專利名稱：教學(xué)用數(shù)控機(jī)床多用途光柵信號(hào)處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種教學(xué)設(shè)備，尤其是一種教學(xué)用數(shù)控機(jī)床，具體地說是一種利 用光柵尺代替昂貴的激光干涉儀進(jìn)行直線位置精度檢測(cè)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制的教學(xué)用數(shù)控機(jī)床 多用途光柵信號(hào)處理裝置。
背景技術(shù)：
眾所周知，一般測(cè)量直線運(yùn)動(dòng)的檢測(cè)工具有標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度刻線尺、成組塊規(guī)、測(cè)微儀、 光學(xué)讀數(shù)顯微鏡及雙頻激光干涉儀等。標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度測(cè)量又以雙頻激光干涉儀的測(cè)量結(jié)果為 準(zhǔn)。回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)工具有360齒精密分度的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)臺(tái)或角度多面體、高精度圓光柵和平行 光管等。目前通用的檢測(cè)儀為雙頻激光干涉儀?，F(xiàn)在數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用已非常廣泛，但在數(shù)控機(jī)床維修維護(hù)教學(xué)過程工作中，遇到 需要精確測(cè)量伺服運(yùn)動(dòng)(數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)定位精度、重復(fù)定位精度、反向差值、原點(diǎn)返回誤 差等)，一般是利用激光干涉儀或讀數(shù)顯微鏡/金屬線紋尺等專用高精度設(shè)備進(jìn)行，此類設(shè) 備價(jià)格非常昂貴并安裝調(diào)試復(fù)雜，不易在教學(xué)場(chǎng)所廣泛使用。如果在教學(xué)用數(shù)控機(jī)床上使 用將成倍地提高學(xué)校的采購(gòu)成本，因此現(xiàn)有的教學(xué)用數(shù)控機(jī)床均沒有相應(yīng)的檢測(cè)功能，影 響了教學(xué)質(zhì)量的提高。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)用數(shù)控機(jī)床因直線檢測(cè)設(shè)備成本高而未全 面配置，影響教學(xué)質(zhì)量的問題，設(shè)計(jì)一種利用光柵尺代替昂貴的激光干涉儀進(jìn)行直線位置 檢測(cè)，從而完善實(shí)驗(yàn)功能的教學(xué)用數(shù)控機(jī)床多用途光柵信號(hào)處理裝置。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種教學(xué)用數(shù)控機(jī)床多用途光柵信號(hào)處理裝置，包括光柵尺1，其特征是所述光柵 尺1的讀數(shù)頭的輸出與光柵信號(hào)接收模塊2的輸入端相連，光柵信號(hào)接收模塊2的輸出一 路送入信號(hào)發(fā)送模塊3，再由信號(hào)發(fā)送模塊送入數(shù)控系統(tǒng)4中用于教學(xué)用數(shù)控機(jī)床的全閉 環(huán)實(shí)驗(yàn)或?qū)嵱?xùn)，光柵信號(hào)接收模塊2另一路輸出同時(shí)送入信號(hào)處理模塊5進(jìn)行處理并通過 通訊模塊6送入計(jì)算機(jī)7中，由計(jì)算機(jī)7計(jì)算得出教學(xué)用數(shù)控機(jī)床實(shí)際位移的定位精度、重 復(fù)定位精度、反向差值和原點(diǎn)返回誤差值送入數(shù)控系統(tǒng)4中進(jìn)行閉環(huán)控制并同時(shí)在顯示模 塊8上進(jìn)行顯示。所述的信號(hào)處理模塊5和通訊模塊6進(jìn)行雙向通訊。所述的信號(hào)處理模塊5還連接有鍵盤模塊9。