高精度丝杠动态检测装置的设计.pdf

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1、2014年第4期工业仪表与自动化装置·47·高精度丝杠动态检测装置的设计张福才，刘介良，关卫宏(1．黑龙江科技大学电气与控制工程学院，哈尔滨150022；2．大兴安岭联通公司，内蒙古加格达奇16500)摘要：丝杠是机械传动中重要的传动部件，其自身精度往往对整个装置的精度起着决定作用，因此，丝杠精度的检测有着极其重要意义。以往的测量方法精度不高，测量效率低。针对上述问题，该文提出了一种新的动态测量方案，利用双频激光干涉仪作为长度测量基准，PC机作为信息处理工具，能够对环境、热胀冷缩因素造成的偏差进行补偿，有效地提高了测量精度和测量效率。关键词：丝杠；精度；动态

2、测量；双频激光干涉仪中图分类号：TP212文献标志码：A文章编号：1000—0682(2014)04—0047—03ThedesignofhighprecisionscrewshaftdynamicdetectingdeviceZHANGFucai，LIUJieliang，GUANWeihong2(1．HeilongfiangUniversityofScienceandTechnology，Harbin150022，China；2．ChinaUnicomofDaxinganling，InnerMongoliaJiagedaqi165000，China)Abs

3、tract：Screwisimportantdrivingpartsinthemechanicaltransmission，itsaccuracyisoftenontheprecisionofthewholedeviceplaysadecisiverole，therefore，theaccuracyofleadscrewdetectionhasextremelyimportantsignificance．Previousmeasurementaccuracyisnothigh，lowmeasuringeficiency．Accordingtotheabove

4、problem．thispaperpresentsanewdynamicmeasurementschemeofdual—fre—quencylaserinterferometerisusedaslengthmeasurementbenchmark，PCasinformationprocessingtool，toenvironmentalfactors，heatbilgescoldshrinkdeviationcompensation，effectivelyimprovetheaccuracyofmeasurementandmeasuringeficiency

5、．Keywords：screwshaft；precision；dynamicmeasurement；DF10引言1丝杠测量原理丝杠在机械传动中应用很广，特别是高精密的1．1丝杠螺旋线理论理沦上，丝杠的蜗兰戋可以用下面关系鼓；专I4：丝杠，不仅是精密的传动元件而且常用作精密的测0S量元件，许多精密机床，如螺纹磨床、坐标镗床等，其2~rZP传动精度、定位精度、加工精度和一些仪器的测量精式中：0为丝杠与螺母之间的相对转角；5为与0对应度都与精密丝杠的精度有着直接关系。因此，高精的轴向位移；P为丝杠的螺距；z为螺旋线头数。度丝杠动态测量装置显得尤其重要。该文提出了一

6、对于理想的丝杠来说，转角和位移始终保持式种利用双频激光干涉仪⋯作为长度测量基准、用圆(1)的关系。为了叙述方便，只讨论单头丝杠，即z光栅作为角度测量基准的检测装置设计方案，并且=1，如果用一个角坐标反映丝杠的转角0，即可得做了较多的实际验证，证明该装置能够较大地提高出理论轴向位移．s：测量精度和效率。Js=(2)根据误差的定义：AE=S一S=S一P(3)收稿日期：2014—03—17式中：S为对应0的实测轴向位移。作者简介：张福才(1978)，男，吉林省白城人，黑龙江科技大学式(3)中，P为已知值，只要知道了0及其对应电气与控制工程学院教师，哈尔滨工业大学在

7、读博士，研究方向为仪器科学与技术。的S就可得出相应的误差AE。·48·工业仪表与自动化装置2014年第4期1．2测量装置工作原理2系统设计从式(3)可得出，测量丝杠螺旋线轴向误差实际上就是测0及s这2个坐标值。因此，装置设计方案将围2．1电路设计绕这2个关键参数进行没计，装置工作原理如图1所示。测量时双频激光干涉仪的2路信号需要进行同1234步、对消、对减等处理，其逻辑处理比较复杂，故选用Ahera公司的芯片EP4CE15F17C8N作为逻辑处理器，编程实现2路信号的逻辑关系，简化电路板设计。此外，需要实时采集数据，并且需要与计算机通信的数据量比较大，所以把

8、处理电路集成在PCI板卡上，板卡选用Xilinx公司