光柵尺可靠性試驗(yàn)裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種光柵尺可靠性試驗(yàn)裝置，克服了目前光柵尺可靠性試驗(yàn)裝置和檢測(cè)系統(tǒng)不能夠模擬實(shí)際工況的問題，光柵尺可靠性試驗(yàn)裝置由模擬工況裝置、光柵尺安裝裝置和檢測(cè)控制系統(tǒng)組成；模擬工況裝置包括溫濕度試驗(yàn)箱、光柵尺驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、振動(dòng)加載臺(tái)、油霧控制站；光柵尺安裝裝置包括光柵尺安裝平臺(tái)、開放式及封閉式光柵尺主尺、開放式及封閉式光柵尺讀數(shù)頭；檢測(cè)控制系統(tǒng)包括激光干涉儀、光柵尺檢測(cè)儀和控制柜，控制柜中包含有工控機(jī)、可編程控制器、溫濕度試驗(yàn)箱控制器、振動(dòng)加載臺(tái)控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器和油霧控制器；本實(shí)用新型適用于不同型號(hào)的光柵尺，具有通用性和靈活性。
【專利說明】
光柵尺可靠性試驗(yàn)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用于機(jī)械領(lǐng)域的試驗(yàn)裝置，更確切地說，本實(shí)用新型涉及一種能夠?qū)鈻懦呤┘诱駝?dòng)、溫度、濕度、電壓、油霧負(fù)載的可靠性試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]光柵尺是利用光柵光學(xué)原理工作的測(cè)量裝置，其具有檢測(cè)范圍大、精度高和響應(yīng)速度快等特點(diǎn)，廣泛用于數(shù)控機(jī)床及其它工業(yè)設(shè)備。
[0003]目前中高檔數(shù)控機(jī)床普遍使用絕對(duì)式光柵尺作為全閉環(huán)位置信息反饋部件，光柵尺可靠性直接關(guān)系到數(shù)控機(jī)床的性能、精度和整機(jī)可靠性。在實(shí)際應(yīng)用中，光柵尺常受使用環(huán)境溫度、濕度、振動(dòng)以及油霧等外界干擾而引起故障。光柵尺的可靠性試驗(yàn)及性能參數(shù)的檢測(cè)能夠?yàn)楣鈻懦叩墓收戏治?、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、制造過程可靠性保證等提供關(guān)健的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。因此，研究開發(fā)光柵尺可靠性試驗(yàn)裝置和檢測(cè)系統(tǒng)具有重要的意義。
[0004]國內(nèi)目前針對(duì)光柵尺進(jìn)行可靠性試驗(yàn)的研究較少，僅有一些功能簡(jiǎn)單、不具有模擬實(shí)際工況加載的試驗(yàn)裝置，缺乏對(duì)光柵尺在模擬實(shí)際工況下進(jìn)行可靠性試驗(yàn)及性能的檢測(cè)。因此開發(fā)一種具有模擬實(shí)際工況加載的光柵尺可靠性試驗(yàn)裝置及其重要，同時(shí)提出一套完整的光柵尺可靠性試驗(yàn)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是克服了目前光柵尺可靠性試驗(yàn)裝置和檢測(cè)系統(tǒng)不能夠模擬實(shí)際工況的問題，提出了一種能對(duì)光柵尺施加振動(dòng)、溫度、濕度、電壓、油霧等負(fù)載的可靠性試驗(yàn)裝置。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，結(jié)合【附圖說明】
如下:
[0007]一種光柵尺可靠性試驗(yàn)裝置，由模擬工況裝置、光柵尺安裝裝置以及檢測(cè)控制系統(tǒng)組成；
[0008]所述的模擬工況裝置包括溫濕度試驗(yàn)箱1、光柵尺驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)2、設(shè)有振動(dòng)加載臺(tái)控制器的振動(dòng)加載臺(tái)3、均設(shè)置于溫濕度試驗(yàn)箱I外部的光柵尺電源5、油霧控制站8;
[0009]所述振動(dòng)加載臺(tái)3安裝在溫濕度試驗(yàn)箱I中的下層空間；所述的光柵尺驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)2置于溫濕度試驗(yàn)箱I中，并放置于振動(dòng)加載臺(tái)3的上端面；
[0010]所述的光柵尺安裝裝置包括光柵尺安裝平臺(tái)35、光柵尺讀數(shù)頭安裝支架14、讀數(shù)頭支架調(diào)節(jié)旋鈕30、開放式光柵尺主尺安裝板15、開放式光柵尺主尺27、開放式光柵尺讀數(shù)頭固定支架28、開放式光柵尺讀數(shù)頭29、封閉式光柵尺主尺安裝板31、封閉式光柵尺主尺13、封閉式光柵尺讀數(shù)頭固定支架34、封閉式光柵尺讀數(shù)頭33;
[0011 ]開放式光柵尺主尺27使用開放式光柵尺主尺安裝卡具32安裝于開放式光柵尺主尺安裝板15上，開放式光柵尺主尺安裝板15固定在光柵尺安裝平臺(tái)35上；
[0012]開放式光柵尺讀數(shù)頭29安裝于開放式光柵尺讀數(shù)頭固定支架28上，光柵尺讀數(shù)頭固定支架28通過讀數(shù)頭支架調(diào)節(jié)旋鈕30固定在光柵尺讀數(shù)頭安裝支架14上；
[0013]封閉式光柵尺主尺13安裝于封閉式光柵尺主尺安裝板31上，封閉式光柵尺主尺安裝板31固定在光柵尺安裝平臺(tái)35上；
[0014]封閉式光柵尺讀數(shù)頭33安裝于封閉式光柵尺讀數(shù)頭固定支架34，封閉式光柵尺讀數(shù)頭固定支架34通過讀數(shù)頭支架調(diào)節(jié)旋鈕30固定在光柵尺讀數(shù)頭安裝支架14上；
[0015]所述的檢測(cè)控制系統(tǒng)包括激光干涉儀4、光柵尺檢測(cè)儀6和控制柜7;
[0016]所述激光干涉儀4位于溫濕度試驗(yàn)箱I外部，激光干涉儀的激光束方向與受試光柵尺往復(fù)運(yùn)動(dòng)方向在同一直線上；
[0017]控制柜7中包含有工控機(jī)、可編程控制器、溫濕度試驗(yàn)箱控制器、振動(dòng)加載臺(tái)控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器和油霧控制器；
[0018]所述光柵尺檢測(cè)儀6讀取光柵尺的讀數(shù)信號(hào)，將讀數(shù)信號(hào)傳送到工控機(jī)中；
[0019]所述的工控機(jī)將試驗(yàn)的實(shí)時(shí)狀態(tài)通過顯示器反饋給使用者，工控機(jī)發(fā)送指令控制可編程控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)加載臺(tái)控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器、溫濕度試驗(yàn)箱控制器、油霧控制器、光柵尺電源的間接控制。
[0020]技術(shù)方案中所述封閉式光柵尺主尺13設(shè)有兩條；
[0021]開放式光柵尺主尺安裝板15設(shè)有三塊；
[0022]開放式光柵尺主尺27設(shè)有三條；
[0023]開放式光柵尺讀數(shù)頭固定支架28設(shè)有三個(gè)；
[0024]開放式光柵尺讀數(shù)頭29設(shè)有三個(gè)；
[0025]開放式光柵尺主尺安裝卡具32設(shè)有三組；
[0026]封閉式光柵尺主尺安裝板31設(shè)有兩塊；
[0027]封閉式光柵尺讀數(shù)頭33設(shè)有兩個(gè)；
[0028]封閉式光柵尺讀數(shù)頭固定支架34設(shè)有兩個(gè)；
[0029]讀數(shù)頭支架調(diào)整旋鈕30設(shè)有十個(gè)。
[0030]技術(shù)方案中所述光柵尺驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)2包括直線運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)12、光柵尺驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)底板18、萬向聯(lián)軸器19、伺服電機(jī)20、絲桿21、導(dǎo)軌副承導(dǎo)件22、螺旋副23、導(dǎo)軌副運(yùn)動(dòng)件24、傳動(dòng)軸26、伺服電機(jī)安裝板37;直線運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)12固定在螺旋副23上；
