[发明专利]动态测量精度损失实验系统

说明书

技术领域

本发明涉及实验系统，更具体地说是一种动态测量精度损失实验系统。

背景技术

动态测量系统，尤其是带有机械结构的动态测量系统在实际使用过程中，即使不考虑环境因素的影响，随着时间的推移，系统的精度也会有所损失，致使其测量精度不可避免逐渐下降。现代高科技的发展对测量尤其是动态测量提出了更高的要求，如何提高动态测量的精度一直以来是工程测量与仪器设计人员关注的问题。因此掌握动态测量系统的精度损失规律，则可以采取有效的措施来提高测量结果的精度及其测量的可靠性。

一个实际的测量系统在其整个使用寿命周期内，由于受到外界条件的影响和内部结构的不断变化，其动态测量精度随时间不断损失，是一个相对漫长的过程。如何在短期内实现对测量系统精度损失规律的研究，需要设计一套可以加速精度损失的实验装置，该实验装置要具有动态性，要符合实际工况要求，参考的标准量不会随时间推移而损失。但迄今为止，还没有符合这一要求的实验系统。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种动态测量精损失实验系统，用于实现对动态测量系统在长期使用过程中的精度损失规律的研究。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明的结构特点是在由单片机控制的步进电机的输出轴上，设置偏心轮、沿偏心轮的径向设置的测杆，测杆以其一端依靠弹性预紧力抵靠在偏心轮的外圆周面上，被测表中用于测定测杆位移量的位移测头设置在测杆的另一端，在测杆上设置动光栅，对应设置的是处在与测杆平行的位置上的定光栅，由定光栅和动光栅构成测定测杆的位移量的光栅测量系统；偏心轮的一端是阶梯轴的台阶，另一端由紧固螺母固定，偏心轮上设置花键，在所述测杆与偏心轮的外圆周面相接触的一端设置为圆头，两者之间为点接触。

由单片机控制步进电机带动偏心轮旋转，偏心轮推动测杆往复移动，同时带动处在测杆另一端的位移测头产生位移，并在其被测表中显示位移量；与此同时，随着测杆的往复移动，由光栅测量系统对测杆的实际位移进行同步测量。

该实验系统在长期工作后偏心轮和测杆都会有磨损，步进电机也存在一定的步进误差，光栅测量系统显示的读数变化可以很好地反映偏心轮和测杆因为磨损以及步进电机的步进误差而产生的精度损失。由于动光栅是安装在测杆上，并随着测杆产生移动，显然光栅测量系统的实际输出即为被测表的实际输入。因此，在长期的实验过程中，光栅测量系统和被测表两者之间的读数差异可以获得被测表在长期使用后的精度损失。被测表的实际输出量值变化反映了该实验系统的总精度变化。显然，与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：本发明在设计上很好考虑了系统各结构单元的误差分离即精度损失分离。

附图说明

图1为本发明测量系统结构示意图。

图2为本发明系统框图。

图3为本发明系统控制主程序流程图。

图4为系统实验100组精度损失分布图。

图5(a)为第一阶段的精度损失拟合曲线图。

图5(b)为第二阶段的精度损失拟合曲线图。

图6为三次多项式拟合曲线。

图中标号：1步进电机、2偏心轮、3紧固螺母、4轴座、5测杆、6大头螺栓、7压簧、8弹簧挡块、9测头、10定光栅、11动光栅。

以下通过具体实施方式，并结合附图对本发明作进一步说明。

具体实施方式

参见图1、图2，在由单片机控制的步进电机1的输出轴上，设置偏心轮2、沿偏心轮2的径向设置的测杆5，测杆5以其一端依靠弹性预紧力抵靠在偏心轮2的外圆周面上，被测表中用于测定测杆5的位移量的位移测头9设置在测杆5的另一端，在测杆5上设置动光栅11，对应设置的是处在与测杆5平行的位置上的定光栅10，定光栅10固定设置在底座9上，由定光栅10和动光栅11构成测定测杆5的位移量的光栅测量系统。