CN221404239U - 一种高精度线位移传感器全自动校准装置 - Google Patents

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赵米锋
朱锴
杨曦
高锦东
杜龙
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Abstract

本实用新型涉及一种线位移传感器校准装置,为解决现有手动式线位移传感器校准装置存在的准确度等级低、使用范围小的问题,而提供一种高精度线位移传感器全自动校准装置。本实用新型包括支架、设置在支架上的基座、设置在基座上的直线导轨、设置在直线导轨一端的激光干涉仪、可在直线导轨上移动的滑块、输出端与滑块相连的直线电机、与直线导轨平行设置的光栅尺、设置在滑块上的固定装置、设置在基座上且靠近直线导轨另一端的装夹机构,以及数据处理系统;激光干涉仪和光栅尺用于为高精度线位移传感器全自动校准装置提供长度基准。固定装置包括与滑块上端相连的连接板以及设置在连接板上的盒体,盒体的下部设置有第一夹缝。

Description

一种高精度线位移传感器全自动校准装置
技术领域
本实用新型涉及一种线位移传感器校准装置,具体涉及一种高精度线位移传感器全自动校准装置。
背景技术
位移传感器是构成现代信息技术的三大支柱之一,线位移传感器是位移传感器的一种,在航天领域线位移传感器的使用尤为广泛,飞行器飞行的速度、加速度、位置、姿态等以及生产试验中都需要用到大量的线位移传感器。现有手动式线位移传感器校准装置存在准确度等级低、使用范围小等缺点,且无法满足某些科研生产任务。
实用新型内容
本实用新型的目的是解决现有手动式线位移传感器校准装置存在的准确度等级低、使用范围小的问题,而提供一种高精度线位移传感器全自动校准装置。
为实现上述目的,本实用新型所提供的技术解决方案是:
一种高精度线位移传感器全自动校准装置,其特殊之处在于:
包括支架、设置在支架上的基座、设置在基座上的直线导轨、设置在直线导轨一端的激光干涉仪、可在直线导轨上移动的滑块、输出端与滑块相连的直线电机、与直线导轨平行设置的光栅尺、设置在滑块上的固定装置、设置在基座上且靠近直线导轨另一端的装夹机构,以及数据处理系统;所述激光干涉仪和光栅尺用于为高精度线位移传感器全自动校准装置提供长度基准;所述固定装置包括与滑块上端相连的连接板以及设置在连接板上的盒体,所述盒体的下部设置有第一夹缝;所述装夹机构包括机构底座、设置在机构底座上的X向平移模块、设置在X向平移模块上的Y向平移模块、设置在Y向平移模块上的水平转动模块、设置在水平转动模块上的俯仰调节模块以及设置在俯仰调节模块上的框体,框体的下部设置有与所述第一夹缝对应的第二夹缝,框体中设置有用于调整第二夹缝宽度的夹紧柱;所述数据处理系统包括与滑块连接的运动控制模块、与线位移传感器和滑块连接的数据采集模块以及与运动控制模块和数据采集模块连接的计算机;所述激光干涉仪、光栅尺分别与数据采集模块连接;线位移传感器为长条状,包括基础端和伸出端,所述第二夹缝用于穿设线位移传感器的基础端,所述第一夹缝用于穿设线位移传感器的伸出端。
进一步地,一种高精度线位移传感器全自动校准装置还包括多个限位器;所述限位器分为两组,每组包括两个限位器,两组限位器分别设置在直线导轨的两端。
进一步地,所述基座的材质为大理石,基座用于对其他组件提供稳定的基础。
进一步地,所述直线电机的U型定子采用水平安装的方式,可减少滑块表面的磁性,减少对特定类型传感器的电磁干扰。所述滑块与直线导轨之间采用球笼式滚珠结构连接。
进一步地,支架的下端设置有至少六个万向轮,便于装置整体的移动。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:
1、本实用新型提供的高精度线位移传感器全自动校准装置,采用模块化设计,将固定装置和装夹机构作为独立的模块,均为可拆卸式连接,装卸便捷;计算机、运动控制模块、数据采集模块以及装置本体的相互配合,可实现对线位移传感器的全自动校准;
2、本实用新型提供的高精度线位移传感器全自动校准装置,装夹机构可实现X、Y、Z向三个自由度调节以及绕中心轴旋转、俯仰角调节,可将待测的线位移传感器置于最佳位置,校准精度高,其中用于Z向调节的组件为夹紧柱;
