專利名稱：用于精密計(jì)量的時(shí)柵式數(shù)控分度轉(zhuǎn)臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于精密機(jī)械加工和檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于精密計(jì)量的時(shí)柵式數(shù) 控分度轉(zhuǎn)臺(tái)。
背景技術(shù)：
在精密計(jì)量領(lǐng)域，大量涉及角度的精密測(cè)量，常常要達(dá)到角秒級(jí)、乃至更高的精度， 需要快速、精確地實(shí)現(xiàn)角度定位。傳統(tǒng)的定位方法是用精密數(shù)顯分度轉(zhuǎn)臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)，計(jì)量 人員轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)顯分度轉(zhuǎn)臺(tái)的手輪，同時(shí)觀察分度轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)顯表上顯示的角度，人為的進(jìn)行角 度的精密定位。計(jì)量人員通過(guò)手來(lái)控制手輪轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)，很難準(zhǔn)確的進(jìn)行角秒級(jí)和更高精 度的角度定位，需要有良好的手感和反復(fù)的調(diào)整，工作強(qiáng)度大，工作效率不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述問(wèn)題，公開(kāi)了一種用于精密計(jì)量的時(shí)柵式數(shù)控分度轉(zhuǎn)臺(tái)。使用該轉(zhuǎn)臺(tái) 時(shí)，計(jì)量人員只需要通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)的鍵盤(pán)輸入角度值和轉(zhuǎn)動(dòng)方向，就可以實(shí)現(xiàn)快速、精 確的角度定位，避免人為的轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，降低了工作強(qiáng)度，可以大大提高工作效率。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
用于精密計(jì)量的時(shí)柵式數(shù)控分度轉(zhuǎn)臺(tái)，可以在0-360度的角度范圍內(nèi)任意位置實(shí)現(xiàn)
精確定位，所述數(shù)控分度轉(zhuǎn)臺(tái)由相對(duì)獨(dú)立的數(shù)控箱和機(jī)械部件兩部分組成，兩者之間由 一根電纜相連。數(shù)控箱中包括基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)數(shù)控系統(tǒng)和時(shí)柵角度位移傳感器電
路部分、電源部分；機(jī)械部件包括精密機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)、步進(jìn)電機(jī)和時(shí)柵角度位移傳感器機(jī)械部分。
所述基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)數(shù)控系統(tǒng)包括單片機(jī)、電源電路、復(fù)位電路、步進(jìn)電機(jī) 驅(qū)動(dòng)電路、細(xì)分電路、串口電路、鍵盤(pán)電路和顯示電路。
通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)的鍵盤(pán)電路輸入包含轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)角度值和轉(zhuǎn)動(dòng)方向信息的指令，轉(zhuǎn)動(dòng)方 向可以順時(shí)針?lè)较蚝湍鏁r(shí)針?lè)较?，轉(zhuǎn)動(dòng)角度值可以是相對(duì)角度值，也可以是絕對(duì)角度值。 顯示電路顯示輸入的指令，計(jì)量人員確認(rèn)指令無(wú)誤，按確認(rèn)鍵確認(rèn)后，單片機(jī)根據(jù)指令 中的信息，經(jīng)計(jì)算發(fā)出相應(yīng)的脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行功率放大， 細(xì)分電路用于對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行電流細(xì)分后，驅(qū)動(dòng)剛性連接在機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)蝸輪副蝸桿上的步 進(jìn)電機(jī)按照指令中的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)動(dòng)至指定角度值。安裝在機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)上的時(shí)柵角度位移傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)過(guò)的角度，并通過(guò)串口電路輸入數(shù)控系統(tǒng)單片機(jī)作為角度反饋信息，從而形 成閉環(huán)控制，控制轉(zhuǎn)臺(tái)按照指定轉(zhuǎn)向精確定位至指定角度。