本實(shí)用新型的有益效果本實(shí)用新型利用價(jià)格低廉的光柵尺代替激光干涉儀實(shí)現(xiàn)了數(shù)控機(jī)床直線位移精 度的檢測(cè)，且與激光干涉儀具有相同的檢測(cè)效果，在不增加成本的前提下完善了實(shí)驗(yàn)功能， 進(jìn)一步拓展了光柵尺的應(yīng)用領(lǐng)域。本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，所需的電路均可利用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)，采用成熟的集成塊配以簡(jiǎn)單的計(jì)算和控制軟件即可實(shí)現(xiàn)原需幾十萬元的激光干涉儀所能實(shí)現(xiàn) 的直線位置精度的檢測(cè)。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了光柵尺的多種用途。一種是光柵尺信號(hào)反饋給數(shù)控系統(tǒng)構(gòu)成伺 服的全閉環(huán)控制，可以完成數(shù)控機(jī)床的半閉環(huán)和全閉環(huán)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)工作。一種是光柵尺 信號(hào)反饋給信號(hào)處理裝置，由此完成精確測(cè)量機(jī)械運(yùn)動(dòng)，可完成數(shù)控機(jī)床的各項(xiàng)位置精度 補(bǔ)償(如反向間隙補(bǔ)償、螺距誤差補(bǔ)償?shù)?，原此?xiàng)工作的檢測(cè)器件價(jià)格高并且安裝繁)實(shí)驗(yàn) 實(shí)訓(xùn)教學(xué)工作。
圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。如圖1所示。一種教學(xué)用數(shù)控機(jī)床多用途光柵信號(hào)處理裝置，包括光柵尺1，所述光柵尺1的讀 數(shù)頭的輸出與光柵信號(hào)接收模塊2的輸入端相連，光柵信號(hào)接收模塊2的輸出一路送入信 號(hào)發(fā)送模塊3，再由信號(hào)發(fā)送模塊送入數(shù)控系統(tǒng)4中用于教學(xué)用數(shù)控機(jī)床的全閉環(huán)實(shí)驗(yàn)或 實(shí)訓(xùn)，光柵信號(hào)接收模塊2另一路輸出同時(shí)送入信號(hào)處理模塊5進(jìn)行處理并通過雙向通訊 模塊6送入計(jì)算機(jī)7中，由計(jì)算機(jī)7計(jì)算得出教學(xué)用數(shù)控機(jī)床實(shí)際位移的定位精度、重復(fù)定 位精度、反向差值和原點(diǎn)返回誤差值送入數(shù)控系統(tǒng)4中進(jìn)行閉環(huán)控制并同時(shí)在顯示模塊8 上進(jìn)行顯示。信號(hào)處理模塊5的顯示和相關(guān)參數(shù)可通過與之相連的鍵盤模塊9實(shí)現(xiàn)輸入。本實(shí)施例的各功能模塊可采用現(xiàn)有的集成電路配以簡(jiǎn)單的軟件加以實(shí)現(xiàn)，對(duì)于本 領(lǐng)域技術(shù)人員而言，按照本實(shí)用新型的框圖無需創(chuàng)造性勞動(dòng)即可加以實(shí)現(xiàn)。本實(shí)用新型的工作原理是光柵尺用來檢測(cè)機(jī)械裝置的實(shí)際位移，光柵尺中讀數(shù)頭的輸出信號(hào)送入信號(hào)接收 模塊。信號(hào)接收模塊將信號(hào)分為二路，一路直接將信號(hào)送入信號(hào)發(fā)送模塊，也即是將光柵尺 信號(hào)原樣送出給數(shù)控系統(tǒng)，用于平時(shí)數(shù)控教學(xué)中的全閉環(huán)實(shí)驗(yàn)或?qū)嵱?xùn)；一路將信號(hào)送入信 號(hào)處理模塊，信號(hào)處理模塊用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，內(nèi)部有信號(hào)處理程序，并能自動(dòng)將光柵尺記錄分 析保存，可將信號(hào)校正濾波計(jì)算出位置精度。信號(hào)處理模塊與通訊模塊雙向通訊聯(lián)接，信號(hào) 處理的結(jié)果通過此通訊模塊與外部的計(jì)算機(jī)互通。