一种磁致伸缩式线位移传感器校准装置的制作方法

本实用新型涉及线位移传感器校准装置，具体涉及一种磁致伸缩式线位移传感器校准装置。

背景技术：

线位移传感器是众多计量器具中重要一员，主要用来测量位移、距离、位置和应变量等长度尺寸，在工程测试、工业生产和科研中得到广泛运用：如运用于机床长度尺寸定位、油缸伸出量尺寸定位、智能机器行程定位；又如运用于机械零部件圆柱度、高度、高度差的测量；还运用于如桩基静载试验位移测量等等。线位移传感器测量范围从纳米级、微米级、毫米级至米级。

线位移传感器种类繁多，按接触方式可以分为接触式线位移传感器和非接触式线位移传感器；按测量原理可分为电感式位移传感器、应变式位移传感器、磁致伸缩式线位移传感器、拉线式位移传感器、激光式位移传感器等。目前，在计量领域中，国内校准线位移传感器的技术依据为“jjf1305-2011线位移传感器校准规范”，在该规范中给出了线位移传感器的各项技术指标，也提出了校准时主要使用的标准设备为量块与激光干涉仪，但对校准使用的校准检测台(执行机构)并没有明确规定。

目前，能够同时满足采用激光干涉仪作为标准位移、适宜磁致伸缩式线位移传感器使用现场校准、遵循阿贝原则、具有高精度高智能化特点的磁致伸缩式线位移传感器校准装置尚未见报道。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种能够符合jjf1305-2011线位移传感器校准规范的要求，遵循阿贝原则，并具有精度高、可搬运、智能实用的磁致伸缩式线位移传感器校准装置，以解决现有磁致伸缩式线位移传感器校准存在的适用性窄、精度低、成本高和操作不方便的缺陷。

为实现以上目的，本实用新型一种磁致伸缩式线位移传感器校准装置包括台架、台板、精密滚珠丝杆组件、伺服电机、滑块安装板、滑块基座、弹性固定夹具、门框干涉镜安装座、弹性活动夹具、组合滑台、连接板、下位机、伺服控制器、激光干涉仪、上位机、下v形座、上v形座、固定框、快速把手、磁环磁球安装座、1#延长连接板；所述台架作为校准装置的支撑框架采用型材拼装而成，其下端安装有多个橡胶脚垫直接与地板或其它台面接触，中间设有储物空间用于安装下位机和伺服控制器，其上端固定安装有台板；所述台板的台面中心线上从左到右分别固定安装有所述组合滑台、精密滚珠丝杆组件和门框干涉镜安装座；所述精密滚珠丝杆组件上的滑块安装板上固定安装着滑块基座；所述组合滑台的滑台平面上用沉头螺钉固定安装连接板，连接板通过螺钉安装着下v形座，在下v形座上固定安装固定框，固定框内活动设置上v形座，固定框内上螺旋旋转的快速把手，通过该快速把手的旋转运动带动上v形座的上下运动，磁致伸缩式线位移传感器的外壳就放置在下v形座与上v形座之间，从而实现磁致伸缩式线位移传感器的快速装卸；1#延长连接板的一端通过螺钉固定在滑块基座上，另一端固定有磁环磁球安装座，该磁环磁球安装座通过快速固定磁致伸缩式线位移传感器的磁环或磁球；所述激光干涉仪用于测量精密滚珠丝杆组件上的滑块位移变化量，作为标准位移与被校的线位移传感器位移进行直接比较，从而生成该示值误差，该激光干涉仪的反射镜采用弹性固定夹具夹紧安装；所述组合滑台可以实现行程≥±6.5mm的x轴、y轴、水平z轴以及360度旋转轴共四维方向的运动，通过调整该组合滑台的四维位置可以实现激光干涉仪的光轴处在被校位移传感器测量轴的延长线上，以遵循阿贝原则，减少阿贝误差；所述伺服电机通过联轴器与精密滚珠丝杆组件的滚珠丝杆连接，通过所述伺服控制器控制伺服电机的运动情况；所述台架的外侧还放置有所述上位机，该上位机通过数据线分别连接激光干涉仪和下位机，下位机与伺服控制器保持通讯连接，该伺服控制器与伺服电机通过电子线连接；所述上位机安装有校准软件，该校准软件能够根据用户的设置按照jjf1305-2011线位移传感器校准规范的要求自动下达控制指令以控制被校线位移传感器产生的位移量，并采集激光干涉仪测量出的位移数据，实现闭环控制，被校线位移传感的位移与校准软件上的标准位移差即为该线位移传感器的误差；同理即可完成该线位移传感器的线性度、回程误差、重复性技术指标的校准。

所述台板为长方体结构，其厚度为10mm～20mm，平面度≤0.03mm，两个大面的平行度≤0.05mm。

所述滑块基座为“凸”字形结构，该滑块基座还加工有与干涉镜孔同轴的定位通孔，在滑块基座的三个平行平面上分别安装着反射镜、弹性固定夹具以及1#延长连接板。

所述弹性活动夹具由固定轴和弹性片组成，固定轴的下端是螺牙结构，上端为光轴，并在光轴部分开有通孔用于锁紧固定轴；弹性片由弹性钣金折弯而成，并加工有通孔用以套在固定轴上并可在光轴部位上下移动，当调整好弹性片的位置后拉起弹性片即可夹紧被夹物体。