所述時(shí)柵角度位移傳感器包括定子繞組、動(dòng)測(cè)頭和定測(cè)頭，所述動(dòng)測(cè)頭包括動(dòng)測(cè)頭 骨架和纏繞在動(dòng)測(cè)頭骨架上的動(dòng)測(cè)頭感應(yīng)線圈，所述定測(cè)頭包括定測(cè)頭骨架和纏繞在定 測(cè)頭骨架上的定測(cè)頭感應(yīng)線圈。
電源為定子繞組提供三相交流電源，并產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，所述定測(cè)頭與定子繞組位置 相對(duì)固定，固定在所述機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)的靜止部分，所述動(dòng)測(cè)頭和分度轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分剛性聯(lián) 結(jié)，隨轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)；
所述動(dòng)測(cè)頭感應(yīng)線圈信號(hào)輸出端和所述靜測(cè)頭感應(yīng)線圈信號(hào)輸出端分別連接到所述 傳感器電路的輸入端；
當(dāng)分度轉(zhuǎn)臺(tái)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生角度位移時(shí)，動(dòng)、定測(cè)頭上的感應(yīng)線圈在定子繞組產(chǎn)生 的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中感應(yīng)出兩路頻率相同但初相位不同的信號(hào)，定測(cè)頭感應(yīng)線圈信號(hào)的初相位 不發(fā)生變化，動(dòng)測(cè)頭感應(yīng)線圈信號(hào)的初相位隨轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)而變化；信號(hào)處理和數(shù)字顯示 電路將兩路信號(hào)的相位差轉(zhuǎn)換成角度位移量，并通過(guò)串口電路把角度位移量輸入數(shù)控系 統(tǒng)作為反饋信號(hào)，同時(shí)通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)顯示電路實(shí)時(shí)顯示角度值。
時(shí)柵角度位移傳感器電源先將交流電轉(zhuǎn)換成直流電，然后主要通過(guò)移相電路輸出三 相交流電，電源的頻率可以調(diào)整，三相交流電每?jī)上嘀g的相位差可以精確控制。
時(shí)柵角度位移傳感器定子繞組的結(jié)構(gòu)和普通電機(jī)的定子繞組完全類似，按照星形接 法或三角形接法與電源相位互差120度的三路輸出相連，則在定子繞組和動(dòng)、定測(cè)頭的 氣隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。動(dòng)測(cè)頭和定測(cè)頭的結(jié)構(gòu)完全一樣，都是在骨架上繞感應(yīng)線圈。旋 轉(zhuǎn)磁場(chǎng)分別掠過(guò)動(dòng)測(cè)頭和定測(cè)頭上感應(yīng)線圈中與磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)方向垂直的感應(yīng)導(dǎo)線時(shí)，動(dòng)、 定測(cè)頭上分別感應(yīng)出兩路正弦電壓信號(hào)。信號(hào)的強(qiáng)弱與磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速 度以及感應(yīng)導(dǎo)線的匝數(shù)有關(guān)。動(dòng)測(cè)頭和分度轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)軸剛性相連，隨轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)而同步 轉(zhuǎn)動(dòng)；定測(cè)頭和轉(zhuǎn)臺(tái)的靜止部分相連。定測(cè)頭上感應(yīng)出的信號(hào)的初相位固定不變，動(dòng)測(cè) 頭上感應(yīng)出的信號(hào)的初相位隨定測(cè)頭在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中的位置不同而不同。當(dāng)動(dòng)測(cè)頭相對(duì)于 定測(cè)頭轉(zhuǎn)過(guò)一周時(shí)，動(dòng)測(cè)頭上的感應(yīng)信號(hào)的初相位相對(duì)于定測(cè)頭上感應(yīng)信號(hào)的初相位變 化360度，則兩路信號(hào)的相位差和轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)過(guò)的角度一一對(duì)應(yīng)。
傳感器電路包括兩個(gè)濾波電路，兩個(gè)放大電路和一個(gè)比相電路，兩個(gè)濾波電路的兩 個(gè)輸入端分別與動(dòng)測(cè)頭信號(hào)和定測(cè)頭信號(hào)相連，信號(hào)經(jīng)濾波后，由放大電路進(jìn)行放大， 然后由比相電路對(duì)兩路信號(hào)的相位進(jìn)行比較，相位差等于角位移量，串口電路將角位移量輸入所述數(shù)控系統(tǒng)。
