专利名称：一种转角测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及测量仪器领域，尤其涉及一种应用于数控机床的转角测量装置。
背景技术：
随着数控技术和数控机床的发展，数控机床的加工精度要求、柔性化和自动化程度愈来愈高，也对数控机床的测试仪器提出了更高的要求。如何快速准确的对数控机床几何误差进行标定甚至测量，进一步进行误差补偿，是提高数控机床精度的基础。随着机加工精度和表面质量要求越来越高，高速切削迅猛发展，现在电主轴转速达到了几万转，新开发的加工中心甚至达到了三十万转。其中工作台的转角、主轴的摆角、分度盘的转角、主轴的转速都需要标定甚至测量。美国专利US5341702中公布了一种转角测量装置，此方案中标定台机构复杂，控制算法繁琐，装置测校时间长，无法测量高速主轴的转速，无法实现连续的360°转角测量；美国专利US5969817中公布了一种转角测量装置，仅能实现一定范围内的角度测量；美国专利US7110121B2中公布了一种转角测量装置，只是用两个线性干涉仪取代了角度干涉仪，同样仅能实现一定范围内的角度测量。因此，急需提供一种结构简单，安装方便快捷，控制算法简单，能实现连续的360°转角测量的装置和方法。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种转角测量装置，使得装置结构简单，安装方便快捷，控制算法简单，能实现连续的360°转角测量。为了解决上述技术问题，本发明提供一种转角测量装置，应用于被测目标的转角和转速测量，包括偏心装置和测量系统，所述偏心装置侧面镀有反射膜，固定安装在所述被测目标上，与所述被测目标同轴旋转；所述测量系统位于所述偏心装置一侧，通过测量所述偏心装置靠近所述测量系统一侧的位移计算得到所述被测目标的转角或转速。进一步的，所述偏心装置连接所述被测目标的固定点相对偏心装置中心的距离可调。进一步的，所述偏心装置为圆形或环形装置。进一步的，所述测量系统为双频激光干涉仪测量系统。进一步的，所述偏心装置为偏心圆盘镜，所述偏心圆盘镜的圆盘侧面镀有反射膜。进一步的，所述双频激光干涉仪测量系统包括氦氖激光器,发射双频激光；偏振分光棱镜，接收所述双频激光并将所述双频激光分为参考光和测量光；参考臂四分之一波片，反射所述参考光到所述偏振分光棱镜透射形成透射参考光;测量臂四分之一波片，透射所述测量光到所述偏心装置反射，并将所述偏心装置、反射的測量光透射到所述偏振分光棱镜反射，形成反射測量光；控制及补偿模块，接收所述透射參考光和反射測量光，并计算出所述偏心装置靠近所述测量系统ー侧的位移。进ー步的，通过双频激光干涉仪测量系统测量所述偏心装置靠近所述测量系统ー侧在测量光束方向的位移获得所述被测目标的转角或转速。进ー步的，所述测量系统为非接触式微位移传感器， 电路连接所述偏心装置。进ー步的，所述测量系统为电容传感器的带电极板，所述偏心装置为电容传感器的动片，通过测量所述动片靠近所述测量系统ー侧的位移计算得到所述被测目标的转角或转速。与现有技术相比，本发明的转角测量装置结构简单，安装方便快捷，通过测量所述偏心装置靠近所述测量系统ー侧的直线位移来实现被测目标转角的间接测量，数据处理量小和算法简单，实现了连续的360°转角测量和高速主轴的转速測量。
图I是本发明较佳实施例的转角测量装置示意图；图2是本发明较佳实施例的偏心装置的位移几何关系示意图。
具体实施例方式以下结合附图和具体实施例对本发明提出的转角测量装置及方法作进ー步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。请參考图1，本发明提供一种转角測量装置及方法，应用于被测目标的转角和转速測量，包括偏心装置20和測量系统10，所述偏心装置20安装在被测目标30上，与所述被测目标30同轴(绕转轴B)旋转；所述测量系统10位于所述偏心装置20—侧，通过测量所述偏心装置20靠近测量系统10 —侧的位移，计算得到所述被测目标30的转角或转速。其中所述偏心装置20为圆形或环形装置，连接所述被测目标30与所述偏心装置20的固定点相对偏心装置20中心的距离可调，以得到所述偏心装置中心轴A相对所述转轴B的不同偏心距a。被测目标30可以是机床的工作台、分度机构或主轴。