所述弹性固定夹具由锁紧轴与弹性片套装而成，锁紧轴将整个弹性固定夹具锁紧在滑块基座上，弹性片由弹性钣金折弯而成并只能水平方向旋转，拉起弹性片即可夹紧被夹物体。

上述精密滚珠丝杆组件为单轴或双轴精密型滚珠丝杆组件，其行程为620mm～800mm，重复定位精度为0.003mm，平行度优于0.12mm，该组件为现有成熟技术，可以直接在诸如米思米工业品网络平台购买获得。

上述组合滑台具有行程≥±6.5mm的x轴、y轴、水平z轴以及360度旋转轴四维方向运动功能，其滑台平面长×宽≥(60×60)mm，当被检的线位移传感器与激光干涉仪光轴不同轴时可以对该四轴进行调整以实现更广的适用性，该组件为现有成熟技术，可以直接在诸如米思米工业品网络平台购买获得，具体相关技术不再详述。

上述激光干涉仪的干涉镜、反射镜、被校线位移传感的固定采用快速夹具夹紧，有利于减少校准前的安装准备时间。采用快速夹具夹紧被校的传感器及激光干涉仪光学镜头，以及结构小巧灵活，使得本装置具有快速便捷安装功能。

上述激光干涉仪是由激光头、干涉镜、反射镜、三脚架和环境单元传感器等组成的测量系统，具有可搬运特点，为现有成熟技术，常用的激光干涉仪为英国雷尼绍公司生产的xl-80型双频激光干涉仪，该系统测量线性误差等于或优于±0.5lμm，其中l为测量长度(l以m为单位)。所述环境单元传感器能够检测环境中的温度、湿度、压力等环境参数，在现场校准线位移传感器中可以进行环境补偿，以减少由于环境因素带来的系统误差。

上述校准软件可从市场上购买，属于现有技术；提供软件的单位名称是龙岩市计量所，单位地址是福建省龙岩市新罗区溪南路40号，软件名称是线位移传感器综合校准软件，型号是ldstest-680，完成开发并上市时间是2019年8月；该校准软件能够实现按规范要求自动控制精密滚珠丝杆组件运动并采集显示激光干涉仪的标准位移。

上述磁致伸缩式线位移传感器校准装置及所述激光干涉仪采用独立电源系统并用防震包装箱独立包装，有利于搬运，以满足现场校准的要求；该校准装置遵循阿贝原则，具有精度高、智能程度高、工作效率高、结构紧凑灵活等特点，具有以下技术特点和有益效果：

1、本校准装置采用高精度的激光干涉仪作为测量标准，具有高精度性；

2、本校准装置采用组合滑台进行调整使得激光干涉仪的激光轴在被校的线位移传感器轴线的延长线上，遵循了阿贝原则，减少了阿贝误差；

3、本校准装置采用包括弹性固定夹具和弹性活动夹具的快速夹具夹紧被校的传感器及激光干涉仪光学镜头，以及结构小巧灵活，具有安装便捷性、可搬运性；

4、本校准装置的设计完全依照jjf1305-2011线位移传感器校准规范的要求，具有依法性。

附图说明

图1是本实用新型一种磁致伸缩式线位移传感器校准装置三维结构示意图。

图2是图1中滑块基座的三维结构示意图。

图3是图1中弹性固定夹具的三维结构示意图。

图4是图1中弹性活动夹具的三维结构示意图。

附图标记：台架1、台板2、精密滚珠丝杆组件3、伺服电机4、滑块安装板5、滑块基座6、反射镜7、弹性固定夹具8、门框干涉镜安装座9、干涉镜10、弹性活动夹具11、组合滑台12、连接板13、三角架14、激光头15、下位机16、伺服控制器17、上位机18、定位销19、磁致伸缩式线位移传感器300、下v形座301、上v形座302、固定框303、快速把手304、磁环磁球安装座305、1#延长连接板306。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型一种磁致伸缩式线位移传感器校准装置作进一步详细说明。

图1-图4所示，本实用新型一种磁致伸缩式线位移传感器校准装置包括台架1、台板2、精密滚珠丝杆组件3、伺服电机4、滑块安装板5、滑块基座6、弹性固定夹具8、门框干涉镜安装座9、弹性活动夹具11、组合滑台12、连接板13、下位机16、伺服控制器17、激光干涉仪、上位机18、下v形座301、上v形座302、固定框303、快速把手304、磁环磁球安装座305、1#延长连接板306。