由于采用了基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)數(shù)控系統(tǒng)和高精度時(shí)柵角度位移傳感器，可以實(shí) 現(xiàn)快速、精確的角度定位，大大提高工作效率，降低工作強(qiáng)度，本發(fā)明可廣泛的用于精
密計(jì)量領(lǐng)域的角度精確定位。


圖1是用于精密計(jì)量的時(shí)柵式數(shù)控分度轉(zhuǎn)臺(tái)示意圖。
圖2是用于精密計(jì)量的時(shí)柵式數(shù)控分度轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)圖。
圖3是用于精密計(jì)量的時(shí)柵式數(shù)控分度轉(zhuǎn)臺(tái)信號(hào)處理框圖。
圖4是用于精密計(jì)量的時(shí)柵式數(shù)控分度轉(zhuǎn)臺(tái)時(shí)柵角度位移傳感器相位差和角位移 關(guān)系示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
參見(jiàn)圖1，本時(shí)柵式數(shù)控分度轉(zhuǎn)臺(tái)在結(jié)構(gòu)上由相對(duì)獨(dú)立的數(shù)控箱1和機(jī)械部件2兩 部分組成，兩者之間僅僅由一根電纜相連。數(shù)控箱l中包括基于單片機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)ll、 傳感器電路12和傳感器電源13。所述基于單片機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)11包括單片機(jī)110、顯示 電路111、鍵盤(pán)電路112、電源電路113、復(fù)位電路114、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路115、細(xì)分 電路116和串口電路117。電源電路113通過(guò)單片機(jī)110的電源引腳給單片機(jī)供電；復(fù) 位電路114通過(guò)單片機(jī)復(fù)位引腳和單片機(jī)相連，用于對(duì)單片機(jī)復(fù)位；步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 115通過(guò)脈沖寬度調(diào)制引腳和單片機(jī)110相連，接收單片機(jī)發(fā)出的脈沖信息；步進(jìn)電機(jī) 細(xì)分電路116和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路115相連，用于脈沖細(xì)分；時(shí)柵位移傳感器的比相電 路輸出的角度信號(hào)通過(guò)串口電路輸入單片機(jī)110;鍵盤(pán)電路112通過(guò)接口電路連接到單
片機(jī)uo，用于輸入指令；顯示電路m通過(guò)接口電路連接到單片機(jī)iio，用于顯示鍵盤(pán)
電路輸入的指令和當(dāng)前時(shí)柵位移傳感器檢測(cè)到的角度值。傳感器電路12包括信號(hào)放大電 路、濾波電路和比相電路等。機(jī)械部件2包括步進(jìn)電機(jī)21、機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)22和時(shí)柵角度位 移傳感器機(jī)械部分23。
顯示電路110主要包括顯示驅(qū)動(dòng)模塊和顯示屏，顯示屏上主要顯示通過(guò)鍵盤(pán)電路輸 入的指令、時(shí)柵角度位移傳感器的實(shí)時(shí)角度值、步進(jìn)電機(jī)的當(dāng)前工作狀況等；鍵盤(pán)電路 112主要包括數(shù)字鍵、字母鍵和功能鍵，主要用于輸入指令和開(kāi)關(guān)數(shù)控系統(tǒng)等；單片機(jī)主要完成指令的編譯、邏輯和數(shù)學(xué)運(yùn)算、步進(jìn)電機(jī)的控制等功能；步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路主 要實(shí)現(xiàn)功率放大；步進(jìn)電機(jī)細(xì)分電路主要實(shí)現(xiàn)電路細(xì)分，以細(xì)分步進(jìn)電機(jī)步距角度。
參見(jiàn)圖2，是時(shí)柵式數(shù)控分度轉(zhuǎn)臺(tái)的機(jī)械結(jié)構(gòu)圖。步進(jìn)電機(jī)剛性連接在轉(zhuǎn)臺(tái)渦輪副 213的蝸桿上，蝸桿安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)外殼214上，渦輪副的渦輪是轉(zhuǎn)臺(tái)臺(tái)面211，渦輪和轉(zhuǎn) 臺(tái)芯軸212通過(guò)螺栓連接在一起，轉(zhuǎn)臺(tái)芯軸212和轉(zhuǎn)臺(tái)外殼214之間是滑動(dòng)配合。轉(zhuǎn)接 軸221和轉(zhuǎn)臺(tái)芯軸212通過(guò)螺栓連接在一起，動(dòng)測(cè)頭222和轉(zhuǎn)接軸221通過(guò)螺栓連接在 一起。定子繞組的骨架由非導(dǎo)磁材料內(nèi)芯224和鑄鐵外殼225通過(guò)過(guò)盈配合組裝而成， 通過(guò)螺栓和轉(zhuǎn)臺(tái)外殼214連接在一起。定測(cè)頭223通過(guò)螺栓固定在轉(zhuǎn)臺(tái)下蓋板215上， 下蓋板215通過(guò)螺栓和轉(zhuǎn)臺(tái)外殼214連接在一起。轉(zhuǎn)接軸221和轉(zhuǎn)臺(tái)下蓋板215之間是 滑動(dòng)配合。
