专利名称：运动参量校准机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及运动参量校准技术，具体是一种运动参量校准机构。
背景技术：
运动参量校准主要包括对位移、速度、加速度的校准；目前，对位移的校准主要采用双频激光干涉仪和激光多普勒测量仪进行校准；采用双频激光干涉仪测量校准时，由于受原理限制，基于塞曼效应分裂的频差为15 20MH ζ，一般测量速度<1 m / s，当测量速度再提高时，就会出现频率混叠现象而不能正常测量，这就使双频干涉仪在高速测量中受到限制；采用激光多普勒测量仪进行测量校准时，目前已知测量速度最快的是日本ONO SOKKI公司的LV-8600激光干涉仪，其采用激光多普勒测量原理，实现了最大5 m/ s的测量速度，应用于高速定位控制，采用干涉仪一体型光学头，光轴对中简单，但该产品为限制向我国出口的产品；对速度、加速度的校准主要采用冲击力法、速度改变法、压缩波方法和激光多普勒方法等进行校准，然而上述方法均存在缺陷；首先，校准基准是一个目前还不能进行动态校准的中间量；例如冲击力法使用动态(瞬变)力值，压缩波方法使用动态(瞬变)应变值；作为冲击加速度校准中基准参考量的力(应变)的量值，仅来源于静态校准， 这就使得这些方法失去了冲击瞬态校准的基本意义；而且常规冲击校准行程只有几mm到几十mm，频率范围比较窄。由于这些因素，以上方法在原理上均不够完善，以至存在各种缺陷；鉴于目前针对运动参量的单一参数校准均存在局限性，且尚无一种能够对运动参量同时进行多参数校准的装置，有必要发明一种既能克服目前针对运动参量的单一参数校准的局限性，且能够对运动参量同时进行多参数校准的运动参量校准装置。
发明内容
本发明为了解决目前针对运动参量的单一参数校准均存在局限性、以及尚无一种能够对运动参量同时进行多参数校准的装置的问题，提供了一种运动参量校准机构。本发明是采用如下技术方案实现的运动参量校准机构，包括大曲柄连杆机构、小曲柄连杆机构、以及机架；大曲柄连杆机构包括大电机、与大电机过盈配合的大轮盘、与大轮盘间隙配合的大连杆、以及大导轨副；大导轨副由大导轨和大拖板组成；其中，大导轨与机架固定，大拖板与大连杆绞合；小曲柄连杆机构包括小电机、与小电机过盈配合的小轮盘、与小轮盘间隙配合的小连杆、以及小导轨副；小导轨副由小导轨和小拖板组成；其中， 小导轨与大拖板固定，小拖板与小连杆绞合。工作时，通过大曲柄连杆机构和小曲柄连杆机构联动来模拟冲击响应运动；具体为大电机驱动大轮盘转动，大轮盘通过大连杆驱动大拖板按正弦规律沿大导轨进行往复直线运动；小电机驱动小轮盘转动，小轮盘通过小连杆驱动小拖板按正弦规律沿小导轨进行往复直线运动；根据傅里叶级数公式，任何一个信号只要满足狄利克雷条件都可以用若干个正弦分量进行叠加产生，因此，以大曲柄连杆机构产生的往复直线运动频率为基波，以小曲柄连杆机构变频产生的往复直线运动频率为二次谐波，即可叠加产生同时包含位移、速度、加速度的运动信号，从而实现对位移、速度、加速度天同时进行多参数校准；在此过程中，大曲柄连杆机构用来保证大范围的动态位移，小曲柄连杆机构用来保证速度和加速度要求；本发明所述的运动参量校准机构可满足动态位移测量范围为5 400mm ；速度测量范围为0. ri5m/s ；加速度测量范围为l(T5000m/s2 ；各参量测量误差小于1% ；与现有运动参量校准技术相比，本发明所述的运动参量校准机构存在如下优点一、实现了运动参量的多参数校准；通过软件在线改变电机转速(通过PLC或DDS)即可根据运动机构本身推算出位移、速度、加速度范围；二、重复性好；大曲柄连杆机构和小曲柄连杆机构的运动具有周期性、往复性，这样就实现了可重复性动态测量；三、电信号测量；对于位移、速度、加速度的测量，采用电机自带的高精度增量式旋转编码器，通过输出脉冲来计算各参量，从而实现把非电信号量转化为电信号测量；四、运动状态灵活；大电机和小电机分别采用单片机、PLC 