專利名稱:一種轉(zhuǎn)軸速率精度檢測裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種轉(zhuǎn)軸速率檢測裝置。該裝置包括高精度圓光柵、雙讀數(shù)頭、細(xì)分盒、FPGA電路和時(shí)鐘基準(zhǔn)。該裝置由雙讀數(shù)頭讀取高精度圓光柵信號經(jīng)細(xì)分盒處理后傳輸?shù)紽PGA電路中，時(shí)鐘基準(zhǔn)信號也傳輸?shù)紽PGA電路中，F(xiàn)PGA電路解碼處理得到實(shí)時(shí)時(shí)鐘和角度信號數(shù)字序列?；趯?shí)時(shí)時(shí)鐘和角度信號數(shù)字序列，可根據(jù)旋轉(zhuǎn)軸角速率精度及平穩(wěn)度的校準(zhǔn)方法，檢測出旋轉(zhuǎn)軸角速率精度及平穩(wěn)度。本實(shí)用新型的測量結(jié)果真實(shí)可靠，符合計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)則，可應(yīng)用于各種有旋轉(zhuǎn)軸角速率精度及平穩(wěn)度要求的設(shè)備的指標(biāo)檢測。
【專利說明】-種轉(zhuǎn)軸速率精度檢測裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本實(shí)用新型屬于一種旋轉(zhuǎn)軸角速率檢測裝置，特別涉及一種用定時(shí)測角法檢測設(shè) 備旋轉(zhuǎn)軸角速率精度及平穩(wěn)度的檢測裝置。

【背景技術(shù)】：
[0002] 旋轉(zhuǎn)軸角速率精度及平穩(wěn)度檢測，一直都是角速率檢測方面的難題，通常采用設(shè) 備自身的角度傳輸?shù)接?jì)算機(jī)來測量或者利用設(shè)備自身角度傳感器分頻出來的小角度脈沖 信號來測量，由于都是基于設(shè)備自身的角度傳感器來進(jìn)行測量，不符合計(jì)量檢定規(guī)則，檢測 結(jié)果缺少說服力。目前針對于旋轉(zhuǎn)軸角速率精度及平穩(wěn)度檢測（特別是慣性測試設(shè)備轉(zhuǎn) 臺），指標(biāo)要求越來越高，使用科學(xué)的檢測裝置來測量其精度顯得越來越重要。 實(shí)用新型內(nèi)容：
[0003] 本實(shí)用新型的技術(shù)所解決問題是；克服現(xiàn)有檢測技術(shù)的不足，提供一種旋轉(zhuǎn)軸角 速率檢測裝置，檢測結(jié)果真實(shí)可靠，檢測精度高。
[0004] 本實(shí)用新型解決的技術(shù)解決方案為：包括圓光柵、雙讀數(shù)頭、細(xì)分盒、時(shí)鐘基準(zhǔn) 和FPGA電路，圓光柵通過底座與旋轉(zhuǎn)軸連接，由被測旋轉(zhuǎn)軸帶動其旋轉(zhuǎn)，所述的雙讀數(shù)頭 固定在一固定裝置上，該固定裝置為一個(gè)圓環(huán)或者一個(gè)面板，兩個(gè)讀數(shù)頭位置相對180° 的位置，雙讀數(shù)頭與圓光柵的相對位置與圓光柵讀數(shù)頭相匹配，雙讀數(shù)頭與光柵讀數(shù)頭相 匹配調(diào)整好后由固定支架固定，讀數(shù)頭信號經(jīng)細(xì)分盒細(xì)分后進(jìn)入FPGA，時(shí)鐘基準(zhǔn)信號進(jìn)入 FPGA，由FPGA電路完成細(xì)分盒信號的解碼，轉(zhuǎn)換為角度序列，完成時(shí)鐘基準(zhǔn)信號的解碼，轉(zhuǎn) 換為時(shí)鐘序列，二者組合編碼為時(shí)鐘角度數(shù)字序列，通過通訊接口傳輸?shù)缴衔粰C(jī)進(jìn)行處理。

