[发明专利]一种端面跳动与偏摆的测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于精密装配技术领域，涉及一种端面跳动与偏摆的测量装置及方法，用于回转运动平台回转精度的在线测量。

背景技术

在精密微小器件的装配中，当需要对回转元件进行精密分度装配时，不可避免的会用到回转运动平台，且回转运动平台的跳动与偏摆对于被装配元件的装配姿态具有重要影响。通常回转运动平台出厂时会有径向和轴向跳动指标，此外，由于回转运动平台安装轴线与理想安装轴线不重合，由此会带来装配偏摆误差。跳动和偏摆对精密装配的精度具有重大影响，需要通过简单有效的方法测量出来以便进行补偿。

通常，对机床、精密运动平台等设备中的回转件以及齿轮等回转体的跳动和偏摆是分别测量的。在跳动检测方面，基于PSD和激光三角法可以实现感应式电能表转盘的跳动误差检测。检测时，半导体激光器发出的光束经透镜汇聚后投射到待检转盘边缘的表面上，漫反射激光的一部分被成像透镜收集，并将光束的投射点成像在PSD光敏面上。转盘转动时，其跳动误差信号可由PSD的检测【孙长敬，单越康，电测与仪表，2008(6)，10-11】。该方法可快速精确地测出圆盘的跳动。但是存在系统结构和控制算法复杂，成本较高的问题。不利于与装配系统集成，进行在线检测。对于机床主轴这类杆状元件，可采用电磁力自动抑制的技术，应用径向跳动产生的磁力线圈间隙变化引起的电磁力矩变化，以轴向磁力线圈和径向磁力线圈分别抑制主轴径向跳动引起的偏摆和径向位移，从而抑制主轴径向跳动【中国发明专利：机床主轴跳动主动抑制方法及装置，申请(专利)号：200610098079.1】。该方法可以提高主轴精度。但是该方法适用于细长轴类元件的径向跳动补偿，不适用于回转运动平台的端面跳动测量与补偿。

在偏摆检测方面，多数基于千分表和定位机构进行测量。例如可采用在偏摆测量仪座一端安装手轮，配合V型主动槽轮与从动槽轮，使得千分表座可以沿导轨做往复直线运动，避免了手工推动或齿条传动带来的误差，提高检测精度【中国实用新型专利：多功能偏摆检测仪，申请(专利)号：200620031842.4】。另一种应用于封闭空心轴类零件装配用的径向偏摆测量装置，其测量功能主要由内径千分表实现，应用于飞机发动机的高压和低压转子轴的安装【中国实用新型专利：封闭空心轴类零件装配用的径向偏摆测量装置，申请(专利)号：200720081711.1】。上述两种方法采用千分表读数，较难与计算机控制的装配系统集成。此外，该类装置通常都是专用设备，与装配系统的装配单元非一体设计，也会引入测量误差，影响装配精度。

综上所述，已有的跳动和偏摆检测方法很难在线对回转运动平台类器件的端面跳动和偏摆进行快速和精确的检测，并将采集到的信号输入计算机控制系统以便进行后续处理。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于双电感测微仪的端面跳动和偏摆测量装置及方法，实现回转运动平台的端面跳动和偏摆的在线测量。

本发明的技术方案如下：

该端面跳动与偏摆测量装置包括第一电感测微仪、第二电感测微仪、X方向运动导轨、Y方向运动导轨、Z方向运动导轨、安装板、运动控制卡、数据采集卡和计算机组成。第一电感测微仪、第二电感测微仪和作业单元安装在安装板上，计算机通过运动控制卡控制X方向运动导轨、Y方向运动导轨和Z方向运动导轨来移动安装板；计算机同时记录两个电感测微仪和作业单元的位置信息，通过数据采集卡输入计算机。

其使用方法如下：

两个电感测微仪的测量位置与回转运动平台的中心共线，且关于回转运动平台中心轴线对称。两个电感测微仪与作业单元安装在同一安装板上，该安装板的位置由运动导轨控制。

在回转运动平台初始位置，先驱动运动导轨，将电感测微仪移动到测量位置。此时两个电感测微仪位置点的连线中心与回转运动平台的回转轴线重合。电感测微仪接触回转运动平台的待测表面，得到的读数信号经数据采集卡输入计算机，电感测微仪的信号与计算机中已有的测量方向(上运动导轨的位置信息叠加后，获得回转运动平台待测端面被测点的初始位置信息。