[0031]伺服電機(jī)20通過萬向聯(lián)軸器19與傳動(dòng)軸26連接，傳動(dòng)軸末端與絲桿21相連，在螺旋副23的作用下，導(dǎo)軌副運(yùn)動(dòng)件24在導(dǎo)軌副承導(dǎo)件22上滑動(dòng)，驅(qū)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)12上的受試光柵尺做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)；
[0032]光柵尺驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)底板18支撐起整套運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，起到固定支撐、便于整體搬運(yùn)的作用;所述的伺服電機(jī)20通過伺服電機(jī)安裝板37安裝于試驗(yàn)箱后殼體。
[0033]技術(shù)方案中所述可編程控制器與振動(dòng)加載臺(tái)控制器連接，控制振動(dòng)加載臺(tái)3的運(yùn)動(dòng)，使振動(dòng)加載臺(tái)3上的受試光柵尺按照給定規(guī)律振動(dòng)；
[0034]可編程控制器下行方向與伺服驅(qū)動(dòng)器連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服電機(jī)20的控制，通過絲桿傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)12按給定的運(yùn)動(dòng)函數(shù)做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使直線運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)12上部安裝的光柵尺安裝平臺(tái)35及平臺(tái)上的受試光柵尺服從給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。
[0035]技術(shù)方案中所述的油霧控制站8，采用噴油的方式使油霧充滿整個(gè)油霧防護(hù)罩38，實(shí)現(xiàn)對(duì)油霧防護(hù)罩38內(nèi)的光柵尺受到油霧的影響，模擬光柵尺在加工過程中受到油霧污染的情況；
[0036]油霧控制站8設(shè)置在溫濕度試驗(yàn)箱外，所述油霧防護(hù)罩38置于溫濕度試驗(yàn)箱I中，通過管路連接油霧防護(hù)罩38內(nèi)的油霧噴頭10;油霧防護(hù)罩38內(nèi)的油霧通過油霧回收管道接頭9經(jīng)管路回流到油霧控制站8;
[0037]所述振動(dòng)加載臺(tái)3的振動(dòng)加載臺(tái)上平臺(tái)36表面安裝加速度傳感器，檢測(cè)試驗(yàn)系統(tǒng)中的振動(dòng)值;所述溫濕度試驗(yàn)箱中設(shè)有溫濕度傳感器，采集受試光柵尺的溫濕度環(huán)境參數(shù)；所述油霧防護(hù)罩38中設(shè)有油霧傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)受試光柵尺油霧濃度的檢測(cè)；
[0038]—種光柵尺可靠性試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法，包括以下步驟:
[0039]步驟1:確定受試光柵尺的類型和條數(shù)，確定受試光柵尺運(yùn)動(dòng)的函數(shù)規(guī)律、模擬加載工況的要求和需要檢測(cè)的性能參數(shù)，并輸入工控機(jī)軟件中；
[0040]步驟2:根據(jù)受試光柵尺的型號(hào)，在通用安裝板上安裝受試光柵尺；
[0041 ]步驟3:根據(jù)受試光柵尺需要模擬加載工況的要求確定參數(shù)范圍，進(jìn)行溫度和濕度模擬加載試驗(yàn)、振動(dòng)加載試驗(yàn)、受試光柵尺供電電壓變化試驗(yàn)以及油霧對(duì)受試光柵尺可靠性影響試驗(yàn);根據(jù)受試光柵尺模擬加載工況的要求，確定可靠性試驗(yàn)的總試驗(yàn)時(shí)間、試驗(yàn)流程以及流程中每步需要設(shè)定的試驗(yàn)參數(shù)和試驗(yàn)時(shí)間；
[0042]步驟4:根據(jù)經(jīng)濟(jì)條件選擇檢測(cè)方式:若選用基于激光干涉儀的高精度檢測(cè)法，安裝并調(diào)整激光干涉儀的位置，設(shè)置激光干涉儀的參數(shù)，調(diào)整激光干涉儀4的位置，使之能夠準(zhǔn)確檢測(cè)直線運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)12的位移，從而對(duì)受試光柵尺的精度進(jìn)行檢測(cè)；
[0043]若選擇中等精度的基準(zhǔn)光柵尺檢測(cè)法，在平臺(tái)上安裝可靠性和精度較高的光柵尺，作為標(biāo)準(zhǔn)光柵尺檢測(cè)另外四條光柵尺的精度；
[0044]步驟5:在工控機(jī)軟件中對(duì)試驗(yàn)參數(shù)與精度進(jìn)行顯示，分析精度，記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù);儲(chǔ)存試驗(yàn)時(shí)間、檢測(cè)信號(hào)數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)、誤差數(shù)據(jù)信息；
[0045]技術(shù)方案中所述的溫度和濕度模擬加載試驗(yàn)，包括以下步驟:
[0046]I)根據(jù)受試光柵尺溫濕度試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，確定試驗(yàn)的溫度與濕度的范圍、變化的速率以及對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)時(shí)間；制定周期性的光柵尺可靠性試驗(yàn)溫濕度加載方案，并輸入工控機(jī)軟件中；
[0047]2)安裝受試光柵尺，確定高精度或中等精度檢測(cè)方式;按照制定的周期性的光柵尺可靠性試驗(yàn)溫濕度加載方案進(jìn)行加載試驗(yàn)；
[0048]3)工控機(jī)軟件中實(shí)時(shí)顯示試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
[0049]技術(shù)方案中所述的振動(dòng)加載試驗(yàn)，包括以下步驟:
[0050]I)根據(jù)受試光柵尺的振動(dòng)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，確定振動(dòng)加載試驗(yàn)中X、Y、Z三個(gè)方向每個(gè)方向的振動(dòng)均值、幅值、頻率以及試驗(yàn)時(shí)間；制定周期性的光柵尺可靠性試驗(yàn)振動(dòng)加載方案，并輸入工控機(jī)軟件中。
[0051 ] 2)安裝受試光柵尺，確定高精度或中等精度檢測(cè)方式;按照制定的周期性的光柵尺可靠性試驗(yàn)振動(dòng)加載方案進(jìn)行加載試驗(yàn)；
[0052 ] 3)在工控機(jī)軟件中實(shí)時(shí)顯示試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
[0053]技術(shù)方案中所述受試光柵尺供電電壓變化試驗(yàn)，包括以下步驟:
[0054]I)根據(jù)受試光柵尺需要模擬加載的供電電壓，確定電壓加載試驗(yàn)中供電電壓幅值變化范圍、電壓變化率、電壓干擾值以及對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)時(shí)間；制定周期性的光柵尺可靠性試驗(yàn)供電電壓加載方案，并輸入工控機(jī)軟件中；
[0055]2)安裝受試光柵尺，確定高精度或中等精度檢測(cè)方式;按照制定的周期性的光柵尺可靠性試驗(yàn)供電電壓加載方案進(jìn)行加載試驗(yàn)；
[0056]3)在工控機(jī)軟件中實(shí)時(shí)顯示試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