【附圖說明】

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[0005] 圖1為本實(shí)用新型的組成結(jié)構(gòu)圖。
[0006] 圖2為本實(shí)用新型的具體組成結(jié)構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】：
[0007] 如圖2所示，本使用新型包括圓光柵、雙讀數(shù)頭、細(xì)分盒、時(shí)鐘基準(zhǔn)和FPGA電路。 圓光柵通過底座與旋轉(zhuǎn)軸連接，由被測旋轉(zhuǎn)軸帶動其旋轉(zhuǎn)。雙讀數(shù)頭按照光柵讀數(shù)頭安裝 要求調(diào)整好后由固定支架固定，讀數(shù)頭信號經(jīng)細(xì)分盒細(xì)分后進(jìn)入FPGA，時(shí)鐘基準(zhǔn)信號進(jìn)入 FPGA。由FPGA電路完成細(xì)分盒信號的解碼，轉(zhuǎn)換為角度序列，完成時(shí)鐘基準(zhǔn)信號的解碼，轉(zhuǎn) 換為時(shí)鐘序列，二者組合編碼為時(shí)鐘角度數(shù)字序列，通過通訊接口傳輸?shù)缴衔粰C(jī)軟件進(jìn)行 處理，根據(jù)角速率精度的計(jì)算規(guī)則計(jì)算角速率精度及平穩(wěn)度。
[0008] 圓光柵可W根據(jù)檢測的要求選用不同精度的圓光柵。本發(fā)明選用的時(shí)RENISHAW 的的帶參考零位的增量式圓光柵RESD20USA200。此編碼器為31488線，系統(tǒng)精度為1. 11"。 雙讀數(shù)頭均選用RENISHAW的SR010A讀數(shù)頭。細(xì)分盒為2個(gè)RENISHAW的SigNum系列 SI-NN-0200型細(xì)分盒，細(xì)分倍數(shù)為200倍。圓光柵經(jīng)讀數(shù)頭、細(xì)分盒處理的信號為每圓周 6297600個(gè)差分脈沖信號。時(shí)鐘晶振選用的是武漢大眾的恒溫晶振OS巧A2B，時(shí)鐘準(zhǔn)確度高 于 5X10-8。
[0009] 差分脈沖信號和時(shí)鐘基準(zhǔn)信號進(jìn)入FPGA電路后，通過FPGA編寫固件程序，進(jìn)行時(shí) 鐘和角度的編碼，W 1000化（可W更高）的頻率通過USB接口發(fā)送數(shù)據(jù)（時(shí)鐘角度數(shù)字序 列）。計(jì)算機(jī)接收數(shù)據(jù)，按照角速率檢測中定時(shí)測角的計(jì)算方法，通過分析數(shù)據(jù)中的定時(shí)間 隔的角度數(shù)據(jù)，來計(jì)算角速率精度及平穩(wěn)度。
[0010] 速率精度及平穩(wěn)度的測量精度S-;^，其中T為測角間隔內(nèi)角度精度，0為定角 間隔。而!=￥+<?￡，其中眾為測角間隔內(nèi)的角度精度，t旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)行測角間隔角度所需的 時(shí)間，e為時(shí)鐘晶振精度。因此速率精度及平穩(wěn)度的測量精度公式如下：
[0011] 5 = 其中V為測角間隔內(nèi)的角度精度，t旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)行測角間隔角度所需 巧 的時(shí)間，￡為時(shí)鐘晶振精度，0為定角間隔。
[0012] 由上式可W看出，當(dāng)測角間隔為1。時(shí)，1。的精度< 1.1" (0.0003。）， e < 5X10-S，t小于1000砂，測量精度沒< 芋,,,作，綽,=3對;當(dāng)測 角間隔為 10。時(shí)，10。的精度 <1.1 " (0.0003。），e <5X10-8, t 小于 10 砂， 測量精度涅< =3xMT^當(dāng)測角間隔為360 °時(shí)，360。的精度 10 <0.7" (0.0002。），e <5Xl〇-s，t 小于 36 砂，測量精度巧 <0.醒.1;,記尸 冉 X10.-7,. JoO
[0013] 本實(shí)用新型未詳細(xì)描述的內(nèi)容為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1. 一種轉(zhuǎn)軸速率檢測裝置，其特征在于，包括圓光柵、雙讀數(shù)頭、細(xì)分盒、時(shí)鐘基準(zhǔn)和 FPGA電路，圓光柵通過底座與旋轉(zhuǎn)軸連接，由被測旋轉(zhuǎn)軸帶動其旋轉(zhuǎn)，所述的雙讀數(shù)頭固 定在一固定裝置上，該固定裝置為一個(gè)圓環(huán)或者一個(gè)面板，兩個(gè)讀數(shù)頭位置相對180°的 位置，雙讀數(shù)頭與圓光柵的相對位置與圓光柵讀數(shù)頭相匹配，雙讀數(shù)頭與光柵讀數(shù)頭相匹 配調(diào)整好后由固定支架固定，讀數(shù)頭信號經(jīng)細(xì)分盒細(xì)分后進(jìn)入FPGA，時(shí)鐘基準(zhǔn)信號進(jìn)入 FPGA，由FPGA電路完成細(xì)分盒信號的解碼，轉(zhuǎn)換為角度序列，完成時(shí)鐘基準(zhǔn)信號的解碼，轉(zhuǎn) 換為時(shí)鐘序列，二者組合編碼為時(shí)鐘角度數(shù)字序列，通過通訊接口傳輸?shù)缴衔粰C(jī)進(jìn)行處理。
【文檔編號】G01P3-36GK204287217SQ201420363956
【發(fā)明者】余海盛, 雷勉才, 張新, 楊連春 [申請人]九江精密測試技術(shù)研究所