3、本实用新型提供的高精度线位移传感器全自动校准装置,采用直线电机控制滑块运动,直线电机能够直接产生运动部件的直线运动,结构简单,且运动时噪音小、运动平稳,通过与直线导轨的配合,装置的稳定性更好,能够获得更高的控制精度。
附图说明
图1为本实用新型一种高精度线位移传感器全自动校准装置实施例的结构示意图;
图2为本实用新型一种高精度线位移传感器全自动校准装置实施例中装夹机构的结构示意图;
附图标记说明:
1-支架;2-基座;3-直线导轨;4-限位器;5-激光干涉仪;6-直线电机;7-滑块;8-光栅尺;9-固定装置;10-装夹机构;11-线位移传感器;101-X向平移模块,102-Y向平移模块,103-水平转动模块,104-俯仰调节模块,105-夹紧柱,106-第二夹缝,107-框体,108-机构底座。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步地说明。
一种高精度线位移传感器全自动校准装置,参见图1,包括支架1、设置在支架1上的基座2、设置在基座2上的直线导轨3、设置在直线导轨3一端的激光干涉仪5、可在直线导轨3上移动的滑块7、输出端与滑块7相连的直线电机6、与直线导轨3平行设置的光栅尺8、设置在滑块7上的固定装置9、设置在基座2上且靠近直线导轨3另一端的装夹机构10,以及数据处理系统;激光干涉仪5和光栅尺8用于为高精度线位移传感器全自动校准装置提供长度基准;固定装置9包括与滑块7上端相连的连接板以及设置在连接板上的盒体,盒体的下部设置有第一夹缝。
参见图2,装夹机构10包括机构底座108、设置在机构底座108上的X向平移模块101、设置在X向平移模块101上的Y向平移模块102、设置在Y向平移模块102上的水平转动模块103、设置在水平转动模块103上的俯仰调节模块104以及设置在俯仰调节模块104上的框体107,框体107的下部设置有与第一夹缝对应的第二夹缝106,框体107中设置有用于调整第二夹缝106宽度的夹紧柱105;
数据处理系统包括与滑块7连接的运动控制模块、与线位移传感器11和滑块7连接的数据采集模块以及与运动控制模块和数据采集模块连接的计算机;激光干涉仪5、光栅尺8分别与数据采集模块连接;
线位移传感器11为长条状,包括基础端和伸出端,第二夹缝106用于穿设线位移传感器11的基础端,第一夹缝用于穿设线位移传感器11的伸出端。
采用这种固定装置9和装夹机构10,可满足包括但不限于激光线位移传感器、拉线式线位移传感器、拉绳式线位移传感器、拉杆式线位移传感器、磁致伸缩线位移传感器等大多数类型的圆柱形和四棱体型线位移传感器的准确定位和装夹需求。
为了便于对滑块7的移动进行限位,限位器4分为两组,每组包括两个限位器4,两组限位器4分别设置在直线导轨3的两端。
基座2的材质为大理石,基座2用于对其他组件提供稳定的基础;大理石是一种天然石材,质地坚硬,稳定性好,因此采用大理石制作的基座2不仅能够有效地稳固在其上设置的各个组件,减少因震动而导致的校准误差,而且能够长期保持稳定。同时,大理石具有高密度、高硬度等特点,其强度也非常高。且大理石设备底座不易磨损,能够长时间使用而不变形,对于长期使用设备的场所非常适合。此外,大理石具有美观、易于清洁、不易刮花的特点。
直线电机6的U型定子采用水平安装的方式,可减少滑块7表面的磁性,减少对特定类型传感器的电磁干扰。滑块7与直线导轨3之间采用球笼式滚珠结构连接。
为了便于装置整体的移动,支架1的下端设置有六个万向轮。
基于上述装置的校准方法,包括以下步骤:
步骤一、将线位移传感器11的伸出端固定在固定装置9的第一夹缝中;
步骤二、将线位移传感器11的基础端固定在装夹机构10的第二夹缝106中,然后通过调整装夹机构10上的X向平移模块101、俯仰调节模块104、夹紧柱105,使得线位移传感器11位于预设的待测位置;
步骤三、按照JJF1305-2011《线位移传感器校准规范》,通过运动控制模块控制固定装置9对线位移传感器11进行全量程的往复三次定点运动,数据采集模块同时采集激光干涉仪5和光栅尺8所测得的线位移传感器11非连续的共60个点坐标值并存储在计算机中;
步骤五、计算机比对线位移传感器11、光栅尺8、激光干涉仪5的坐标值,以光栅尺8、激光干涉仪5的值为标准,计算得出线位移传感器11的基本误差、线性度、重复性、灵敏度、回程误差,自动生成原始记录、证书信息和计量器具信息;
