專利名稱：單通道轉動誤差處理測試儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種機器在工作狀態下和零件在相反作用時機械零件有效實體尺寸 誤差實時測量的單通道轉動誤差處理測試儀，用于旋轉類零件或元件或傳動鏈誤差的測量。
背景技術：
目前，在機械零件實體尺寸誤差測量方面，普遍使用多種系列和型號的精密儀 器進行離線測量，但由于受材料特性、加工裝配等因素的影響，機器在工作狀態下零部 件作用時零件有效實體尺寸誤差同零件離線測量的實體尺寸誤差不相等，這樣就造成儀 器檢測后“合格”的零件裝配出的機器達不到設計的技術指標；也有可能裝配工藝細節 上的不正確，零件合格但裝配出的機器達不到設計的技術指標，或者裝配不出工作在最 佳狀態的機器；還有負載在機器旋轉一周中是規律性變化的，調整機器工作在最佳狀態 也有困難。為了克服這些問題，技術人員利用傳感器技術、故障診斷等間接處理的技術 手段，努力尋找合適的零件誤差和加工裝配工藝，試圖解決這一技術問題，但至今沒有 得到完善的技術支持。
發明內容
為了克服機器在工作狀態下和零件在相互作用時不能測量零件有效實體尺寸誤 差的問題，本發明提供一種單通道轉動誤差處理測試儀，在機器工作狀態和零件相互作 用時，能夠實時測量并通過處理誤差數據后得到零件相互作用時轉動零件的有效實體尺 寸誤差，通過轉軸瞬時角速度變化分析負載規律。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是單通道轉動誤差處理測試儀由單 通道轉軸定點瞬時角速度采樣傳感器和處理該傳感器輸出數據的二次儀表組成，安裝在 一個可手持機殼上，以便操作人員方便使用。當該傳感器測頭頂在轉軸的軸心上時，在 轉軸旋轉任一周
點上采樣一個樣本χ (t) = {Xl⑴，X2 (t),……，xN(t)},并計算出均值mx(t)= E[x(t)],其中Xl(t)(i=l，2，……，N)為對應脈沖Δ (j^在時間軸上的寬度，則轉軸 在Φ]點的瞬時角速度ω, = (k · Δ Φ)/Χι( ),令k · Δ φ = 1，即通過比例放大進行 “歸一性”處理，可計算出轉軸在Φ]點的比例瞬時角速度ωι= 1/Xi(t)及均值m= 1/ [l/ΝΣχ,ω]，該方法稱為比例測量法；三是在
和 mx = 1/[1/ΝΣΧ々+^0]。本發明可實現這樣的目的在零件旋轉的情況下，這三種方法一是測量轉速，可判斷機器運轉的宏觀狀態；二是假設拖動軸是平穩，利用一個圓周
在圖2中，二次儀表由電池組E供電，LEDl和3DU分別表示附
圖1中高亮度 平行光光電二極管和光電三極管。開機時，當第一次按下開關T1時迅速向電容C2和R4 充電，然后通過Dp R1, R2使開關管9014閉合，兩級開關9012(1，2)和開關管3DK4B 也閉合導通，R3、R5和R6調整對應9012(1，2)和3DK4B的工作點，向二次儀表電路提 供電源Vci，同時使單片機89C52復位，判斷后P36 = I,自鎖。因為3DK4B導通，高 亮度平行光光電二極管LEDl經限流電阻R7連接后被點亮。關機時，也按下開關T1, 89C52判斷后P3.6 = 0，Vci = 0。為了使二次儀表電路能正常工作，E > 3.7V。光電 三極管3DU接收到光電二極管LED的輻射光時，經555組成的觸發器輸出高電平，同時 采樣指示光電二極管LED2熄滅，反之，輸出低電平，LED2點亮。R8和W1調整脈沖 寬度Δ φ。R9是LED2的限流電阻。T2是手動設置鍵，連接89C52的Ρ3.2腳，按下開 關乃時，通過中斷向89C52提供工作方式的判斷信號。