数字式测高仪的动态特性测试分析-中国管理科学.pdf

V01．37 第37卷第6期 北京工业大学学报 No．6 OF 2011年6月 JOURNALOFBEIJINGUNIVERSITYTECHNOLOGY Jun．201l 数字式测高仪的动态特性测试分析 卢继敏1，林 虎2，陈洪芳2，殷建杰2 (1．贵阳新天光电科技有限公司，贵阳550001；2．北京工业大学机械工程与应用电子技术学院，北京100124) 摘要：数字式测高仪的测量速度、定位精度和测量力是表征其动态特性的3个主要方面．为此，论述了它们的 具体测量方法，以某数字式测高仪为对象，采用微平面镜激光干涉仪、精密测力计等器具进行动态特性测试，给 出了测试结果，分析了误差来源及其变化规律，其中，对测高仪定位误差的测试与分析是新的尝试．测试结论对 改进测高仪的设计、提高测量精度具有实际价值． 关键词：测高仪；动态响应；定位误差；测量力 711 中图分类号：TH 文献标志码：A 文章编号：0254—0037(2011)06—0801—05 测高仪是一种立式单坐标数字化几何量测量仪器，通常是以高精度的光栅、容栅或磁栅作为测量元 件，配以DSP信号处理单元及软件包，可以快速测量高度、平面间距、孔轴直径、中心距及形位误差等‘“． 由于使用方便、可测量项目多，而广泛应用于制造业中． 在快速测量中，保持精度稳定是确保测高仪可靠性的基本要求，为此，测高仪必须具备良好的动态性 能．表征测高仪动态特性的指标很多，其中，测量速度、定位精度和测量力是3个主要方面．通过有效的测 试方法对上述3项进行测试，既能评定测高仪的性能，又能将测试结果用于仪器误差修正；进一步分析误 差的来源，可发现测高仪各组成机构的缺陷和不足，对提高测高仪的测量精度具有实际价值． 1动态特性测试方法 1．1 测量速度对测量精度的影响 测高仪的测量速度分为lO档，从第l档到第10 档速度依次升高．可以在其全量程范围内选定一个 或几个位置进行动态测量速度对测量精度的影响测 试，在同一位置要设定从低到高的速度进行测试．测 试方法为：设定测高仪的测量速度为第1档，移动滑 块(如图1所示)到某一位置，重复测量n次长度为L 的量块后，测量值为Z；(i=1，2，3，…，n)，取测量值的 平均值作为该位置和该测量速度下量块的测量结果， 图l 测量速度对测量精度影响的测试 测量误差用式(1)计算，在每个速度档位下重复上述 oninfluenceof Fig．1Testing measuring 测试过程直至遍历10个速度档位，这样就可以得到 on speedmeasuringaccuracy 该位置下不同速度的测量误差曲线．把滑块移动到 另一位置，即可开始新位置的测量． 收稿日期：2010-4·15． 基金项目：国家自然科学基金资助项目． 作者简介：卢继敏(1967一)，女，湖南长沙人，高级工程师． 北京工业大学学报 2011年 匕=∑(fl—L)／n 式中，s为测量位置；tI为速度档位(移=l，2，3，…，10)． 1．2定位精度 测高仪的定位误差是指在垂直方向测头实际的位置和理想位置的差值。 定位误差是一项综合误差， 包括了导轨运动误差、阿贝误差和测长系统的误差． 定位误差的测量可以采用比对法，比对法的基本 原理是用高一级的标准量或仪器对被测量进行比对 测量，从而可以得到测量值和理论值的差值．高一级 的标准量可以采用激光干涉仪，测量原理如图2所 示，反射镜固定在测高仪