专利名称：教学用数控机床多用途光栅信号处理装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种教学设备，尤其是一种教学用数控机床，具体地说是一种利 用光栅尺代替昂贵的激光干涉仪进行直线位置精度检测实现闭环控制的教学用数控机床 多用途光栅信号处理装置。
背景技术：
众所周知，一般测量直线运动的检测工具有标准长度刻线尺、成组块规、测微仪、 光学读数显微镜及双频激光干涉仪等。标准长度测量又以双频激光干涉仪的测量结果为 准。回转运动检测工具有360齿精密分度的标准转台或角度多面体、高精度圆光栅和平行 光管等。目前通用的检测仪为双频激光干涉仪。现在数控机床的应用已非常广泛，但在数控机床维修维护教学过程工作中，遇到 需要精确测量伺服运动(数控机床的坐标定位精度、重复定位精度、反向差值、原点返回误 差等)，一般是利用激光干涉仪或读数显微镜/金属线纹尺等专用高精度设备进行，此类设 备价格非常昂贵并安装调试复杂，不易在教学场所广泛使用。如果在教学用数控机床上使 用将成倍地提高学校的采购成本，因此现有的教学用数控机床均没有相应的检测功能，影 响了教学质量的提高。
发明内容本实用新型的目的是针对现有的教学用数控机床因直线检测设备成本高而未全 面配置，影响教学质量的问题，设计一种利用光栅尺代替昂贵的激光干涉仪进行直线位置 检测，从而完善实验功能的教学用数控机床多用途光栅信号处理装置。本实用新型的技术方案是一种教学用数控机床多用途光栅信号处理装置，包括光栅尺1，其特征是所述光栅 尺1的读数头的输出与光栅信号接收模块2的输入端相连，光栅信号接收模块2的输出一 路送入信号发送模块3，再由信号发送模块送入数控系统4中用于教学用数控机床的全闭 环实验或实训，光栅信号接收模块2另一路输出同时送入信号处理模块5进行处理并通过 通讯模块6送入计算机7中，由计算机7计算得出教学用数控机床实际位移的定位精度、重 复定位精度、反向差值和原点返回误差值送入数控系统4中进行闭环控制并同时在显示模 块8上进行显示。所述的信号处理模块5和通讯模块6进行双向通讯。所述的信号处理模块5还连接有键盘模块9。本实用新型的有益效果本实用新型利用价格低廉的光栅尺代替激光干涉仪实现了数控机床直线位移精 度的检测，且与激光干涉仪具有相同的检测效果，在不增加成本的前提下完善了实验功能， 进一步拓展了光栅尺的应用领域。本实用新型的结构简单，易于实现，所需的电路均可利用现有技术加以实现，采用成熟的集成块配以简单的计算和控制软件即可实现原需几十万元的激光干涉仪所能实现 的直线位置精度的检测。本实用新型实现了光栅尺的多种用途。一种是光栅尺信号反馈给数控系统构成伺 服的全闭环控制，可以完成数控机床的半闭环和全闭环实验实训教学工作。一种是光栅尺 信号反馈给信号处理装置，由此完成精确测量机械运动，可完成数控机床的各项位置精度 补偿(如反向间隙补偿、螺距误差补偿等，原此项工作的检测器件价格高并且安装繁)实验 实训教学工作。
图1是本实用新型的结构框图示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。如图1所示。一种教学用数控机床多用途光栅信号处理装置，包括光栅尺1，所述光栅尺1的读 数头的输出与光栅信号接收模块2的输入端相连，光栅信号接收模块2的输出一路送入信 号发送模块3，再由信号发送模块送入数控系统4中用于教学用数控机床的全闭环实验或 实训，光栅信号接收模块2另一路输出同时送入信号处理模块5进行处理并通过双向通讯 模块6送入计算机7中，由计算机7计算得出教学用数控机床实际位移的定位精度、重复定 位精度、反向差值和原点返回误差值送入数控系统4中进行闭环控制并同时在显示模块8 上进行显示。信号处理模块5的显示和相关参数可通过与之相连的键盘模块9实现输入。本实施例的各功能模块可采用现有的集成电路配以简单的软件加以实现，对于本 领域技术人员而言，按照本实用新型的框图无需创造性劳动即可加以实现。本实用新型的工作原理是光栅尺用来检测机械装置的实际位移，光栅尺中读数头的输出信号送入信号接收 模块。信号接收模块将信号分为二路，一路直接将信号送入信号发送模块，也即是将光栅尺 信号原样送出给数控系统，用于平时数控教学中的全闭环实验或实训；一路将信号送入信 号处理模块，信号处理模块用单片机实现，内部有信号处理程序，并能自动将光栅尺记录分 析保存，可将信号校正滤波计算出位置精度。信号处理模块与通讯模块双向通讯联接，信号 处理的结果通过此通讯模块与外部的计算机互通。计算机将光栅尺的数据读回，根据机床 的精度检验技术条件要求，将数据进行统计计算出实际位移的定位置度、重复定位精度、反 向差值、原点返回误差，并计算出相应的补偿修正值生成相应数据文件，可手动录入数控系 统内或通过数据传输至数控系统内。显示模块实时显示光栅尺的实际位移情况。键盘模块 可对显示模块的显示模式进行变换和显示数值进行清零操作。本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
权利要求一种教学用数控机床多用途光栅信号处理装置，包括光栅尺(1)，其特征是所述光栅尺(1)的读数头的输出与光栅信号接收模块(2)的输入端相连，光栅信号接收模块(2)的输出一路送入信号发送模块(3)，再由信号发送模块送入数控系统(4)中用于教学用数控机床的全闭环实验或实训，光栅信号接收模块(2)另一路输出同时送入信号处理模块(5)进行处理并通过通讯模块(6)送入计算机(7)中，由计算机(7)计算得出教学用数控机床实际位移的定位精度、重复定位精度、反向差值和原点返回误差值送入数控系统(4)中进行闭环控制并同时在显示模块(8)上进行显示。
2.根据权利要求1所述的信号处理装置，其特征是所述的信号处理模块(5)和通讯模 块(6)进行双向通讯。
3.根据权利要求1所述的信号处理装置，其特征是所述的信号处理模块(5)还连接有 键盘模块(9)。
专利摘要一种教学用数控机床多用途光栅信号处理装置，包括光栅尺(1)，其特征是所述光栅尺(1)的读数头的输出与光栅信号接收模块(2)的输入端相连，光栅信号接收模块(2)的输出一路送入信号发送模块(3)，再由信号发送模块送入数控系统(4)中用于教学用数控机床的全闭环实验或实训，光栅信号接收模块(2)另一路输出同时送入信号处理模块(5)进行处理并通过通讯模块(6)送入计算机(7)中，由计算机(7)计算得出教学用数控机床实际位移的定位精度、重复定位精度、反向差值和原点返回误差值送入数控系统(4)中进行闭环控制并同时在显示模块(8)上进行显示。本实用新型不仅拓展了光栅的应用领域，而且可以在不增加设备成本的前提下，完善实验项目。
文档编号B23Q17/24GK201629091SQ20092023532
公开日2010年11月10日 申请日期2009年10月19日 优先权日2009年10月19日
发明者关颖, 陆江 申请人:南京日上自动化设备有限责任公司