二次儀表電路選擇液晶顯示器件 ED-S811顯示，管腳2、4、8、28、33和COM(l，40)連接。4047通過R6和C。組成振 蕩器，輸出和 SD-S811 的 COM、4056(1、2、3、4)的管腳 6、4070(1)的管腳(2、6、 12)、4070(2)的管腳(2、12)連接，動態液晶顯示。89C52管腳P3.7、P31、P3.5輸出信號 和由4047、R0, Ctl組成的振蕩器信號經4070(1)處理驅動ED-S811的LB、lbc、3dp, 管腳P3.Q、P3.4輸出信號和該振蕩器信號經4070⑵處理驅動ED-S811的|和4dp。89C52 WP1 口輸出信號經4056(1、2、3、4)驅動ED-S811的4位7段碼，其中P^ Plj用于 控制，同4056(1，2，3，4)的管腳1連接， P1J為4位BCD碼，同4056(1，2， 3，4)的管腳 2、3、4、5 連接。4056(1，2，3，4)的管腳(9 15)連接 ED-S811 的 2a 2g、3a 3g、4a 4g和5a 5g。二次儀表電路共地。使用89C52的內部程序 存儲器，所以EA= 1。
具體實施例方式圖3中，1.橡膠測頭，2.定位點標志，3.顯示屏，4.開關鍵，5.手動設置鍵， 6.機殼，7.采樣指示。將轉軸角速度定點預采樣器和定點角速度光電轉換器分別安裝在機殼的兩個定 位底座上，組成單通道轉軸定點瞬時角速度采樣傳感器，再和固定在機殼內的二次儀表 電路連接，并在嵌入式的單片機系統內裝入有效程序后，裝配成單通道轉動誤差處理測 試儀如圖3。在圖3所示的實施例中，橡膠測頭(1)頂在轉軸軸心時同轉軸同步旋轉，定 位點標志2指示轉軸的角位移位置，采樣或測試數據通過顯示屏3顯示。采樣時，采樣指 示7熄滅。操作人員可直接手持機殼6進行測試。按下開關鍵4，單通道轉動誤差測試 儀開始工作，再按下時關機。測試或采樣選擇用手動設置鍵5選擇。測試時，將測頭沿 軸線方向頂在轉動軸的軸心上時，在圓周內任一點和延遲點上采樣誤差數據，可分析計 算出零件的有效實體尺寸誤差，為裝配機器指示誤差變小的方向，也可以測試拖動軸一 周內負載的變化規律，改變操作工藝，提高設備的工作效率，對設備進行技術改造。為 了較詳細地敘述具體實施方式
，下面附上XYC-I型轉動誤差處理測試儀的使用說明書內 容，進行敘述。其中I型表示單通道，即單通道轉動誤差處理測試儀。XYC-I型轉動誤差處理測試儀使用說明一、XYC-I型轉動誤差處理測試儀尺寸及按鍵、指示說明
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XYC-I型轉動誤差處理測試儀機殼長X寬X高=13cmX7cmX4cm,測頭和測 桿伸出部分長度約為5.5cm，按鍵、指示等參看圖4和圖5說明。二、使用范圍XYC-I型轉動誤差處理測試儀是一種手持式測量或誤差采樣處理儀器，由轉軸 定點角速度精密采樣傳感器和二次儀表組成，安裝在可手持的臺式機殼上，數字顯示， 是為機械設備維修操作及管理人員、機械設備裝配及調試人員和產品設計工程師專門研 究制造的一款簡單測試儀表；研究型為分體式雙測頭結構，用于復雜系統轉動誤差數據 的精密測量、采樣及傳動鏈誤差對設備工作性能影響的復雜測量。使用該儀器為他們解 決下面的問題(1)在設備運行過程中，通過采樣轉動軸誤差及相關軸誤差后對該誤差數據的 處理，分析負載、干擾、零件制造及安裝誤差對設備運行的復雜影響，為機械設備維修 操作及管理人員提供使設備向最佳運行方向調整的有用信號。例如在抽油機的工作過程 中，分析負載和抽油機運行規律的復雜關系，提高出油效率。(2)在設備的裝配及調試過程中，組成傳動鏈各零件的制造誤差合成為傳動鏈誤 差，按誤差性質可劃分為系統誤差和隨機誤差。