[0057]技術(shù)方案中所述油霧對(duì)受試光柵尺可靠性影響試驗(yàn)，包括以下步驟:
[0058]I)根據(jù)受試光柵尺需要模擬加載的油霧環(huán)境，確定油霧加載試驗(yàn)中油霧的濃度、噴射速率、油滴大小以及對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)時(shí)間；制定周期性的光柵尺可靠性試驗(yàn)油霧加載方案，并輸入工控機(jī)軟件中；
[0059]2)安裝受試光柵尺，確定高精度或中等精度檢測(cè)方式;蓋上光柵尺驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)2上方的保護(hù)罩，按照制定的周期性的光柵尺可靠性試驗(yàn)油霧加載方案進(jìn)行加載試驗(yàn)；
[0060]3)在工控機(jī)軟件中實(shí)時(shí)顯示試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
[0061]與現(xiàn)有技術(shù)相比本實(shí)用新型的有益效果是:
[0062]1.本實(shí)用新型所述的光柵尺可靠性試驗(yàn)裝置，采用溫濕度試驗(yàn)箱和振動(dòng)加載臺(tái)對(duì)光柵尺進(jìn)行模擬環(huán)境的溫度、濕度和振動(dòng)加載的可靠性試驗(yàn)，采用油霧控制站模擬光柵尺在切削液和油污環(huán)境下的工況，使用可調(diào)節(jié)的供電電源測(cè)試供電電壓對(duì)受試光柵尺測(cè)量精度的影響程度。通過模擬光柵尺實(shí)際工況加載的可靠性試驗(yàn)，可以較全面地暴露受試光柵尺薄弱環(huán)節(jié)和激發(fā)其潛在故障，為光柵尺的可靠性評(píng)估和提升以及故障分析提供詳實(shí)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
[0063]2.本實(shí)用新型所述的實(shí)驗(yàn)裝置參數(shù)可根據(jù)試驗(yàn)需求進(jìn)行調(diào)整，包括調(diào)節(jié)振動(dòng)加載臺(tái)的振動(dòng)頻率、幅值、方向以及加載時(shí)間等，調(diào)節(jié)溫濕度試驗(yàn)箱的試驗(yàn)溫度和溫度變化率、濕度和濕度變化率，調(diào)節(jié)供電電源的電壓值及擾動(dòng)值，調(diào)節(jié)油霧的油霧濃度，調(diào)節(jié)直線運(yùn)動(dòng)臺(tái)伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)速度、加速度以及運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
[0064]3.本實(shí)用新型所述的光柵尺可靠性試驗(yàn)裝置適用于不同型號(hào)的光柵尺，具有通用性和靈活性。試驗(yàn)裝置為開放式和封閉式的光柵尺均提供了通用安裝板，也為不同類型光柵尺的讀數(shù)頭提供了安裝架。使用者可結(jié)合受試光柵尺的特點(diǎn)進(jìn)行直接使用安裝板或改造安裝板進(jìn)行安裝。
[0065]4.本實(shí)用新型包括高精度與中等精度兩種檢測(cè)模式。高精度模式采用激光干涉儀光程差原理對(duì)直線運(yùn)動(dòng)臺(tái)的位移進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，消除了激光受到試驗(yàn)箱內(nèi)溫度、濕度以及油霧對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，能夠更精確地測(cè)出直線運(yùn)動(dòng)臺(tái)的實(shí)際位移量。中等精度模式采用一條高精度、高可靠性、密封等級(jí)高的光柵尺作為基準(zhǔn)光柵尺。每種模式檢測(cè)結(jié)果與光柵尺的讀數(shù)進(jìn)行比對(duì)，均可得出光柵尺的讀數(shù)誤差。本試驗(yàn)方法為光柵尺的精度評(píng)判提供了有效依據(jù)。
[0066]5.本實(shí)用新型所述的光柵尺可靠性試驗(yàn)方法是一套完整的光柵尺可靠性試驗(yàn)方法，首先將受試光柵尺安裝在光柵尺可靠性試驗(yàn)裝置上，然后根據(jù)受試光柵尺需要模擬的實(shí)際工況，可以進(jìn)行溫度和濕度模擬加載試驗(yàn)、振動(dòng)加載試驗(yàn)、受試光柵尺供電電壓變化對(duì)測(cè)量精度影響的試驗(yàn)、油霧對(duì)光柵尺影響試驗(yàn)等。根據(jù)試驗(yàn)要求確定模擬值與工作時(shí)間等參數(shù)。不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)單一變量的控制，也可以實(shí)現(xiàn)多因素綜合影響試驗(yàn)，使得光柵尺可靠性試驗(yàn)更具有針對(duì)性，提高試驗(yàn)的可信度。
【附圖說明】
[0067]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明:
[0068]圖1為本實(shí)用新型所述的光柵尺可靠性試驗(yàn)裝置整體的軸測(cè)投影圖；
[0069]圖2為本實(shí)用新型所述的光柵尺可靠性試驗(yàn)裝置主試驗(yàn)平臺(tái)的右視圖；
[0070]圖3為本實(shí)用新型所述的光柵尺可靠性試驗(yàn)裝置中直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)原理圖；
[0071 ]圖4為本實(shí)用新型所述的光柵尺可靠性試驗(yàn)裝置中光柵尺安裝平臺(tái)軸測(cè)投影圖；
[0072]圖5為本實(shí)用新型所述的光柵尺可靠性試驗(yàn)裝置中檢測(cè)和控制系統(tǒng)的原理框圖；
[0073]圖6為本實(shí)用新型所述的光柵尺可靠性試驗(yàn)方法的實(shí)施步驟流程圖。
[0074]圖中:
[0075]1.溫濕度試驗(yàn)箱，2.光柵尺驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，3.振動(dòng)加載臺(tái)，4.激光干涉儀，5.光柵尺電源，6.光柵尺檢測(cè)儀，7.控制柜，8.油霧控制站，9.油霧回收管道接頭，10.油霧噴頭，11.激光干涉儀反射鏡，12.直線運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)，13.封閉式光柵尺主尺，14.光柵尺讀數(shù)頭安裝支架，15.開放式光柵尺主尺安裝板，16.傳感器，17.傳動(dòng)機(jī)構(gòu)保護(hù)罩，18.光柵尺驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)底板，19.萬向聯(lián)軸器，20.伺服電機(jī)，21.絲桿，22.導(dǎo)軌副承導(dǎo)件，23.螺旋副，24.導(dǎo)軌副運(yùn)動(dòng)件，25.支撐底座，26.傳動(dòng)軸，27.開放式光柵尺主尺，28.開放式光柵尺讀數(shù)頭固定支架，29.開放式光柵尺讀數(shù)頭，30.讀數(shù)頭支架調(diào)整旋鈕，31.封閉式光柵尺主尺安裝板，32.開放式光柵尺主尺安裝卡具，33.封閉式光柵尺讀數(shù)頭，34.封閉式光柵尺讀數(shù)頭固定支架，35.光柵尺安裝平臺(tái)，36.振動(dòng)加載臺(tái)上平臺(tái)，37.伺服電機(jī)安裝板，38.油霧防護(hù)罩。
【具體實(shí)施方式】
[0076]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)的描述:
[0077]本實(shí)用新型所述的光柵尺可靠性試驗(yàn)裝置及方法主要由兩大部分組成，即光柵尺可靠性試驗(yàn)裝置部分和光柵尺可靠性試驗(yàn)方法部分。
[0078]一、光柵尺可靠性試驗(yàn)裝置部分
[0079]參閱圖1，所述的光柵尺可靠性試驗(yàn)裝置部分由模擬工況裝置、光柵尺安裝裝置以及檢測(cè)控制系統(tǒng)組成。
[0080]1.模擬工況裝置
[0081]參閱圖1，所述的模擬工況裝置包括溫濕度試驗(yàn)箱1、光柵尺驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)2、振動(dòng)加載臺(tái)3、光柵尺電源5、油霧控制站8。