其中,采用的计算机软件包括Microsoft Access和Microsoft Word;开发环境包括LabVIEW;证书信息包括证书编号、校准日期、校准环境温湿度;计量器具信息包括被校传感器的型号规格、精度指标以及其他身份信息;在步骤六中,输入的线位移传感器11的信息包括线位移传感器11的名称、型号规格、编号、厂家名称。
步骤六、输入线位移传感器11的信息,计算机将步骤五中的所有数据自动填充至标准的原始记录模板中,输出校准后的原始记录,实现线位移传感器11的全自动校准。
需要说明的是,本实施例提供的高精度线位移传感器全自动校准装置,其可校准的线位移传感器11的最大长度为2000mm,装夹机构10的X向平移模块101的调节范围是25mm,夹紧柱105的调节量程是10mm,激光干涉仪5的精度是±0.5μm/m,本装置的误差不大于3μm。计算机以及数据采集模块、数据处理模块对采集到数据进行处理、分析,获得相应采样点的曲线测量误差,评判线位移传感器11的基本误差、线性度、重复性、回程误差和灵敏度等相关信息,进行各项指标的自动计算;软件通过预先设计的Word模板,采用LabVIEW与Word接口调用技术,实现原始记录和校准证书的自动生成和打印。借助Microsoft数据库应用程序开发接口ADO技术,采用Microsoft Access数据库进行线位移传感器11校准信息的存储和检索,以达到原始记录的数据库检索、校准数据的编辑功能。
以上描述了本实用新型的基本原理和主要特征及本实用新型的优点,本行业的技术人员应该了解,本实用新型不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理,在不脱离本实用新型精神和范围的前提下,本实用新型还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内,本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种高精度线位移传感器全自动校准装置,其特征在于:
包括支架(1)、设置在支架(1)上的基座(2)、设置在基座(2)上的直线导轨(3)、设置在直线导轨(3)一端的激光干涉仪(5)、可在直线导轨(3)上移动的滑块(7)、输出端与滑块(7)相连的直线电机(6)、与直线导轨(3)平行设置的光栅尺(8)、设置在滑块(7)上的固定装置(9)、设置在基座(2)上且靠近直线导轨(3)另一端的装夹机构(10),以及数据处理系统;所述激光干涉仪(5)和光栅尺(8)用于为高精度线位移传感器全自动校准装置提供长度基准;
所述固定装置(9)包括与滑块(7)上端相连的连接板以及设置在连接板上的盒体,所述盒体的下部设置有第一夹缝;
所述装夹机构(10)包括机构底座(108)、设置在机构底座(108)上的X向平移模块(101)、设置在X向平移模块(101)上的Y向平移模块(102)、设置在Y向平移模块(102)上的水平转动模块(103)、设置在水平转动模块(103)上的俯仰调节模块(104)以及设置在俯仰调节模块(104)上的框体(107),框体(107)的下部设置有与所述第一夹缝对应的第二夹缝(106),框体(107)中设置有用于调整第二夹缝(106)宽度的夹紧柱(105);
所述数据处理系统包括与滑块(7)连接的运动控制模块、与线位移传感器(11)和滑块(7)连接的数据采集模块以及与运动控制模块和数据采集模块连接的计算机;所述激光干涉仪(5)、光栅尺(8)分别与数据采集模块连接;
线位移传感器(11)为长条状,包括基础端和伸出端,所述第二夹缝(106)用于穿设线位移传感器(11)的基础端,所述第一夹缝用于穿设线位移传感器(11)的伸出端。
2.根据权利要求1所述的高精度线位移传感器全自动校准装置,其特征在于:
还包括多个限位器(4);
所述限位器(4)分为两组,每组包括两个限位器(4),两组限位器(4)分别设置在直线导轨(3)的两端。
3.根据权利要求1或2所述的高精度线位移传感器全自动校准装置,其特征在于:
所述基座(2)的材质为大理石。
4.根据权利要求3所述的高精度线位移传感器全自动校准装置,其特征在于:
所述直线电机(6)的U型定子采用水平安装的方式,所述滑块(7)与直线导轨(3)之间采用球笼式滚珠结构连接。
5.根据权利要求4所述的高精度线位移传感器全自动校准装置,其特征在于:
支架(1)的下端设置有至少六个万向轮。
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