请參考图1，本实施例中，所述测量系统10为双频激光干涉仪测量系统，包括氦氖激光器101,偏振分光棱镜102,控制及补偿模块103,测量臂四分之一波片104和參考臂四分之一波片105。所述偏心装置20为偏心圆盘镜，其圆盘侧面镀有反射膜。转角测量时，首先将偏心圆盘镜20装在被测目标30上，被测目标30的中心轴作为转轴B，偏心圆盘镜20与被测目标30 —起绕转轴B旋转，其中心轴A相对轴B有偏心距a，双频激光干涉测量系统10固定在偏心圆盘镜20旁边的静止支架上。氦氖激光器101发出的双频激光进入偏振分光棱镜102后分为參考光和測量光，參考光反射到參考臂四分之一波片105上并经其反射后，再次经偏振分光棱镜102透射到控制及补偿模块103形成透射參考光；测量光经测量臂四分之一波片104后打在偏心圆盘镜20上返回，再次经偏振分光棱镜102反射到控制及补偿模块103形成反射測量光；所述透射參考光和反射測量光在控制及补偿模块103发生干渉，通过计算干涉条纹数量得到所述偏心圆盘镜20靠近所述测量系统ー侧在測量光束方向的位移，最后计算出被测目标30的转角或转速。请參考图2，所述偏心圆盘镜20的中心轴A相对转轴B有偏心距a，所述偏心圆盘镜20圆盘镜的半径为R，假设中心轴A相对转轴B旋转的角度为Θ (如图2中中心轴A转到A’位置)，此时双频激光干涉仪测量系统10測量所述偏心圆盘镜20靠近测量系统10的一侧在测量光束方向上的位移为X，(由于双频激光干涉仪测量系统10只能測量相对位移，因此以双频激光干涉仪测量系统10最小读数的位置为基准)，那么根据几何原理，可得方程式
权利要求
1.一种转角測量装置，应用于被测目标的转角和转速测量，其特征在于，包括偏心装置和測量系统，所述偏心装置侧面镀有反射膜，固定安装在所述被测目标上，与所述被测目标同轴旋转；所述测量系统位于所述偏心装置ー侧，通过测量所述偏心装置靠近所述测量系统ー侧的位移计算得到所述被测目标的转角或转速。
2.如权利要求I所述的转角測量装置，其特征在于，所述偏心装置连接所述被测目标的固定点相对偏心装置中心的距离可调。
3.如权利要求I所述的转角測量装置，其特征在于，所述偏心装置为圆形或环形装置。
4.如权利要求I所述的转角測量装置，其特征在于，所述测量系统为双频激光干涉仪測量系统。
5.如权利要求4所述的转角測量装置，其特征在于，所述偏心装置为偏心圆盘镜，所述偏心圆盘镜的圆盘侧面镀有反射膜。
6.如权利要求4所述的转角測量装置，其特征在干，所述双频激光干涉仪测量系统包括 氦氖激光器，发射双频激光； 偏振分光棱镜，接收所述双频激光井将所述双频激光分为參考光和測量光； 參考臂四分之一波片，反射所述參考光到所述偏振分光棱镜透射形成透射參考光； 测量臂四分之一波片，透射所述测量光到所述偏心装置，并将所述偏心装置反射的测量光透射到所述偏振分光棱镜反射，形成反射測量光； 控制及补偿模块，接收所述透射參考光和反射測量光，并计算出所述偏心装置靠近所述测量系统ー侧的位移。
7.如权利要求6所述的转角測量装置，其特征在干，通过双频激光干涉仪测量系统测量所述偏心装置靠近所述测量系统ー侧在測量光束方向的位移获得所述被测目标的转角或转速。
8.如权利要求I所述的转角測量装置，其特征还在于，所述测量系统为非接触式微位移传感器，电路连接所述偏心装置。
9.如权利要求8所述的转角測量装置，其特征在干，所述测量系统为电容传感器的带电极板，所述偏心装置为电容传感器的动片，通过测量所述动片靠近所述测量系统ー侧的位移计算得到所述被测目标的转角或转速。
全文摘要
本发明提供一种转角测量装置，应用于被测目标的转角和转速测量，包括偏心装置和测量系统，所述偏心装置有反射膜，固定安装在所述被测目标上，与所述被测目标同轴旋转；所述测量系统位于所述偏心装置一侧，通过测量所述偏心装置靠近所述测量系统一侧的位移计算得到所述被测目标的转角或转速。本发明的转角测量装置结构简单，安装方便快捷，通过测量所述偏心装置靠近所述测量系统一侧的直线位移来实现被测目标转角的间接测量，数据处理量小和算法简单，实现了连续的360°转角测量和高速主轴的转速测量。
文档编号G01B7/30GK102692195SQ20111006831
公开日2012年9月26日 申请日期2011年3月21日 优先权日2011年3月21日
发明者任胜伟, 张志平, 张晓文, 池峰, 肖鹏飞 申请人:上海微电子装备有限公司