定子繞組224和一般電機(jī)的定子繞組結(jié)構(gòu)完全類似，通過(guò)在骨架上繞制三相交流繞 組而成。動(dòng)測(cè)頭222和定測(cè)頭223的結(jié)構(gòu)完全一致，都是在非金屬盤(pán)狀骨架的上繞以多 匝感應(yīng)線圈。定子繞組224、動(dòng)測(cè)頭222和定測(cè)頭223同心安裝，定子繞組和動(dòng)、定測(cè) 頭之間形成氣隙，動(dòng)測(cè)頭隨轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，定測(cè)頭相對(duì)于轉(zhuǎn)臺(tái)外殼靜止不動(dòng)。
參見(jiàn)圖3，通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)的鍵盤(pán)電路112輸入包含轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)動(dòng)角度信息指令，該指 令由顯示電路lll在數(shù)控系統(tǒng)屏幕上顯示，操作人員確認(rèn)輸入指令正確后，按確認(rèn)鍵確 認(rèn)，數(shù)控系統(tǒng)單片機(jī)110對(duì)指令進(jìn)行編譯，根據(jù)指令中的信息，經(jīng)計(jì)算后發(fā)出相應(yīng)的脈 沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路115對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行功率放大，細(xì)分電路116對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn) 行電流細(xì)分后，驅(qū)動(dòng)剛性連接在機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)蝸輪副蝸桿上的步進(jìn)電機(jī)按照指令中的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn) 動(dòng)至指定角度值。所述數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)理論上可以轉(zhuǎn)動(dòng)的最小角度A(9由由數(shù)控系統(tǒng)細(xì)分電路 的細(xì)分倍數(shù)w、步進(jìn)電機(jī)的步距角a和機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)蝸輪副的傳動(dòng)比尺決定
A。 360°x60'x60"xa AP =--
WxKx360。
例如細(xì)分電路的細(xì)分倍數(shù)是A^600、步進(jìn)電機(jī)的步距角為"=1.8°、機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)蝸輪
副的傳動(dòng)比為〖-720:l，則所述數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)的控制可以轉(zhuǎn)動(dòng)的最小角度是 △(9 = 0.015"。
傳感器電源13的三相輸出通過(guò)電纜與定子繞組224的三相交流繞組連接，給定子 繞組224供電。為保證時(shí)柵角度位移傳感器可靠穩(wěn)定地工作，要求電源信號(hào)的頻率要精 確、穩(wěn)定，三相輸出的初相位要精確互差120度。交流繞組通電后，在氣隙中形成轉(zhuǎn)速
7恒定的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)225，該磁場(chǎng)掠過(guò)動(dòng)測(cè)頭222和定測(cè)頭223的感應(yīng)線圈中垂直于磁場(chǎng)轉(zhuǎn) 動(dòng)方向的導(dǎo)線時(shí)，在動(dòng)測(cè)頭222、定測(cè)頭223的感應(yīng)線圈上分別感應(yīng)出正弦交流信號(hào)。 兩路信號(hào)的頻率相同，但初相位不同。在轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中定測(cè)頭信號(hào)的初相位不發(fā)生變 化，動(dòng)測(cè)頭信號(hào)的初相位隨著轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)而變化，轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)過(guò)一周時(shí)，初相位變化360 度。兩路信號(hào)分別經(jīng)傳感器電路的濾波電路121、放大電路122等處理后，輸入比相電 路124進(jìn)行比相，高頻時(shí)鐘123的信號(hào)也輸入比相電路124，兩路信號(hào)的相位差等于轉(zhuǎn) 臺(tái)轉(zhuǎn)過(guò)的角度，該角度值通過(guò)串口電路117被輸入數(shù)控系統(tǒng)單片機(jī)110作為角度反饋信 息，從而形成閉環(huán)控制，控制轉(zhuǎn)臺(tái)按照指定轉(zhuǎn)向精確定位至指定角度。
