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专利名称：一种电感式传感器性能指标的测量系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电感式传感器性能指标的测量系统，适用于所有机加工测量工件尺寸用的电感式传感器。
背景技术：
目前，国内修理、检查电感式传感器的测量手段都是处在手动、静态测量阶段。采用这种测量手段存在以下几个问题(a)实际机械测量位置可能存在误差；(b)效率低；(C)不能模拟机床加工过程中实际状况，即动态响应无法测量；(d)全量程范围内线性度测量困难；(e)调整灵敏度的工作范围不够宽(如M公司只能±100 μ内)；(f)重复性测量比较困难。为了克服现有技术的不足，亟需一种电感式传感器的新测量系统，既能静态测量也能动态测量电感式传感器的性能指标。

实用新型内容本实用新型目的在于提供一种电感式传感器的新测量系统，利用计算机控制直线电机微动结构进行单轴方向运动，向电感式传感器输入可控的、可预设置运行曲线方式的信号，从而实现既能静态测量也能动态测量电感式传感器的性能指标。本实用新型提供了一种电感式传感器性能指标的测量系统，包括测量平台；传感器组件，固定在传感器固定支架上，该传感器组件包括至少一个电感式传感器、传感器测臂、以及位于该传感器测臂上的传感器测头；传感器位置调节装置，固定在该测量平台上；微动系统，至少包括微动系统执行机构，该微动系统执行机构通过微动装置支架固定在该测量平台上，该微动系统执行机构至少包括内径测量测臂组合、载物平台、导轨、光栅尺，其中该内径测量测臂组合固定在该载物平台上，该载物平台的位移方向以及位移大小由该光栅尺测量。在一个实施例中，所述传感器组件还包括第一固件、第二固件、弹性块、活动件、测臂连接件，其中该第二固件通过两只螺丝固定在该传感器组件的外壳上，该第一固件再通过两只螺丝固定在该第二固件上，传感器的线圈固定在该第一固件的一端，该第一固件的另一端和该弹性块的一端固定在一起，该活动件的一端和该测臂连接件及该弹性块的另一端一起固定，传感器中的活动软铁芯固定在活动件的另一端，测臂连接件与该传感器测臂固定在一起，该传感器位置调节装置调整该传感器测头或调整内径测量测臂组合上的测头位置，使两者保持接触直至该传感器的输出值为零后锁定。在一个实施例中，当该传感器测头上下位移时，通过该传感器测臂、该测臂连接件使该弹性块弯曲回转，该弹性块具有回转支点，该活动件沿该回转支点作回转运动，带动该活动软铁芯作上下微量位移，使得该传感器的输出值的大小正比于该传感器测头位移大小。在一个实施例中，该微动系统还包括控制箱，该控制箱至少包括彼此电连接的微动系统控制器、直线电机驱动器、控制继电器和开关。在一个实施例中，该测量系统还包括计算机，通过以太网线与该微动系统控制器连接，向该微动系统控制器发出轨迹信号和控制方式，位置回路及电机控制回路根据光栅尺和霍尔传感器的反馈信息及计算机信号，综合计算后输出电机该如何运动的信号，再经驱动放大后控制直线电机运动，位置信号由光栅尺反馈给位置回路，位置信号、霍尔信号、输出电流信号反馈给电机控制回路，计算机通过网线读取位置信号，从而构成一个反馈式闭环系统。在一个实施例中，该测量系统还包括测量仪，与该至少一个传感器相连，用于测量该至少一个传感器的性能指标。

·图1A示出根据本实用新型的一实施例的测量装置的主视图；图1B示出根据本实用新型的一实施例的测量装置的俯视图；图2示出根据本实用新型的一实施例的测量系统的示意图；图3示出根据本实用新型的一实施例的传感器软铁芯的位移与测头位移的关系；图4示出根据本实用新型的一实施例的微动系统的控制流程方框图；图5示出根据本实用新型的一实施例的微动系统的应用软件界面；图6示出根据本实用新型的一实施例的模拟用于向传感器输入的一个正斜波信号;图7示出根据本实用新型的一实施例的传感器测量仪读出的波形图；以及图8示出根据本实用新型的一实施例的传感器测量仪读出的模拟阶跃信号。
