移动端与跟踪平台11相连接，并由跟踪平台11拖动，拖链12的固定端引出管线4连接到电源功放系统5和供气设备6等外部设备。位移检测传感器7检测滑台2的位移，将位移信号传给控制器的信号调理模块19，信号调理模块19将滑台位移量换算为电机转速，调理后的信号输入到控制器的伺服驱动器18产生伺服驱动信号，驱动伺服电机17运转。伺服电机17经减速器16增大扭矩，再通过联轴器15将转动输入带轮14，以驱动同步带13带动跟踪平台11在导轨20上跟踪滑台2做同步运动。跟踪平台11装有跟踪检测传感器8，用于检测跟踪平台11与滑台2的跟踪情况，如跟踪异常应紧急停止整个系统，防止管线4损坏。导轨20的两端装有限位开关9，用于检测跟踪平台11运行是否超限，如运行超限应将整个系统停止，防止跟踪平台11撞限。

在图3中，采用光栅尺做为位移检测传感器，光栅尺检测滑台2的位移后产生相位差为90度的A-B脉冲位移信号。A-B脉冲信号的相位关系代表了滑台2的运动方向，脉冲的个数代表了滑台2的位移大小，只要匹配A-B脉冲个数与滑台2位移的关系，跟踪平台11就可以在控制器的控制下，严格跟随滑台2运动。具体实施例中采用SGMPH型高精度-高动态的永磁交流伺服电机，伺服驱动器选用SGDM系列，可通过脉冲控制模式运行。

A/B脉冲信号经过信号调理模块19处理后，输入伺服驱动器18产生伺服驱动信号，从而驱动伺服电机17同步运动。伺服驱动器18完成电子齿轮传动比换算，然后通过位置控制环、转速控制环、电流控制环组成的级联多环控制之后，经过功率驱动装置输出驱动伺服电机17运转。装于伺服电机17输出轴的旋转编码器检测电机的实际旋转速度和位置，用于完成位置控制环和转速控制环的半闭环反馈控制，使得跟踪平台11运行更加精确。

在图4中，系统上电后首先进行系统自检，用于检定整套防牵拉装置是否全部正常工作。系统自检通过后应进行跟踪平台11和滑台2的对中调整，使跟踪平台11与滑台2严格平齐。接下来可启用跟踪系统，此时只要滑台2运行，位移检测传感器7即检测产生相应的A/B脉冲信号，经信号调理模块19处理后可控制伺服电机17带动跟踪平台11运行相同的位移，从而实现同步运动。跟踪过程中始终进行跟随检测、超限判断和伺服驱动器状态监测，只要其中任何一个部分发生异常，跟踪系统将自动停止，同时发出振动台停振请求，使电源功放系统5停止输出驱动振动台。

在图5中，A/B脉冲信号经过整形、分频、分相、辨向、数据选通、光电隔离和电平转换处理，以产生输入给伺服驱动器的与位移信号相匹配的跟踪控制信号。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims

1.用于长行程水平振动台的滑台防牵拉装置，其特征在于：包括承载滑台上引出的管线、并与滑台同步运动的跟踪平台，所述的管线通过压块压紧于所述的跟踪平台上、然后穿过所述的跟踪平台并置入一拖链中，所述的拖链的移动端与所述的跟踪平台固接，所述的拖链的固定端引出管线连接到电源功放系统和供气设备；

所述的滑台上设有感应滑台位移量的位移检测传感器，所述的跟踪平台架设于一平行于滑台的导轨上，并在同步带的拖动下移动，所述的同步带的带轮与电机连动，所述的电机受控于一能将滑台位移量换算为电机转速、以使所述的跟踪平台与滑台同步运动的控制器。

2.如权利要求1所述的用于长行程水平振动台的滑台防牵拉装置，其特征在于：所述的跟踪平台上设有跟踪检测传感器，用于监测所述的跟踪平台与滑台的跟随情况，一旦跟踪平台与滑台错位则停止整个系统。

3.如权利要求2所述的用于长行程水平振动台的滑台防牵拉装置，其特征在于：所述的位移检测传感器为光栅尺，所述的电机为伺服电机，所述的电机与减速器连接，所述的减速器通过联轴器与所述的带轮连接。

4.如权利要求3所述的用于长行程水平振动台的滑台防牵拉装置，其特征在于：所述的导轨两端均设有防止所述跟踪平台超限的限位开关。