[0082]參閱圖2，圖3與圖4，光柵尺驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)2包括直線運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)12、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)保護(hù)罩17、光柵尺驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)底板18、萬向聯(lián)軸器19、伺服電機(jī)20、絲桿21、導(dǎo)軌副承導(dǎo)件22、螺旋副23、導(dǎo)軌副運(yùn)動(dòng)件24、支撐底座25、傳動(dòng)軸26、伺服電機(jī)安裝板37。實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際工況中光柵尺的運(yùn)動(dòng)、溫濕度、光柵尺受到的振動(dòng)、電源電壓的波動(dòng)以及油霧環(huán)境進(jìn)行模擬的目的。
[0083]參閱圖3，直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為受試光柵尺提供往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力，直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)由萬向聯(lián)軸器19、伺服電機(jī)20、絲桿21、導(dǎo)軌副承導(dǎo)件22、螺旋副23、導(dǎo)軌副運(yùn)動(dòng)件24、傳動(dòng)軸26組成。伺服電機(jī)20的動(dòng)力經(jīng)過萬向聯(lián)軸器19傳遞到傳動(dòng)軸26，傳動(dòng)軸26帶動(dòng)絲桿21旋轉(zhuǎn)從而驅(qū)動(dòng)螺旋副23做直線運(yùn)動(dòng)，使得固定在螺旋副上的直線運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)12做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
[0084]所述的直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)只有一個(gè)自由度，由伺服電機(jī)20通過萬向聯(lián)軸器19與傳動(dòng)軸26連接，傳動(dòng)軸末端與絲桿21相連，在螺旋副23的作用下，導(dǎo)軌副運(yùn)動(dòng)件24在導(dǎo)軌副承導(dǎo)件22上滑動(dòng)，間接驅(qū)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)12上受試光柵尺做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)；為了減少油霧與溫濕度等環(huán)境對(duì)絲桿等傳動(dòng)部件的影響，在直線運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)12底部安裝傳動(dòng)機(jī)構(gòu)保護(hù)罩17，如圖2所示;光柵尺驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)底板18支撐起整套運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，起到固定支撐、便于整體搬運(yùn)的作用；所述的伺服電機(jī)20通過伺服電機(jī)安裝板37安裝于試驗(yàn)箱后殼體;萬向聯(lián)軸器19可以補(bǔ)償絲桿軸與電機(jī)軸在振動(dòng)臺(tái)垂直反向的軸線偏移，從而緩解試驗(yàn)臺(tái)振動(dòng)對(duì)伺服電機(jī)傳動(dòng)過程的影響。
[0085]所述的溫濕度試驗(yàn)箱1(本實(shí)用新型以STH-020U型溫濕度試驗(yàn)箱為例，采用全封閉壓縮機(jī)，其溫度可調(diào)范圍為_70°C?130°C，濕度可調(diào)范圍為20?98%RH，最大功率為9kw)可以對(duì)受試光柵尺進(jìn)行模擬環(huán)境的溫度和濕度的可靠性試驗(yàn)，該溫濕度試驗(yàn)箱帶有溫濕度試驗(yàn)箱控制器；
[0086]所述的振動(dòng)加載臺(tái)3(本實(shí)用新型以東菱ES-2-150型振動(dòng)加載臺(tái)為例，其振動(dòng)頻率調(diào)節(jié)范圍為5?2500HZ，最大速度為2m/s)，振動(dòng)加載臺(tái)3可以實(shí)現(xiàn)對(duì)受試光柵尺進(jìn)行在不同頻率下，振幅可調(diào)的振動(dòng)加載可靠性試驗(yàn)，該振動(dòng)加載臺(tái)帶有振動(dòng)加載臺(tái)控制器，振動(dòng)加載臺(tái)3安裝在溫濕度試驗(yàn)箱I中的下層空間，振動(dòng)加載臺(tái)上平臺(tái)36穿過溫濕度試驗(yàn)箱I的底部面板。
[0087 ]振動(dòng)加載臺(tái)上平臺(tái)3 6是振動(dòng)加載臺(tái)3最頂部的結(jié)構(gòu)，將待施加振動(dòng)的光柵尺驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)2用磁鐵吸附在振動(dòng)加載臺(tái)上平臺(tái)36上后，光柵尺驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)2的所有結(jié)構(gòu)以及受試光柵尺便能按照給定的要求振動(dòng)。
[0088]所述的光柵尺電源5用于給受試光柵尺提供電源，為了測(cè)試供電電壓變化對(duì)受試光柵尺測(cè)量精度的影響，光柵尺電源5可以根據(jù)可靠性試驗(yàn)過程中的需要，由上位機(jī)改變其對(duì)受試光柵尺的供電電壓值；
[0089]參閱圖1，所述的油霧控制站8，采用噴油的方式使油霧充滿整個(gè)油霧防護(hù)罩38，實(shí)現(xiàn)對(duì)油霧防護(hù)罩38內(nèi)的光柵尺受到油霧的影響，模擬光柵尺在加工過程中受到油霧污染的情況;油霧控制站8放置在溫濕度試驗(yàn)箱外，油霧防護(hù)罩38置于溫濕度試驗(yàn)箱I中，通過管路連接油霧防護(hù)罩38內(nèi)的油霧噴頭10。若只進(jìn)行溫濕度及振動(dòng)加載試驗(yàn)，則不需要安裝油霧防護(hù)罩38。油霧防護(hù)罩38內(nèi)的油霧通過油霧回收管道接頭9經(jīng)管路回流到油霧控制站8。
[0090]2.光柵尺安裝裝置
[0091]參閱圖2與圖4，所述的光柵尺安裝裝置包含封閉式光柵尺主尺13(兩條)、光柵尺讀數(shù)頭安裝支架14、開放式光柵尺主尺安裝板15(三塊)、開放式光柵尺主尺27(三條)、開放式光柵尺讀數(shù)頭固定支架28(三個(gè))、開放式光柵尺讀數(shù)頭29(三個(gè))、開放式光柵尺主尺安裝卡具32(三組)、封閉式光柵尺主尺安裝板31 (兩塊)、封閉式光柵尺讀數(shù)頭33(兩個(gè))、封閉式光柵尺讀數(shù)頭固定支架34(兩個(gè))、讀數(shù)頭支架調(diào)整旋鈕30(10個(gè))、光柵尺安裝平臺(tái)35。
[0092]由于在實(shí)際工況中，光柵尺的安裝位置分為水平安裝與垂直安裝兩種。本光柵尺安裝裝置的光柵尺安裝位置位于光柵尺安裝平臺(tái)35的側(cè)面與上表面。所述的光柵尺安裝裝置能夠?qū)Χ鄺l光柵尺進(jìn)行可靠性試驗(yàn)，為了便于敘述，對(duì)于開放式光柵尺本實(shí)用新型專利采用三條光柵尺進(jìn)行敘述，封閉式光柵尺本實(shí)用新型專利采用兩條光柵進(jìn)行敘述;每個(gè)開放式光柵尺主尺對(duì)應(yīng)一塊開放式光柵尺主尺安裝板15，開放式光柵尺讀數(shù)頭29對(duì)應(yīng)一個(gè)開放式光柵尺讀數(shù)頭固定支架28。每個(gè)封閉式光柵尺主尺13分別對(duì)應(yīng)一塊封閉式光柵尺主尺安裝板31，封閉式光柵尺讀數(shù)頭33對(duì)應(yīng)封閉式光柵尺讀數(shù)頭固定支架34。
[0093]本專利所述的光柵尺安裝裝置可對(duì)開放式及封閉式的光柵尺進(jìn)行安裝。