參見(jiàn)圖4，定測(cè)頭信號(hào)41的初相位始終不變，動(dòng)測(cè)頭信號(hào)42的初相位隨著動(dòng)測(cè)頭 相對(duì)于定測(cè)頭的轉(zhuǎn)動(dòng)而變化。步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)過(guò)的角度9約為90度、 180度、270度、360度時(shí)，動(dòng)、定測(cè)頭兩路信號(hào)的波形圖分別如圖4A、圖4B、圖4C、 圖4D所示，兩路信號(hào)相位差A(yù)^分別約為90度、180度、270度、360度，分別和轉(zhuǎn)臺(tái)
轉(zhuǎn)過(guò)的角度e相等。
權(quán)利要求
1、一種用于精密計(jì)量的時(shí)柵式數(shù)控分度轉(zhuǎn)臺(tái)，可以在0-360度的角度范圍內(nèi)任意位置實(shí)現(xiàn)精確定位，所述時(shí)柵式數(shù)控分度轉(zhuǎn)臺(tái)包括基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)數(shù)控系統(tǒng)、步進(jìn)電機(jī)、精密機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)、時(shí)柵角度位移傳感器，其特征在于所述數(shù)控分度轉(zhuǎn)臺(tái)由相對(duì)獨(dú)立的數(shù)控箱和機(jī)械部件兩部分組成，數(shù)控箱中包括基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)數(shù)控系統(tǒng)和時(shí)柵角度位移傳感器電路部分、時(shí)柵角度位移傳感器電源部分；機(jī)械部件包括精密機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)、步進(jìn)電機(jī)和時(shí)柵角度位移傳感器機(jī)械部分；所述基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)數(shù)控系統(tǒng)包括單片機(jī)、電源電路、復(fù)位電路、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、步進(jìn)電機(jī)細(xì)分電路、串口電路、鍵盤(pán)電路和顯示電路；所述電源電路通過(guò)單片機(jī)電源引腳給單片機(jī)供電；復(fù)位電路通過(guò)單片機(jī)復(fù)位引腳和單片機(jī)相連，用于對(duì)單片機(jī)復(fù)位；步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)脈沖寬度調(diào)制引腳和單片機(jī)相連，接收單片機(jī)發(fā)出的脈沖信息；步進(jìn)電機(jī)細(xì)分電路和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路相連，用于脈沖細(xì)分；鍵盤(pán)電路通過(guò)接口電路連接到單片機(jī)，用于輸入指令；顯示電路通過(guò)接口電路連接到單片機(jī)，用于顯示鍵盤(pán)電路輸入的指令和當(dāng)前時(shí)柵位移傳感器檢測(cè)到的角度值；所述時(shí)柵角度位移傳感器機(jī)械部分包括定子繞組、動(dòng)測(cè)頭和定測(cè)頭，所述動(dòng)測(cè)頭包括動(dòng)測(cè)頭骨架和纏繞在動(dòng)測(cè)頭骨架上的動(dòng)測(cè)頭感應(yīng)線圈，所述定測(cè)頭包括定測(cè)頭骨架與纏繞在定測(cè)頭骨架上的定測(cè)頭感應(yīng)線圈，所述定測(cè)頭與定子繞組位置相對(duì)固定，固定在所述機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)的靜止部分，所述動(dòng)測(cè)頭和所述機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分剛性聯(lián)結(jié)，隨機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)；所述時(shí)柵角度位移傳感器電源為所述定子繞組提供三相交流電源，并產(chǎn)生交流旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，所述動(dòng)測(cè)頭感應(yīng)線圈的信號(hào)輸出端和所述定測(cè)頭感應(yīng)線圈的信號(hào)輸出端分別連接到所述時(shí)柵位移傳感器電路的輸入端；步進(jìn)電機(jī)根據(jù)通過(guò)所述步進(jìn)電機(jī)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)動(dòng)角度信息，帶動(dòng)所述機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)到指定角度，當(dāng)產(chǎn)生角度位移時(shí)，動(dòng)、定測(cè)頭上的感應(yīng)線圈在定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中感應(yīng)出兩路頻率相同但初相位不同的信號(hào)，定測(cè)頭感應(yīng)線圈的信號(hào)的初相位不發(fā)生變化，動(dòng)測(cè)頭感應(yīng)線圈的信號(hào)的初相位隨轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)而變化；傳感器電路將兩路信號(hào)的相位差轉(zhuǎn)換成角度位移量，并通過(guò)串口電路輸入所述數(shù)控系統(tǒng)作為角度反饋信息，形成閉環(huán)控制，控制轉(zhuǎn)臺(tái)按照指定轉(zhuǎn)向精確定位至指定角度。
