專利名稱：一種電感式傳感器性能指標的測量系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電感式傳感器性能指標的測量系統(tǒng)，適用于所有機加工測量工件尺寸用的電感式傳感器。
背景技術：
目前，國內修理、檢查電感式傳感器的測量手段都是處在手動、靜態(tài)測量階段。采用這種測量手段存在以下幾個問題(a)實際機械測量位置可能存在誤差；(b)效率低；(C)不能模擬機床加工過程中實際狀況，即動態(tài)響應無法測量；(d)全量程范圍內線性度測量困難；(e)調整靈敏度的工作范圍不夠寬(如M公司只能±100 μ內)；(f)重復性測量比較困難。為了克服現(xiàn)有技術的不足，亟需一種電感式傳感器的新測量系統(tǒng)，既能靜態(tài)測量也能動態(tài)測量電感式傳感器的性能指標。

實用新型內容本實用新型目的在于提供一種電感式傳感器的新測量系統(tǒng)，利用計算機控制直線電機微動結構進行單軸方向運動，向電感式傳感器輸入可控的、可預設置運行曲線方式的信號，從而實現(xiàn)既能靜態(tài)測量也能動態(tài)測量電感式傳感器的性能指標。本實用新型提供了一種電感式傳感器性能指標的測量系統(tǒng)，包括測量平臺；傳感器組件，固定在傳感器固定支架上，該傳感器組件包括至少一個電感式傳感器、傳感器測臂、以及位于該傳感器測臂上的傳感器測頭；傳感器位置調節(jié)裝置，固定在該測量平臺上；微動系統(tǒng)，至少包括微動系統(tǒng)執(zhí)行機構，該微動系統(tǒng)執(zhí)行機構通過微動裝置支架固定在該測量平臺上，該微動系統(tǒng)執(zhí)行機構至少包括內徑測量測臂組合、載物平臺、導軌、光柵尺，其中該內徑測量測臂組合固定在該載物平臺上，該載物平臺的位移方向以及位移大小由該光柵尺測量。在一個實施例中，所述傳感器組件還包括第一固件、第二固件、彈性塊、活動件、測臂連接件，其中該第二固件通過兩只螺絲固定在該傳感器組件的外殼上，該第一固件再通過兩只螺絲固定在該第二固件上，傳感器的線圈固定在該第一固件的一端，該第一固件的另一端和該彈性塊的一端固定在一起，該活動件的一端和該測臂連接件及該彈性塊的另一端一起固定，傳感器中的活動軟鐵芯固定在活動件的另一端，測臂連接件與該傳感器測臂固定在一起，該傳感器位置調節(jié)裝置調整該傳感器測頭或調整內徑測量測臂組合上的測頭位置，使兩者保持接觸直至該傳感器的輸出值為零后鎖定。在一個實施例中，當該傳感器測頭上下位移時，通過該傳感器測臂、該測臂連接件使該彈性塊彎曲回轉，該彈性塊具有回轉支點，該活動件沿該回轉支點作回轉運動，帶動該活動軟鐵芯作上下微量位移，使得該傳感器的輸出值的大小正比于該傳感器測頭位移大小。在一個實施例中，該微動系統(tǒng)還包括控制箱，該控制箱至少包括彼此電連接的微動系統(tǒng)控制器、直線電機驅動器、控制繼電器和開關。在一個實施例中，該測量系統(tǒng)還包括計算機，通過以太網(wǎng)線與該微動系統(tǒng)控制器連接，向該微動系統(tǒng)控制器發(fā)出軌跡信號和控制方式，位置回路及電機控制回路根據(jù)光柵尺和霍爾傳感器的反饋信息及計算機信號，綜合計算后輸出電機該如何運動的信號，再經(jīng)驅動放大后控制直線電機運動，位置信號由光柵尺反饋給位置回路，位置信號、霍爾信號、輸出電流信號反饋給電機控制回路，計算機通過網(wǎng)線讀取位置信號，從而構成一個反饋式閉環(huán)系統(tǒng)。在一個實施例中，該測量系統(tǒng)還包括測量儀，與該至少一個傳感器相連，用于測量該至少一個傳感器的性能指標。