本实用新型的主体结构连接关系：台架1采用铝合金型材拼装而成，作为本校准装置的支撑框架，下端安装有若干个橡胶脚垫直接与地板或其它台面接触，中间有一定的储物空间用于安装下位机16和伺服控制器17；在台架1上方安装有平面度较好的并由螺钉紧固的长方形台板2，在该台板2台面中心线上从左到右分别固定安装有组合滑台12、精密滚珠丝杆组件3和门框干涉镜安装座9；组合滑台12具有行程大于等于±6.5mm的x轴、y轴、水平z轴以及360度旋转轴四维方向运动功能，同时组合滑台12的滑台平面上用沉头螺钉固定安装连接板13，连接板13通过螺钉安装着下v形座301，在下v形座301上固定安装固定框303，固定框303内活动着上v形座302，固定框303内上螺旋旋转的快速把手304，通过该快速把手304的旋转运动可以带动上v形座302的上下运动，磁致伸缩式位移传感器300的外壳就放置在下v形座301与上v形座302之间，从而实现磁致伸缩式位移传感器300的快速装卸；1#延长连接板306的一端通过螺钉固定在滑块基座6上，另一端固定有磁环磁球安装座305，该磁环磁球安装座305可以通过快速固定磁致伸缩式位移传感器300的磁环或磁球；精密滚珠丝杆组件3的滑块上固定安装有滑块安装板5，在该滑块安装板5上固定安装着“凸”形滑块基座6；滑块基座6上的三个平行平面上分别安装着反射镜7、弹性固定夹具8以及1#延长连接板306，滑块基座6上还加工有与反射镜7反射镜孔同轴的定位通孔；弹性固定夹具8夹紧反射镜7，使反射镜7在运动过程中不存在窜动现象；伺服电机4通过联轴器与精密滚珠丝杆组件3的滚珠丝杆连接，在伺服电机4带动下精密滚珠丝杆组件3的滑块可以作往返直线运动，从而伺服电机4的驱动能够使被校的线位移传感器产生位移量；门框干涉镜安装座9安装在台板2且跨过伺服电机4，使得结构更为紧凑；门框干涉镜安装座9安装定位销19和弹性活动夹具11用于限位并固定干涉镜10；台架1的右侧落地放置着三角架14、三角架14上方固定安装着激光头15，三角架14可以移动并可以伸缩调整高度，使得激光头15发射出的激光能够通过干涉镜10经反射镜7后反射回到激光头15；通过调整组合滑台12的x轴、y轴、z轴以及360度水平旋转四维方向运动可以保证激光头15的激光轴在被校位移传感器的轴线延长线上，以遵循阿贝原则，减少阿贝误差；台架1外侧还放置有上位机18，上位机18通过数据线分别连接激光头15和下位机16，下位机16与伺服控制器17保持通讯连接，伺服控制器17与伺服电机4通过电子线连接。上位机18安装有校准软件，该校准软件能够根据用户的设置及jjf1305-2011线位移传感器校准规范的要求自动下达控制指令实现控制被校线位移传感器产生的位移量，同时能够采集激光头15激光测量出的位移数据，实现闭环控制，被校线位移传感的位移与校准软件上的标准位移差即为该线位移传感器的误差，同理按要求完成该线位移传感器的线性度、回程误差、重复性等相关技术指标的校准。

利用本实用新型进行现场校准磁致伸缩式线位移传感器的方法及操作过程如下：

(1)、打开本实用新型装置及激光干涉仪的包装箱，取出校准装置并放置在稳定的工作桌/台上；取出激光干涉仪，架起三角架14，将激光头15固定在三角架14上，定位好干涉镜10用弹性固定夹具8夹好，连接好激光干涉仪的环境单元传感器。

(2)、接通并打开本校准装置及激光头15的电源；打开上位机18的校准软件，在校准软件选择被校线位移传感器为“磁致伸缩式”、选择相应的被校线位移传感器的量程、设置好校准点等。

(3)、取出并将下v形座301固定在连接板13上，将该线位移传感器夹具的1#延长连接板306固定在滑块基座6上，将被校磁致伸缩式线位移传感器的磁环或磁球拉至磁环磁球安装座305中，将被校磁致伸缩式线位移传感器300放置在下v形座301和上v形座302之间，用快速把手304锁紧被校磁致伸缩式线位移传感器300及其磁环或磁球，调整组合滑台12的位置使得被校的磁致伸缩式线位移传感器300的中心与滑块基座6的定位通孔同轴。

(4)、在校准软件手动调整好精密滚珠丝杆组件3的滑块初始位置，将反射镜7放置滑块基座6的相应的位置，并使激光头15反射回来的信号最强，然后用弹性固定夹具8夹紧。

(5)开启被校的磁致伸缩式线位移传感器的显示装置电源与激光干涉仪保证一定的热机时间，然后将校准软件实时采集的标准位移数据清零和将被校的磁致伸缩式线位移传感器的显示装置清零。点击校准软件的“开始”，校准软件按要求开始执行校准程序，同时操作人员读取磁致伸缩式线位移传感器的显示装置的数据并记录在原始记录纸上，直至校准完毕。

(6)、关闭校准软件，关闭激光干涉仪、本校准装置电源，并将激光干涉仪、本校准装置装回包装箱内。