及高精度的DDS进行控制，通过软件设计，控制大、小曲柄连杆机构的单独运动和联动，实现运动状态的灵活性控制；五、硬件无需改动，在线编程改变频率参数，操作简单方便；综上所述，本发明所述的运动参量校准机构不仅克服了目前针对运动参量的单一参数校准存在的各种局限性，而且实现了对运动参量同时进行多参数校准，因此其广泛适用于各个领域的运动参量校准。本发明通过采用双曲柄连杆机构联动来模拟冲击响应运动，用简单的运动结构将运动的实现和测量结合在一起，实现了校准设备的最优化设计，同时实现了多参数校准，彻底解决了目前针对运动参量的单一参数校准均存在局限性、以及尚无一种能够对运动参量同时进行多参数校准的装置的问题，适用于运动参量校准。
图1是本发明的结构示意图。图2是图1的俯视图。图中1-机架，2-大轮盘，3-大连杆，4-大导轨，5-大拖板，6-小轮盘，7-小连杆， 8-小导轨，9-小拖板。
具体实施例方式运动参量校准机构，包括大曲柄连杆机构、小曲柄连杆机构、以及机架1 ；大曲柄连杆机构包括大电机、与大电机过盈配合的大轮盘2、与大轮盘2间隙配合的大连杆3、以及大导轨副；大导轨副由大导轨4和大拖板5组成；其中，大导轨4与机架1固定，大拖板5与大连杆3绞合；小曲柄连杆机构包括小电机、与小电机过盈配合的小轮盘6、与小轮盘6间隙配合的小连杆7、以及小导轨副；小导轨副由小导轨8和小拖板9组成；其中，小导轨8与大拖板5固定，小拖板9与小连杆7绞合；具体实施时，大电机、小电机均采用伺服电机，二者协同分频控制，以实现叠加要求；大曲柄连杆机构、小曲柄连杆机构均设置相应的蓄能机构(如弹簧)，在启动过程中，系统首先复位，使两级曲柄连杆机构复位至相同位置；运动过程中，配合基于DDS的变频调速控制，实现两级曲柄连杆机构动态同步，同时使速度和加速度平稳上升，在预定时间内达到测量要求，进入可测量的标准运动状态，在高速运动测量过程中保证运动的连续性和平稳性。
权利要求
1. 一种运动参量校准机构，其特征在于包括大曲柄连杆机构、小曲柄连杆机构、以及机架(1)；大曲柄连杆机构包括大电机、与大电机过盈配合的大轮盘(2)、与大轮盘(2)间隙配合的大连杆(3)、以及大导轨副；大导轨副由大导轨(4)和大拖板(5)组成；其中，大导轨 (4)与机架(1)固定，大拖板(5)与大连杆(3)绞合；小曲柄连杆机构包括小电机、与小电机过盈配合的小轮盘(6)、与小轮盘(6)间隙配合的小连杆(7)、以及小导轨副；小导轨副由小导轨(8)和小拖板(9)组成；其中，小导轨(8)与大拖板(5)固定，小拖板(9)与小连杆(7) 绞合。
全文摘要
本发明涉及运动参量校准技术，具体是一种运动参量校准机构。本发明解决了目前针针对运动参量的单一参数校准均存在局限性、以及尚无一种能够对运动参量同时进行多参数校准的装置的问题。运动参量校准机构包括大曲柄连杆机构、小曲柄连杆机构、以及机架；大曲柄连杆机构包括大电机、与大电机过盈配合的大轮盘、与大轮盘间隙配合的大连杆、以及大导轨副；大导轨副由大导轨和大拖板组成。本发明彻底解决了目前针对运动参量的单一参数校准均存在局限性、以及尚无一种能够对运动参量同时进行多参数校准的装置的问题，适用于运动参量校准。
文档编号G01C23/00GK102168987SQ201110029380
公开日2011年8月31日 申请日期2011年1月27日 优先权日2011年1月27日
发明者姚爱琴, 孙琪, 孙运强, 张伦, 曹久大, 李静, 王晨光, 胡艳红, 陈以方, 鲁旭涛 申请人:中北大学