2、 根據(jù)權(quán)利 要求l所述的時(shí)柵式數(shù)控分度轉(zhuǎn)臺(tái)，其特征在于所述時(shí)柵角度位移傳感器 電源采用三相調(diào)頻電源，先將交流電轉(zhuǎn)換成直流電，然后通過(guò)移相電路輸出三相交流電， 電源的頻率可以調(diào)整，三相交流電每?jī)上嘀g的相位差可以精確控制。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的時(shí)柵式數(shù)控分度轉(zhuǎn)臺(tái)，其特征在于所述轉(zhuǎn)臺(tái)能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的最小 角度由數(shù)控系統(tǒng)細(xì)分電路的細(xì)分倍數(shù)、步進(jìn)電機(jī)的步距角和機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)蝸輪副的傳動(dòng)比決 定，可以達(dá)到小于百分之一角秒的角度。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的時(shí)柵式數(shù)控分度轉(zhuǎn)臺(tái)，其特征在于鍵盤(pán)電路用于輸入包含 分度轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)動(dòng)角度信息指令、控制所述數(shù)控系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)；顯示電路用于顯示所 述信息指令、時(shí)柵角度位移傳感器的實(shí)時(shí)角度值、步進(jìn)電機(jī)的當(dāng)前工作狀況。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的時(shí)柵式數(shù)控分度轉(zhuǎn)臺(tái)，其特征在于所述時(shí)柵角度位移傳感 器電路部分包括兩個(gè)濾波電路，兩個(gè)放大電路、 一個(gè)高頻時(shí)鐘和一個(gè)比相電路，兩個(gè)濾 波電路的兩個(gè)輸入端分別與時(shí)柵角度位移傳感器的動(dòng)測(cè)頭信號(hào)和定測(cè)頭信號(hào)相連，信號(hào) 經(jīng)濾波后，由放大電路進(jìn)行放大，然后由比相電路對(duì)兩路信號(hào)的相位進(jìn)行比較，相位差 等于角位移量，比相電路輸出的角度信號(hào)通過(guò)串口電路輸入數(shù)控系統(tǒng)單片機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于精密計(jì)量的時(shí)柵式數(shù)控分度轉(zhuǎn)臺(tái)，包括基于單片機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)、步進(jìn)電機(jī)、精密機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)、時(shí)柵角度位移傳感器。在精密計(jì)量過(guò)程中，當(dāng)分度轉(zhuǎn)臺(tái)需要精確定位，按照一定轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)動(dòng)至某一特定角度時(shí)，通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)的鍵盤(pán)輸入包含轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)動(dòng)角度信息指令，使機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)按照指令中的轉(zhuǎn)向和角度轉(zhuǎn)動(dòng)。時(shí)柵角度位移傳感器檢測(cè)機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)過(guò)的角度信息，反饋給數(shù)控系統(tǒng)，從而形成閉環(huán)控制，保證轉(zhuǎn)臺(tái)能夠精確定位至指令中指示的角度，定位精度主要取決于時(shí)柵角度位移傳感器的精度。由于采用了新型時(shí)柵角度位移傳感器和基于步進(jìn)電機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)，大大降低了用于計(jì)量的精密數(shù)控分度轉(zhuǎn)臺(tái)的成本。
文檔編號(hào)G05B19/401GK101498924SQ200910103280
公開(kāi)日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2009年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月27日
發(fā)明者萬(wàn)文略, 劉小康, 張興紅, 彭東林, 偉 楊, 王先全, 陳錫侯 申請(qǐng)人:重慶工學(xué)院