[0094]安裝開放式光柵尺時(shí)只需要將主尺安裝在開放式光柵尺主尺安裝板15上表面，讀數(shù)頭安裝在開放式光柵尺讀數(shù)頭安裝支架28上便可。開放式光柵尺讀數(shù)頭安裝支架28與光柵尺讀數(shù)頭安裝支架14通過讀數(shù)頭支架調(diào)整旋鈕30調(diào)整到恰當(dāng)位置。光柵尺讀數(shù)頭安裝支架14安裝在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)保護(hù)罩17的頂部平臺(tái)上。
[0095]由于不同廠家，不同型號(hào)的主尺與讀數(shù)頭有不同規(guī)格的螺栓尺寸規(guī)格，本裝置中設(shè)計(jì)了通用的開放式光柵尺主尺安裝板15，根據(jù)開放式光柵尺主尺安裝卡具32的類型可在開放式光柵尺主尺安裝板15上鉆對(duì)應(yīng)孔距與孔徑的螺紋孔，將開放式光柵尺主尺27安裝至開放式光柵尺主尺安裝板15上。隨后將開放式光柵尺主尺安裝板15通過螺絲固定到光柵尺安裝平臺(tái)35。
[0096]開放式光柵尺讀數(shù)頭29通過螺絲安裝到開放式光柵尺讀數(shù)頭固定支架28上，用千分尺調(diào)整校正并調(diào)整適當(dāng)位置后，將光柵尺讀數(shù)頭安裝板28通過讀數(shù)頭支架調(diào)整旋鈕30，鎖定在光柵尺讀數(shù)頭安裝支架14的正確位置。
[0097]光柵尺安裝平臺(tái)35上表面可安裝三條不同類型的開放式光柵尺。
[0098]試驗(yàn)臺(tái)上有兩個(gè)封閉式光柵尺安裝部位，分別位于光柵尺安裝平臺(tái)35的兩側(cè)。
[0099]封閉式光柵尺主尺安裝板31根據(jù)不同型號(hào)規(guī)格的封閉式光柵尺預(yù)先鉆螺紋孔，使用螺絲將封閉式光柵尺32安裝在封閉式光柵尺主尺安裝板31上，再將封閉式光柵尺主尺安裝板31用螺絲安裝在光柵尺安裝平臺(tái)35的側(cè)面。
[0100]封閉式光柵尺讀數(shù)頭33同樣用螺栓連接至封閉式光柵尺讀數(shù)頭固定支架34，并將其通過讀數(shù)頭支架調(diào)整旋鈕30安裝到光柵尺讀數(shù)頭安裝支架14，并利調(diào)整適當(dāng)位置后，用千分尺調(diào)整校正，鎖定光柵尺讀數(shù)頭安裝支架14的恰當(dāng)位置上。光柵尺安裝平臺(tái)35兩側(cè)可分別安裝一條封閉式光柵尺。
[0101]3.檢測(cè)控制系統(tǒng)
[0102 ]所述的檢測(cè)控制系統(tǒng)包括:激光干涉儀4、光柵尺檢測(cè)儀6、控制柜7、傳感器16。
[0103]光柵尺檢測(cè)儀6屬于獨(dú)立檢測(cè)部件，可放置于控制柜7頂端。每個(gè)光柵尺讀數(shù)頭采集到的信號(hào)通過RS232連接到光柵尺檢測(cè)儀6，其可以數(shù)字處理并讀取光柵尺的讀數(shù)信號(hào)，并將所有光柵尺的讀數(shù)信號(hào)傳送到工控機(jī)中。
[0104]控制柜7中包含有工控機(jī)、可編程控制器、溫濕度試驗(yàn)箱控制器、振動(dòng)加載臺(tái)控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器以及油霧控制器。
[0105]控制柜7放置在與溫濕度試驗(yàn)箱I相距半米處。
[0106]光柵尺電源5位于溫濕度試驗(yàn)箱I外部，放置于控制柜7頂端。
[0107]油霧控制器是控制油霧控制站8的電路方面控制器。油霧控制站8放置在控制柜7右端，相距半米以上。
[0108]參照?qǐng)D5，所述的工控機(jī)作為控制的媒介，接收來自鍵盤和鼠標(biāo)的輸入數(shù)據(jù)，并將試驗(yàn)的實(shí)時(shí)狀態(tài)通過顯示器反饋給使用者，同時(shí)工控機(jī)發(fā)送指令控制可編程控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)加載臺(tái)控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器、溫濕度試驗(yàn)箱控制器、油霧控制器、光柵尺電源的間接控制。
[0109]可編程控制器與振動(dòng)加載臺(tái)控制器連接，控制振動(dòng)加載臺(tái)3的運(yùn)動(dòng)，從而使振動(dòng)加載臺(tái)3上的受試光柵尺按照給定規(guī)律振動(dòng)。
[0110]可編程控制器下行方向與伺服驅(qū)動(dòng)器連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服電機(jī)20的控制，通過絲桿傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)12按給定的運(yùn)動(dòng)函數(shù)做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而使直線運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)12上部安裝的光柵尺安裝平臺(tái)35及平臺(tái)上的受試光柵尺服從給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。
[0111]同時(shí)，可編程控制器分別控制溫濕度試驗(yàn)箱控制器、油霧控制器、光柵尺電源5，控制溫濕度試驗(yàn)箱I及光柵尺供電電壓，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)受試光柵尺溫濕度、油霧環(huán)境及供電電壓的加載。
[0112]傳感器16包括加速度傳感器、溫濕度傳感器、油霧傳感器。
[0113]振動(dòng)加載臺(tái)3的振動(dòng)加載臺(tái)上平臺(tái)36表面安裝加速度傳感器，以檢測(cè)試驗(yàn)系統(tǒng)中的振動(dòng)值。溫濕度試驗(yàn)箱中帶有溫濕度傳感器，相距受試光柵尺20cm處固定，以便采集受試光柵尺的溫濕度環(huán)境參數(shù)。在油霧防護(hù)罩38中安裝有油霧傳感器從而實(shí)現(xiàn)對(duì)受試光柵尺油霧濃度的檢測(cè)。
[0114]激光干涉儀4對(duì)受試光柵尺性能與精度參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。在精度要求不高的場(chǎng)合可在光柵尺安裝平臺(tái)35上安裝一條精度高、可靠性好的基準(zhǔn)光柵尺作為參照，測(cè)量受試光柵尺的精度值。
[0115]基準(zhǔn)光柵尺是精度與可靠性非常高的可以用來檢測(cè)其他的光柵尺;受試光柵尺是待進(jìn)行可靠性試驗(yàn)的光柵尺;開放式光柵尺的主尺和讀數(shù)頭是分開的；封閉式光柵尺的主尺和讀數(shù)頭是安裝配合在一起的；
[0116]為了獲取直線運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)12的精確位移值，在溫濕度試驗(yàn)箱I外部安裝一臺(tái)激光干涉儀4。激光穿過試驗(yàn)箱箱體的觀察玻璃，經(jīng)過相同的濕度和油霧環(huán)境，其出程和回程都經(jīng)過同一介質(zhì)，不影響光程差，因此可以認(rèn)為其測(cè)量值近乎等于真實(shí)值?；鶞?zhǔn)光柵尺與激光干涉儀的檢測(cè)信號(hào)通過RS232C或USB進(jìn)行串口通訊，數(shù)據(jù)值傳輸?shù)缴衔粰C(jī)中，與受試光柵尺讀取的測(cè)量值進(jìn)行比對(duì)，可得到受試光柵尺的精度與誤差。
[0117]工控機(jī)軟件安裝在工控機(jī)中，使用可視化編程軟件Labview編制。在控制界面上設(shè)定可靠性試驗(yàn)的溫度、濕度、振動(dòng)的幅值頻率、油霧濃度等參數(shù)之后，與可編程控制器通過RS232C進(jìn)行串口通訊，按照設(shè)定的參數(shù)調(diào)節(jié)溫濕度、振動(dòng)和油霧濃度；同時(shí)控制界面上也可以設(shè)定直線運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)12的運(yùn)動(dòng)位移函數(shù)和光柵尺電源5提供給受試光柵尺的電壓值等參數(shù)。在試驗(yàn)過程中，各條受試光柵尺的讀數(shù)信號(hào)反饋到工控機(jī)，與激光干涉儀4或基準(zhǔn)光柵尺的參數(shù)比較后，工控機(jī)軟件便可實(shí)時(shí)顯示、記錄不同工況的讀數(shù)數(shù)據(jù)并求出讀數(shù)誤差。