計(jì)算機(jī)將光柵尺的數(shù)據(jù)讀回，根據(jù)機(jī)床 的精度檢驗(yàn)技術(shù)條件要求，將數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算出實(shí)際位移的定位置度、重復(fù)定位精度、反 向差值、原點(diǎn)返回誤差，并計(jì)算出相應(yīng)的補(bǔ)償修正值生成相應(yīng)數(shù)據(jù)文件，可手動(dòng)錄入數(shù)控系 統(tǒng)內(nèi)或通過數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)。顯示模塊實(shí)時(shí)顯示光柵尺的實(shí)際位移情況。鍵盤模塊 可對(duì)顯示模塊的顯示模式進(jìn)行變換和顯示數(shù)值進(jìn)行清零操作。本實(shí)用新型未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求一種教學(xué)用數(shù)控機(jī)床多用途光柵信號(hào)處理裝置，包括光柵尺(1)，其特征是所述光柵尺(1)的讀數(shù)頭的輸出與光柵信號(hào)接收模塊(2)的輸入端相連，光柵信號(hào)接收模塊(2)的輸出一路送入信號(hào)發(fā)送模塊(3)，再由信號(hào)發(fā)送模塊送入數(shù)控系統(tǒng)(4)中用于教學(xué)用數(shù)控機(jī)床的全閉環(huán)實(shí)驗(yàn)或?qū)嵱?xùn)，光柵信號(hào)接收模塊(2)另一路輸出同時(shí)送入信號(hào)處理模塊(5)進(jìn)行處理并通過通訊模塊(6)送入計(jì)算機(jī)(7)中，由計(jì)算機(jī)(7)計(jì)算得出教學(xué)用數(shù)控機(jī)床實(shí)際位移的定位精度、重復(fù)定位精度、反向差值和原點(diǎn)返回誤差值送入數(shù)控系統(tǒng)(4)中進(jìn)行閉環(huán)控制并同時(shí)在顯示模塊(8)上進(jìn)行顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號(hào)處理裝置，其特征是所述的信號(hào)處理模塊(5)和通訊模 塊(6)進(jìn)行雙向通訊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號(hào)處理裝置，其特征是所述的信號(hào)處理模塊(5)還連接有 鍵盤模塊(9)。
專利摘要一種教學(xué)用數(shù)控機(jī)床多用途光柵信號(hào)處理裝置，包括光柵尺(1)，其特征是所述光柵尺(1)的讀數(shù)頭的輸出與光柵信號(hào)接收模塊(2)的輸入端相連，光柵信號(hào)接收模塊(2)的輸出一路送入信號(hào)發(fā)送模塊(3)，再由信號(hào)發(fā)送模塊送入數(shù)控系統(tǒng)(4)中用于教學(xué)用數(shù)控機(jī)床的全閉環(huán)實(shí)驗(yàn)或?qū)嵱?xùn)，光柵信號(hào)接收模塊(2)另一路輸出同時(shí)送入信號(hào)處理模塊(5)進(jìn)行處理并通過通訊模塊(6)送入計(jì)算機(jī)(7)中，由計(jì)算機(jī)(7)計(jì)算得出教學(xué)用數(shù)控機(jī)床實(shí)際位移的定位精度、重復(fù)定位精度、反向差值和原點(diǎn)返回誤差值送入數(shù)控系統(tǒng)(4)中進(jìn)行閉環(huán)控制并同時(shí)在顯示模塊(8)上進(jìn)行顯示。本實(shí)用新型不僅拓展了光柵的應(yīng)用領(lǐng)域，而且可以在不增加設(shè)備成本的前提下，完善實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。
文檔編號(hào)B23Q17/24GK201629091SQ20092023532
公開日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2009年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月19日
發(fā)明者關(guān)穎, 陸江 申請(qǐng)人:南京日上自動(dòng)化設(shè)備有限責(zé)任公司