·圖1A示出根據(jù)本實用新型的一實施例的測量裝置的主視圖；圖1B示出根據(jù)本實用新型的一實施例的測量裝置的俯視圖；圖2示出根據(jù)本實用新型的一實施例的測量系統(tǒng)的示意圖；圖3示出根據(jù)本實用新型的一實施例的傳感器軟鐵芯的位移與測頭位移的關系；圖4示出根據(jù)本實用新型的一實施例的微動系統(tǒng)的控制流程方框圖；圖5示出根據(jù)本實用新型的一實施例的微動系統(tǒng)的應用軟件界面；圖6示出根據(jù)本實用新型的一實施例的模擬用于向傳感器輸入的一個正斜波信號;圖7示出根據(jù)本實用新型的一實施例的傳感器測量儀讀出的波形圖；以及圖8示出根據(jù)本實用新型的一實施例的傳感器測量儀讀出的模擬階躍信號。
具體實施方式
圖1A示出根據(jù)本實用新型的一實施例的測量裝置的主視圖。圖1B示出根據(jù)本實用新型的一實施例的測量裝置的俯視圖。下面結合圖1A和圖1B介紹測量裝置的總體裝配。傳感器位置調節(jié)裝置101固定在測量平臺102上，微動裝置103通過微動裝置支架104也固定在測量平臺102上，傳感器105固定在傳感器固定支架106上。調節(jié)手輪107使傳感器105的測頭112相對于安裝在載物平臺108上的測臂組合到適當位置并鎖定，調整測頭或調整內徑測量測臂組合上測頭位置，使兩者保持接觸直至傳感器105的輸出值為零后鎖定。通過計算機設置運動方式，來控制微動系統(tǒng)控制裝置，驅動直線電機，使微動系統(tǒng)執(zhí)行機構里的載物平臺108沿精密導軌111上下運動，位移方向109及位移大小由微動系統(tǒng)執(zhí)行機構里的高精度光柵尺(分辨率約為O.1 μ )測量，位移量可從計算機屏幕讀出。由于內徑測量測臂組合110固定在載物平臺108上，載物平臺108上下位移使內徑測量測臂組合110 —起作上下位移，從而使傳感器的測臂上的測頭112也隨之一起上下位移，光柵尺測出的位移大小也就是傳感器測頭112上下位移量。圖2示出根據(jù)本實用新型一實施例的測量系統(tǒng)。其中，虛線框表示一種包含有上下兩個傳感器206的傳感器組件。第二固件202通過兩只螺絲固定在傳感器外殼上，第一固件201再通過兩只螺絲固定在第二固件202上，螺管型傳感器線圈固定在第一固件201的一端，第一固件201的另一端和彈性塊203的一端固定在一起，活動件204的一端和測臂連接件205及彈性塊203另一端一起固定，而螺管型傳感器206中的活動軟鐵芯則固定在活動件204的另一端。測臂連接件205與測臂固定在一起。當測頭207上下位移時，通過測臂、測臂連接件205使彈性塊203彎曲回轉，就像圖2中所示回轉支點D，活動件沿支點D作回轉運動，帶動活動軟鐵芯也作上下微量位移，傳感器輸出值的大小正比于測頭位移大小。圖3示出傳感器軟鐵芯的位移與測頭位移的關系。其中LI為活動軟鐵芯至支點D的距離，L2為測臂測頭至支點D的平行距離，hi為活動軟鐵芯的位移距離，h2為測臂測頭的位移距離。微動系統(tǒng)可以由硬件和軟件組成。硬件分為微動系統(tǒng)執(zhí)行機構209和微動系統(tǒng)控制箱208，微動系統(tǒng)執(zhí)行機構209 (直線電機平臺)含有直線電機動子(例如，由美國Parker公司提供的210_2^從-103-5-8、21007]\11州)、光柵尺(由英國renishaw公司提供的RGH22)、霍爾傳感器、精密滾珠導軌(由臺灣TBI公司提供的RGH15)、載物平臺、底板等；微動系統(tǒng)控制箱208可包括運動控制器(由美國emotion公司提供的Emac-200)、直線電機驅動器(由美國gelentek公司提供的SMB9715)及控制繼電器、開關等。軟件包括例如由美國emotion公司提供的Pro-motion基本軟件和應用軟件。圖4示出根據(jù)本實用新型的一實施例的微動系統(tǒng)的控制流程方框圖。計算機通過以太網(wǎng)線接入控制箱內運動控制器，向控制器發(fā)出軌跡信號和控制方式，位置回路及電機控制回路根據(jù)光柵和霍爾的反饋信息及計算機信號，綜合計算后輸出電機該如何運動的信號，再經(jīng)驅動放大后控制直線電機運動，位置信號由光柵反饋給位置回路，位置信號、霍爾信號、輸出電流信號反饋給電機控制回路，計算機通過網(wǎng)線讀取位置信號，從而構成一個反饋式閉環(huán)系統(tǒng)。