[0118]二、光柵尺可靠性試驗(yàn)方法部分
[0119]本實(shí)用新型專利針對(duì)受試光柵尺提出了一套可靠性試驗(yàn)方法，可靠性試驗(yàn)是在前面所述的光柵尺可靠性試驗(yàn)裝置的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，光柵尺可靠性試驗(yàn)裝置能夠安裝不同型號(hào)的受試光柵尺，同時(shí)能夠?qū)Χ鄺l受試光柵尺同時(shí)進(jìn)行可靠性試驗(yàn)。依據(jù)受試光柵尺需要模擬的實(shí)際工況進(jìn)行溫度和濕度模擬加載試驗(yàn)、振動(dòng)加載試驗(yàn)、受試光柵尺供電電壓變化試驗(yàn)、油霧影響試驗(yàn)等。
[0120]參照?qǐng)D6，光柵尺可靠性試驗(yàn)方法的具體流程如下:
[0121]1.性能參數(shù)輸入工控機(jī)軟件:確定受試光柵尺的類型和條數(shù)，確定受試光柵尺運(yùn)動(dòng)的函數(shù)規(guī)律、模擬加載工況的要求和需要檢測(cè)的性能參數(shù)，并輸入上位機(jī)軟件中；
[0122]2.安裝受試光柵尺:根據(jù)受試光柵尺的型號(hào)，參閱圖4，在通用安裝板上安裝受試光柵尺或根據(jù)光柵尺的安裝方式鉆螺紋孔后安裝，并用千分表等檢測(cè)儀器校驗(yàn)光柵尺的安裝是否達(dá)到安裝要求；
[0123]3.進(jìn)行溫度和濕度模擬加載、振動(dòng)加載、供電電壓變化、油霧對(duì)光柵尺可靠性影響試驗(yàn):根據(jù)受試光柵尺需要模擬加載工況的要求確定參數(shù)范圍，進(jìn)行溫度和濕度模擬加載試驗(yàn)、振動(dòng)加載試驗(yàn)、受試光柵尺供電電壓變化試驗(yàn)以及油霧對(duì)受試光柵尺可靠性影響試驗(yàn);根據(jù)受試光柵尺模擬加載工況的要求，確定可靠性試驗(yàn)的總試驗(yàn)時(shí)間、試驗(yàn)流程以及流程中每步需要設(shè)定的試驗(yàn)參數(shù)和試驗(yàn)時(shí)間。
[0124]4.檢測(cè)受試光柵尺精度:根據(jù)經(jīng)濟(jì)條件選擇檢測(cè)方式。若選用基于激光干涉儀的高精度檢測(cè)法，則安裝并調(diào)整激光干涉儀的位置，設(shè)置激光干涉儀的參數(shù)。從而對(duì)受試光柵尺的精度進(jìn)行檢測(cè)。若選擇中等精度的基準(zhǔn)光柵尺檢測(cè)法，則在平臺(tái)上安裝可靠性和精度較高的光柵尺，作為標(biāo)尺光柵尺檢測(cè)另外四條光柵尺的精度。
[0125]5.分析記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù):在上位機(jī)系統(tǒng)中對(duì)試驗(yàn)參數(shù)與精度進(jìn)行顯示，分析精度，記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
[0126]以下將分別介紹每種試驗(yàn)的實(shí)施步驟:
[0127]4.1溫度和濕度模擬加載試驗(yàn)
[0128]I)根據(jù)受試光柵尺需要模擬加載的工況或國標(biāo)中的溫濕度試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，確定溫度和濕度模擬加載試驗(yàn)溫度與濕度的范圍、溫度與濕度變化的速率以及對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)時(shí)間。制定周期性的光柵尺可靠性試驗(yàn)溫濕度加載方案。
[0129]2)將光柵尺可靠性試驗(yàn)溫濕度加載方案的具體參數(shù)輸入上位機(jī)軟件中；
[0130]3)檢查光柵尺試驗(yàn)裝置的機(jī)械及電氣結(jié)構(gòu)，確定無誤后安裝受試光柵尺。調(diào)整激光雙頻干涉儀的位置，使之能夠準(zhǔn)確檢測(cè)直線運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)12的位置。啟動(dòng)伺服電機(jī)20，使直線運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)12工作，并記錄光柵尺在未載荷條件下的檢測(cè)數(shù)據(jù)。工作I分鐘后，啟動(dòng)溫濕度試驗(yàn)箱I，按照制定的加載溫濕度加載方案進(jìn)行加載試驗(yàn)；
[0131]4)在上位機(jī)軟件的人界交互界面中實(shí)時(shí)顯示試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采集的試驗(yàn)數(shù)據(jù)包括在試驗(yàn)過程中的溫度值、濕度值以及受試光柵尺的讀數(shù)值，在試驗(yàn)過程中當(dāng)發(fā)現(xiàn)所監(jiān)測(cè)的信號(hào)出現(xiàn)異常情況時(shí)要及時(shí)報(bào)警并停機(jī)。根據(jù)檢測(cè)信號(hào)，對(duì)受試光柵尺或試驗(yàn)裝置進(jìn)行檢查，分析產(chǎn)生信號(hào)異常突變的原因或者可能存在的故障;在上位機(jī)軟件中將各條光柵尺檢測(cè)結(jié)果與激光干涉儀4的值進(jìn)行比對(duì)，得出每條光柵尺的精確誤差值;與基準(zhǔn)光柵尺的讀數(shù)進(jìn)行比對(duì)，得出每條光柵尺的中等精度誤差值。每次試驗(yàn)完畢后對(duì)每組試驗(yàn)數(shù)據(jù)，包括試驗(yàn)時(shí)間、檢測(cè)信號(hào)數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)、誤差數(shù)據(jù)等，將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分類整理和存儲(chǔ)，以便后期的分析。
[0132]4.2振動(dòng)加載試驗(yàn)
[0133]I)根據(jù)受試光柵尺需要模擬加載的工況或國標(biāo)中的振動(dòng)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，確定振動(dòng)加載試驗(yàn)中X、Y、Z三個(gè)方向每個(gè)方向的振動(dòng)均值、幅值、頻率以及試驗(yàn)時(shí)間。制定周期性的光柵尺可靠性試驗(yàn)振動(dòng)加載方案。
[0134]2)將光柵尺可靠性試驗(yàn)振動(dòng)加載方案的具體參數(shù)輸入上位機(jī)軟件中；
[0135]3)檢查光柵尺試驗(yàn)裝置的機(jī)械及電氣結(jié)構(gòu)，確定無誤后安裝受試光柵尺。調(diào)整激光干涉儀的位置，使之能夠準(zhǔn)確檢測(cè)直線運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)12的位置。啟動(dòng)伺服電機(jī)20，使直線運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)12工作，并記錄光柵尺在未加載狀態(tài)下的檢測(cè)數(shù)據(jù)。工作I分鐘后，啟動(dòng)振動(dòng)加載臺(tái)3，按照制定的加載振動(dòng)加載方案進(jìn)行加載試驗(yàn)；
[0136]4)在上位機(jī)軟件的人界交互界面中實(shí)時(shí)顯示試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采集的試驗(yàn)數(shù)據(jù)包括在試驗(yàn)過程中的各方向的振動(dòng)幅值、相位以及受試光柵尺的讀數(shù)值，在試驗(yàn)過程中當(dāng)發(fā)現(xiàn)所監(jiān)測(cè)的信號(hào)出現(xiàn)異常情況時(shí)要及時(shí)報(bào)警并停機(jī)。根據(jù)檢測(cè)信號(hào)，對(duì)受試光柵尺或試驗(yàn)裝置進(jìn)行檢查，分析產(chǎn)生信號(hào)異常突變的原因或者可能存在的故障;在上位機(jī)軟件中將各條光柵尺檢測(cè)結(jié)果與激光干涉儀4的值進(jìn)行比對(duì)，得出每條光柵尺的精確誤差值;與基準(zhǔn)光柵尺的讀數(shù)進(jìn)行比對(duì)，得出每條光柵尺的中等精度誤差值。每次試驗(yàn)完畢后對(duì)每組試驗(yàn)數(shù)據(jù)，包括試驗(yàn)時(shí)間、檢測(cè)信號(hào)數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)、誤差數(shù)據(jù)等，將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分類整理和存儲(chǔ)，以便后期的分析。