通過測量這些誤差值，得到組成傳動鏈 的各個零件的誤差同傳動鏈誤差的合成關系，指示裝配及調試人員調整其相對的傳動位 置，把這些誤差的影響合理分配，達到改善機械系統整體性能的目的。例如機床、采礦 機械、工程機械、工業電爐等生產企業。(3)在設計新型機械設備或對該類產品進行技術改造的過程中，采樣轉動軸誤差 信號并對其誤差數據進行處理，分析單個零件制造誤差和力學性能對設備運行狀態的影 響，幫助產品設計工程師進行更深入的研究。XYC-I型轉動誤差處理測試儀可廣泛使用于廠、礦等企業的生產過程檢測， 用于科研單位、計量部門和大專院校實驗室，包括石油、煤炭、冶金、電力、紡織、機 械、交通運輸等工業領域。三、工作原理XYC-I型轉動誤差處理測試儀提供了各自獨立的轉動軸誤差數據采樣處理方 法，包括①、轉速計，用PP-I表示，根據頻率法、周期法或兩者兼顧使用。②、定點 角速度樣本采樣處理器，用PP-2表示。定點樣本采樣處理過程是這樣實現的，轉軸旋轉 每周為2 π，在
內，精確采樣轉 軸轉過采樣區間Δ Φ內的時間tl，因為Δ Φ值較小且可視為真值，則在點轉軸的角速 度ω, = (k · ΔΦ)/ ι0令k · ΔΦ = 1，即通過比例放大進行“歸一性”處理，可計 算出轉動軸在^點的角速度Oi=IzV注意到^定義在
，其中Xl(t)(i = l，2，......，N)為對應脈沖Ac^在時間軸上的寬度，則轉軸在小，點的瞬時角速度ωι= (k · Δ Φ)/Χι( ),令k · Δ φ = 1，即通過比例放大進行“歸一性”處理，可計算出轉軸在t點的比例瞬時角速度ωι = 1/Xl(t)及均值m= Ι/ρ/ΝΣχ,ω]，該方法稱為比例測量法；三是在
和延遲點+ 上，同樣得到比例瞬時角速度ω, = 1/Xi(t)和ωιπ = 1/χιπ (t)及對應 值 m= Ι/μ/ΝΣχ,ω]和 = Ι/μ/ΝΣχ^+^Ο]。
2.根據權利要求1所述的單通道轉軸定點瞬時角速度采樣傳感器其特征是由轉軸角速 度預采樣器和定點角速度光電轉換器組成，由底座安裝定位。轉軸角速度預采樣器的技 術方案是把轉軸在定點位置的角速度轉換為傳感器主軸在定點位置的角速度，通過定位 點標志把定點采樣套的平行光初級光窗口和被測量軸角位移位置建立定位關系。定點角 速度光電轉換的技術方案是通過平行光光窗口把非平行光進行剝離，然后在對稱位置采 樣平行光信號，通過光電三極管輸出。
3.根據權利要求1和權力要求2所述的多級平行光窗口，其特征是多級平行光光窗口 的孔直徑逐級縮小。
全文摘要
一種單通道轉動誤差處理測試儀，能夠在機器工作狀態下和零件在相互作用時實時測量零件有效實體尺寸誤差，通過轉軸瞬時角速度變化分析負載規律。將轉軸角速度定點預采樣器和定點角速度光電轉換器分別安裝在機殼的兩個定位底座上，組成單通道轉軸定點瞬時角速度采樣傳感器，再和固定在機殼內的二次儀表電路連接，并在嵌入式單片機系統內裝入有效程序，裝配成單通道轉動誤差處理測試儀如附圖所示。將測頭沿軸線方向頂在轉動軸軸心上，在圓周內任一點和延遲點上采樣誤差數據，可分析計算出零件的有效實體尺寸誤差，為裝配機器指示誤差變小的方向，也可以測試拖動軸一周內負載的變化規律，改變操作工藝，提高設備的工作效率，對設備進行技術改造。
文檔編號G01P3/36GK102022988SQ20091002401
公開日2011年4月20日 申請日期2009年9月22日 優先權日2009年9月22日
發明者許琸凱 申請人:西安元基測控儀器有限責任公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