在一個實施例中，位置控制精度可達0.1 0.2μ。圖5示出根據(jù)本實用新型的一實施例的微動系統(tǒng)的應用軟件界面。其中，加速度、速度、運動位置1、運動網(wǎng)站延時時間運動次數(shù)都可以修改，靜態(tài)測量需要的動作和動態(tài)測量需要的動作基本都能進行。控制運行方式有單步運動、往復運動、多步單向運動、運動停止、回原點、設置零點。狀態(tài)監(jiān)視有指令位置、實際位置、跟隨位置、運動速度及一些表示狀態(tài)的指示燈。在開機聯(lián)通網(wǎng)絡后，先按“回原點”鍵，微動系統(tǒng)的活動上下移動，直至到原點(本機器中間設為原點)，然后調整傳感器到適當測量位置，就可以進行的基本動作有以下幾項a.修改運動位置I參數(shù)(單位mm),如由0. 000改為0. 400mm,按單步運動鍵,貝Ij運動平臺向上位移0. 4_。如參數(shù)改為-0. 4mm,按單步運動鍵,則運動平臺向下位移0. 4_。即參數(shù)正為向上，參數(shù)負為向下。這個單步運動可以很方便地在一定位移范圍內調整傳感器靈敏度。b.先修改運動位置I參數(shù)，再按單步運動鍵，使傳感器輸出值處于適當測量范圍的起始值，再按設置零點鍵，將該點位置設置為零點。再修改運動位置I參數(shù)，如改為0. 01mm。延時時間(每步間停頓時間)為2000ms，運動次數(shù)為40，再按多步單向運動鍵，則運動平臺向上總位移0. 40mm,每步位移0. Olmm0這種方法可以模擬向傳感器輸入一個正斜波信號，如圖6所示。當然也可以反向向下位移，可以測量傳感器線性范圍、全量程范圍、及其線性度和靈敏度、重復性、穩(wěn)定度、遲滯性。如果兩個傳感器同時測量，還可以測量兩個傳感器的靈敏度對稱一致性。c.可以模擬磨床加工狀態(tài)，修改加速度參數(shù)，如為1000mm/s2，速度參數(shù)如為20mm/s，運動位置I設為O. 1mm，運動位置2設為-O. 3mm，延時時間為O. 5s，運動次數(shù)10。按“往復運動”鍵，則運動平臺作上下運動(基本軟件已設為S曲線運動軌跡方式)，帶動傳感器測臂作上下運動，相當給傳感器外加一個峰峰值為O. 4mm的正弦波信號，如圖7所示，可以觀察傳感器測量儀讀出的數(shù)值是否穩(wěn)定、正常。d.當傳感器處于某一適當位置，并將其設為零點。修改加速度參數(shù)，速度參數(shù)。如加速度參數(shù)為2000mm/s2，速度為200mm/s,運動位置I為Imm,按“單步運動”鍵,則運動平臺向上快速位移1_，相當于對傳感器外加一個幅度為Imm的模擬階躍信號，如圖8所示,觀察傳感器測量儀上讀數(shù)響應速度、穩(wěn)定性和正確性。本實用新型的有益效果是1.能通過計算機改變速度曲線、改變移動范圍、改變運行次數(shù)、改變移動頻率來模擬傳感器在磨床上應用的實際工作狀態(tài)，非常靈活，從而能通過測量儀觀察出a.突變直徑時傳感器響應速度及穩(wěn)定性；b.線性變直徑時傳感器響應速度及穩(wěn)定性；c.傳感器動態(tài)測量重復性；d.傳感器的零位漂移范圍；e.單傳感器自身工作范圍內的對稱性；f.雙傳感器動態(tài)時線性范圍、靈敏度對稱性；g.能根據(jù)不同型號傳感器調整移動范圍，全量程測量傳感器工作范圍內動態(tài)特性；2.能覆蓋現(xiàn)有技術手動測量方式，靜態(tài)測量傳感器線性范圍、線性度、靈敏度等，效率較高；3.為今后新的自動測量儀的應用和數(shù)據(jù)快速處理夯實基礎。4.提前剔除不合格傳感器，減少機床維修時間，降低維修成本。5.為傳感器的維修提供測試數(shù)據(jù)的依據(jù)，快速判斷傳感器問題所在。以上諸實施例僅供說明本實用新型之用，而非對本實用新型的限制，有關技術領域的技術人員，在不脫離本實用新型的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變換或變型，因此所有等同的技術方案也應該屬于本實用新型的范疇之內，應由各權利要求限定，而納入權利要求的范圍之內。