[0137]4.3受試光柵尺供電電壓變化對(duì)測(cè)量精度影響的試驗(yàn)
[0138]I)根據(jù)受試光柵尺需要模擬加載的供電電壓，確定電壓加載試驗(yàn)中供電電壓幅值變化范圍、電壓變化率、電壓干擾值以及對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)時(shí)間。制定周期性的光柵尺可靠性試驗(yàn)振動(dòng)加載方案。
[0139]2)將光柵尺可靠性試驗(yàn)供電電壓加載方案的具體參數(shù)輸入上位機(jī)軟件中；
[0140]3)檢查光柵尺試驗(yàn)裝置的機(jī)械及電氣結(jié)構(gòu)，確定無誤后安裝受試光柵尺。調(diào)整激光干涉儀的位置，使之能夠準(zhǔn)確檢測(cè)直線運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)12的位置。啟動(dòng)伺服電機(jī)20，使直線運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)12工作，并記錄光柵尺在未加載狀態(tài)下的檢測(cè)數(shù)據(jù)。工作I分鐘后，改變除基準(zhǔn)光柵尺外的受試光柵尺供電電源的輸出電壓值，按照制定的供電電壓加載方案進(jìn)行加載試驗(yàn)；
[0141]4)在上位機(jī)軟件的人界交互界面中實(shí)時(shí)顯示試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采集的試驗(yàn)數(shù)據(jù)包括在試驗(yàn)過程中的每條光柵尺供電電壓的幅值，電壓變化率、電壓干擾值以及受試光柵尺的讀數(shù)值，在試驗(yàn)過程中當(dāng)發(fā)現(xiàn)所監(jiān)測(cè)的信號(hào)出現(xiàn)異常情況時(shí)要及時(shí)報(bào)警并停機(jī)。根據(jù)檢測(cè)信號(hào)，對(duì)受試光柵尺或試驗(yàn)裝置進(jìn)行檢查，分析產(chǎn)生信號(hào)異常突變的原因或者可能存在的故障;在上位機(jī)中將各條光柵尺檢測(cè)結(jié)果與激光干涉儀4的值進(jìn)行比對(duì)，得出每條光柵尺的精確誤差值;與基準(zhǔn)光柵尺的讀數(shù)進(jìn)行比對(duì)，得出每條光柵尺的中等精度誤差值。每次試驗(yàn)完畢后對(duì)每組試驗(yàn)數(shù)據(jù)，包括試驗(yàn)時(shí)間、檢測(cè)信號(hào)數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)、誤差數(shù)據(jù)等，將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分類整理和存儲(chǔ)，以便后期的分析。
[0142]4.4油霧對(duì)受試光柵尺可靠性的影響
[0143]I)根據(jù)受試光柵尺需要模擬加載的油霧環(huán)境，確定油霧加載試驗(yàn)中油霧的濃度、噴射速率、油滴大小以及對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)時(shí)間。制定周期性的光柵尺可靠性試驗(yàn)油霧加載方案。
[0144]2)將光柵尺可靠性試驗(yàn)油霧加載方案的具體參數(shù)輸入上位機(jī)軟件中；
[0145]3)檢查光柵尺試驗(yàn)裝置的機(jī)械及電氣結(jié)構(gòu)，確定無誤后安裝受試光柵尺。調(diào)整激光干涉儀的位置，使之能夠準(zhǔn)確檢測(cè)直線運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)12的位置。啟動(dòng)伺服電機(jī)20，使直線運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)12工作，并記錄光柵尺在未加載狀態(tài)下的檢測(cè)數(shù)據(jù)。工作I分鐘后，蓋上光柵尺驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)2上方的保護(hù)罩，改變除基準(zhǔn)光柵尺外的受試光柵尺供電電源的輸出電壓值，按照制定的油霧加載方案進(jìn)行加載試驗(yàn)；
[0146]4)在上位機(jī)軟件的人界交互界面中實(shí)時(shí)顯示試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采集的試驗(yàn)數(shù)據(jù)包括在試驗(yàn)過程中的油霧濃度以及受試光柵尺的讀數(shù)值，在試驗(yàn)過程中當(dāng)發(fā)現(xiàn)所監(jiān)測(cè)的信號(hào)出現(xiàn)異常情況時(shí)要及時(shí)報(bào)警并停機(jī)。根據(jù)檢測(cè)信號(hào)，對(duì)受試光柵尺或試驗(yàn)裝置進(jìn)行檢查，分析產(chǎn)生信號(hào)異常突變的原因或者可能存在的故障;在上位機(jī)軟件中將各條光柵尺檢測(cè)結(jié)果與激光干涉儀4的值進(jìn)行比對(duì)，得出每條光柵尺的精確誤差值;與基準(zhǔn)光柵尺的讀數(shù)進(jìn)行比對(duì)，得出每條光柵尺的中等精度誤差值。每次試驗(yàn)完畢后對(duì)每組試驗(yàn)數(shù)據(jù)，包括試驗(yàn)時(shí)間、檢測(cè)信號(hào)數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)、誤差數(shù)據(jù)等，將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分類整理和存儲(chǔ)，以便后期的分析。
[0147]4.5光柵尺可靠性試驗(yàn)根據(jù)試驗(yàn)?zāi)M工況的需求，可以同時(shí)進(jìn)行溫度和濕度模擬加載試驗(yàn)(4.1)、振動(dòng)加載試驗(yàn)(4.2)和受試光柵尺供電電壓變化對(duì)測(cè)量精度影響試驗(yàn)(4.3)，油霧對(duì)受試光柵尺可靠性的影響試驗(yàn)(4.4)，也可以按照一定的順序分別進(jìn)行這三種試驗(yàn)，或混合進(jìn)行以上多項(xiàng)試驗(yàn)。試驗(yàn)的順序和時(shí)間可以根據(jù)光柵尺可靠性試驗(yàn)的要求而改變。
[0148]本實(shí)用新型中所述的實(shí)例是為了便于該領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解和應(yīng)用本實(shí)用新型，本實(shí)用新型只是一種優(yōu)化的實(shí)例，或者說是一種較佳的具體技術(shù)方案。如果相關(guān)的技術(shù)人員在堅(jiān)持本實(shí)用新型基本技術(shù)方案的情況下，做出不需要經(jīng)過創(chuàng)造性勞動(dòng)的等效結(jié)構(gòu)變化或各種修改都在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種光柵尺可靠性試驗(yàn)裝置，由模擬工況裝置、光柵尺安裝裝置以及檢測(cè)控制系統(tǒng)組成;其特征在于: 所述的模擬工況裝置包括溫濕度試驗(yàn)箱(I)、光柵尺驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(2)、設(shè)有振動(dòng)加載臺(tái)控制器的振動(dòng)加載臺(tái)(3)、均設(shè)置于溫濕度試驗(yàn)箱(I)外部的光柵尺電源(5)、油霧控制站(8); 所述振動(dòng)加載臺(tái)(3)安裝在溫濕度試驗(yàn)箱(I)中的下層空間；所述的光柵尺驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(2)置于溫濕度試驗(yàn)箱(I)中，并放置于振動(dòng)加載臺(tái)(3)的上端面； 