權利要求1.一種電感式傳感器性能指標的測量系統(tǒng)，包括測量平臺；傳感器組件，固定在傳感器固定支架上，該傳感器組件包括至少一個電感式傳感器、傳感器測臂、以及位于該傳感器測臂上的傳感器測頭；傳感器位置調節(jié)裝置，固定在該測量平臺上；微動系統(tǒng)，至少包括微動系統(tǒng)執(zhí)行機構，該微動系統(tǒng)執(zhí)行機構通過微動裝置支架固定在該測量平臺上，該微動系統(tǒng)執(zhí)行機構至少包括內徑測量測臂組合、載物平臺、導軌、光柵尺，其中該內徑測量測臂組合固定在該載物平臺上，該載物平臺的位移方向以及位移大小由該光柵尺測量。
2.如權利要求1所述的測量系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器組件還包括第一固件、第二固件、彈性塊、活動件、測臂連接件，其中該第二固件通過兩只螺絲固定在該傳感器組件的外殼上，該第一固件再通過兩只螺絲固定在該第二固件上，傳感器的線圈固定在該第一固件的一端，該第一固件的另一端和該彈性塊的一端固定在一起，該活動件的一端和該測臂連接件及該彈性塊的另一端一起固定，傳感器中的活動軟鐵芯固定在活動件的另一端，測臂連接件與該傳感器測臂固定在一起，該傳感器位置調節(jié)裝置調整該傳感器測頭或調整內徑測量測臂組合上的測頭位置，使兩者保持接觸直至該傳感器的輸出值為零后鎖定。
3.如權利要求2所述的測量系統(tǒng)，其特征在于，當該傳感器測頭上下位移時，通過該傳感器測臂、該測臂連接件使該彈性塊彎曲回轉，該彈性塊具有回轉支點，該活動件沿該回轉支點作回轉運動，帶動該活動軟鐵芯作上下微量位移，使得該傳感器的輸出值的大小正比于該傳感器測頭位移大小。
4.如權利要求3所述的測量系統(tǒng)，其特征在于，該微動系統(tǒng)還包括控制箱，該控制箱至少包括彼此電連接的微動系統(tǒng)控制器、直線電機驅動器、控制繼電器和開關。
5.如權利要求4所述的測量系統(tǒng)，其特征在于，還包括計算機，通過以太網(wǎng)線與該微動系統(tǒng)控制器連接，向該微動系統(tǒng)控制器發(fā)出軌跡信號和控制方式，位置回路及電機控制回路根據(jù)光柵尺和霍爾傳感器的反饋信息及計算機信號，綜合計算后輸出電機該如何運動的信號，再經(jīng)驅動放大后控制直線電機運動，位置信號由光柵尺反饋給位置回路，位置信號、霍爾信號、輸出電流信號反饋給電機控制回路，計算機通過網(wǎng)線讀取位置信號，從而構成一個反饋式閉環(huán)系統(tǒng)。
6.如權利要求5所述的測量系統(tǒng)，其特征在于，還包括測量儀，與該至少一個傳感器相連，用于測量該至少一個傳感器的性能指標。
專利摘要一種電感式傳感器性能指標的測量系統(tǒng)，包括測量平臺；傳感器組件，該傳感器組件包括至少一個傳感器、傳感器測臂、以及位于該傳感器測臂上的傳感器測頭；傳感器位置調節(jié)裝置，調整該傳感器測頭或調整內徑測量測臂組合上的測頭位置，使兩者保持接觸直至該傳感器的輸出值為零后鎖定；微動系統(tǒng)，至少包括微動系統(tǒng)執(zhí)行機構，該微動系統(tǒng)執(zhí)行機構至少包括內徑測量測臂組合、載物平臺、導軌、光柵尺，其中該內徑測量測臂組合固定在該載物平臺上，該載物平臺的位移使內徑測量測臂組合一起位移，從而使傳感器測頭也隨之一起位移，該載物平臺的位移方向以及位移大小由該光柵尺測量。
文檔編號G01B7/00GK202836493SQ20122052740
公開日2013年3月27日 申請日期2012年10月15日 優(yōu)先權日2012年10月15日
發(fā)明者何伯川 申請人:上海大眾汽車有限公司