所述的光柵尺安裝裝置包括光柵尺安裝平臺(tái)(35)、光柵尺讀數(shù)頭安裝支架(14)、讀數(shù)頭支架調(diào)節(jié)旋鈕(30)、開放式光柵尺主尺安裝板(15)、開放式光柵尺主尺(27)、開放式光柵尺讀數(shù)頭固定支架(28)、開放式光柵尺讀數(shù)頭(29)、封閉式光柵尺主尺安裝板(31)、封閉式光柵尺主尺(13)、封閉式光柵尺讀數(shù)頭固定支架(34)、封閉式光柵尺讀數(shù)頭(33); 開放式光柵尺主尺(27)使用開放式光柵尺主尺安裝卡具(32)安裝于開放式光柵尺主尺安裝板(15)上，開放式光柵尺主尺安裝板(15)固定在光柵尺安裝平臺(tái)(35)上； 開放式光柵尺讀數(shù)頭(29)安裝于開放式光柵尺讀數(shù)頭固定支架(28)上，光柵尺讀數(shù)頭固定支架(28)通過讀數(shù)頭支架調(diào)節(jié)旋鈕(30)固定在光柵尺讀數(shù)頭安裝支架(14)上； 封閉式光柵尺主尺(13)安裝于封閉式光柵尺主尺安裝板(31)上，封閉式光柵尺主尺安裝板(31)固定在光柵尺安裝平臺(tái)(35)上； 封閉式光柵尺讀數(shù)頭(33)安裝于封閉式光柵尺讀數(shù)頭固定支架(34)，封閉式光柵尺讀數(shù)頭固定支架(34)通過讀數(shù)頭支架調(diào)節(jié)旋鈕(30)固定在光柵尺讀數(shù)頭安裝支架(14)上； 所述的檢測(cè)控制系統(tǒng)包括激光干涉儀(4)、光柵尺檢測(cè)儀(6)和控制柜(7); 所述激光干涉儀(4)位于溫濕度試驗(yàn)箱(I)外部，激光干涉儀的激光束方向與受試光柵尺往復(fù)運(yùn)動(dòng)方向在同一直線上； 控制柜(7)中包含有工控機(jī)、可編程控制器、溫濕度試驗(yàn)箱控制器、振動(dòng)加載臺(tái)控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器和油霧控制器； 所述光柵尺檢測(cè)儀(6)讀取光柵尺的讀數(shù)信號(hào)，將讀數(shù)信號(hào)傳送到工控機(jī)中； 所述的工控機(jī)將試驗(yàn)的實(shí)時(shí)狀態(tài)通過顯示器反饋給使用者，工控機(jī)發(fā)送指令控制可編程控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)加載臺(tái)控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器、溫濕度試驗(yàn)箱控制器、油霧控制器、光柵尺電源的控制。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光柵尺可靠性試驗(yàn)裝置，其特征在于: 所述封閉式光柵尺主尺(13)設(shè)有兩條； 開放式光柵尺主尺安裝板(15)設(shè)有三塊； 開放式光柵尺主尺(27)設(shè)有三條； 開放式光柵尺讀數(shù)頭固定支架(28)設(shè)有三個(gè)； 開放式光柵尺讀數(shù)頭(29)設(shè)有三個(gè)； 開放式光柵尺主尺安裝卡具(32)設(shè)有三組； 封閉式光柵尺主尺安裝板(31)設(shè)有兩塊； 封閉式光柵尺讀數(shù)頭(33)設(shè)有兩個(gè)； 封閉式光柵尺讀數(shù)頭固定支架(34)設(shè)有兩個(gè)； 讀數(shù)頭支架調(diào)整旋鈕(30)設(shè)有十個(gè)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光柵尺可靠性試驗(yàn)裝置，其特征在于: 所述光柵尺驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(2)包括直線運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)(12)、光柵尺驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)底板(18)、萬向聯(lián)軸器(19)、伺服電機(jī)(20)、絲桿(21)、導(dǎo)軌副承導(dǎo)件(22)、螺旋副(23)、導(dǎo)軌副運(yùn)動(dòng)件(24)、傳動(dòng)軸(26)、伺服電機(jī)安裝板(37);直線運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)(12)固定在螺旋副(23)上； 伺服電機(jī)(20)通過萬向聯(lián)軸器(19)與傳動(dòng)軸(26)連接，傳動(dòng)軸末端與絲桿(21)相連，在螺旋副(23)的作用下，導(dǎo)軌副運(yùn)動(dòng)件(24)在導(dǎo)軌副承導(dǎo)件(22)上滑動(dòng)，驅(qū)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)(12)上的受試光柵尺做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)； 光柵尺驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)底板(18)支撐起整套運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，起到固定支撐、便于整體搬運(yùn)的作用；所述的伺服電機(jī)(20)通過伺服電機(jī)安裝板(37)安裝于試驗(yàn)箱后殼體。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光柵尺可靠性試驗(yàn)裝置，其特征在于: 所述可編程控制器與振動(dòng)加載臺(tái)控制器連接，控制振動(dòng)加載臺(tái)(3)的運(yùn)動(dòng)，使振動(dòng)加載臺(tái)(3)上的受試光柵尺按照給定規(guī)律振動(dòng)； 可編程控制器下行方向與伺服驅(qū)動(dòng)器連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服電機(jī)(20)的控制，通過絲桿傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)(12)按給定的運(yùn)動(dòng)函數(shù)做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使直線運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)(12)上部安裝的光柵尺安裝平臺(tái)(35)及平臺(tái)上的受試光柵尺服從給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光柵尺可靠性試驗(yàn)裝置，其特征在于: 所述的油霧控制站(8)，采用噴油的方式使油霧充滿整個(gè)油霧防護(hù)罩(38)，實(shí)現(xiàn)對(duì)油霧防護(hù)罩(38)內(nèi)的光柵尺受到油霧的影響，模擬光柵尺在加工過程中受到油霧污染的情況； 油霧控制站(8)設(shè)置在溫濕度試驗(yàn)箱外，所述油霧防護(hù)罩(38)置于溫濕度試驗(yàn)箱(I)中，通過管路連接油霧防護(hù)罩(38)內(nèi)的油霧噴頭(10);油霧防護(hù)罩(38)內(nèi)的油霧通過油霧回收管道接頭(9)經(jīng)管路回流到油霧控制站(8); 所述振動(dòng)加載臺(tái)(3)的振動(dòng)加載臺(tái)上平臺(tái)(36)表面安裝加速度傳感器，檢測(cè)試驗(yàn)系統(tǒng)中的振動(dòng)值;所述溫濕度試驗(yàn)箱中設(shè)有溫濕度傳感器，采集受試光柵尺的溫濕度環(huán)境參數(shù)；所述油霧防護(hù)罩(38)中設(shè)有油霧傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)受試光柵尺油霧濃度的檢測(cè)。
【文檔編號(hào)】G01B11/00GK205691055SQ201620544895
【公開日】2016年11月16日
【申請(qǐng)日】2016年6月7日 公開號(hào)201620544895.X, CN 201620544895, CN 205691055 U, CN 205691055U, CN-U-205691055, CN201620544895, CN201620544895.X, CN205691055 U, CN205691055U
【發(fā)明人】楊兆軍, 陳瑋崢, 陳菲, 何佳龍, 許彬彬, 王升旭, 周欣達(dá), 鮑俊, 杜樂, 李潔莉
【申請(qǐng)人】吉林大學(xué)