具体实施方式
图1A示出根据本实用新型的一实施例的测量装置的主视图。图1B示出根据本实用新型的一实施例的测量装置的俯视图。下面结合图1A和图1B介绍测量装置的总体装配。传感器位置调节装置101固定在测量平台102上，微动装置103通过微动装置支架104也固定在测量平台102上，传感器105固定在传感器固定支架106上。调节手轮107使传感器105的测头112相对于安装在载物平台108上的测臂组合到适当位置并锁定，调整测头或调整内径测量测臂组合上测头位置，使两者保持接触直至传感器105的输出值为零后锁定。通过计算机设置运动方式，来控制微动系统控制装置，驱动直线电机，使微动系统执行机构里的载物平台108沿精密导轨111上下运动，位移方向109及位移大小由微动系统执行机构里的高精度光栅尺(分辨率约为O.1 μ )测量，位移量可从计算机屏幕读出。由于内径测量测臂组合110固定在载物平台108上，载物平台108上下位移使内径测量测臂组合110 —起作上下位移，从而使传感器的测臂上的测头112也随之一起上下位移，光栅尺测出的位移大小也就是传感器测头112上下位移量。图2示出根据本实用新型一实施例的测量系统。其中，虚线框表示一种包含有上下两个传感器206的传感器组件。第二固件202通过两只螺丝固定在传感器外壳上，第一固件201再通过两只螺丝固定在第二固件202上，螺管型传感器线圈固定在第一固件201的一端，第一固件201的另一端和弹性块203的一端固定在一起，活动件204的一端和测臂连接件205及弹性块203另一端一起固定，而螺管型传感器206中的活动软铁芯则固定在活动件204的另一端。测臂连接件205与测臂固定在一起。当测头207上下位移时，通过测臂、测臂连接件205使弹性块203弯曲回转，就像图2中所示回转支点D，活动件沿支点D作回转运动，带动活动软铁芯也作上下微量位移，传感器输出值的大小正比于测头位移大小。图3示出传感器软铁芯的位移与测头位移的关系。其中LI为活动软铁芯至支点D的距离，L2为测臂测头至支点D的平行距离，hi为活动软铁芯的位移距离，h2为测臂测头的位移距离。微动系统可以由硬件和软件组成。硬件分为微动系统执行机构209和微动系统控制箱208，微动系统执行机构209 (直线电机平台)含有直线电机动子(例如，由美国Parker公司提供的210_2^从-103-5-8、21007]\11州)、光栅尺(由英国renishaw公司提供的RGH22)、霍尔传感器、精密滚珠导轨(由台湾TBI公司提供的RGH15)、载物平台、底板等；微动系统控制箱208可包括运动控制器(由美国emotion公司提供的Emac-200)、直线电机驱动器(由美国gelentek公司提供的SMB9715)及控制继电器、开关等。软件包括例如由美国emotion公司提供的Pro-motion基本软件和应用软件。图4示出根据本实用新型的一实施例的微动系统的控制流程方框图。计算机通过以太网线接入控制箱内运动控制器，向控制器发出轨迹信号和控制方式，位置回路及电机控制回路根据光栅和霍尔的反馈信息及计算机信号，综合计算后输出电机该如何运动的信号，再经驱动放大后控制直线电机运动，位置信号由光栅反馈给位置回路，位置信号、霍尔信号、输出电流信号反馈给电机控制回路，计算机通过网线读取位置信号，从而构成一个反馈式闭环系统。在一个实施例中，位置控制精度可达0.1 0.2μ。图5示出根据本实用新型的一实施例的微动系统的应用软件界面。其中，加速度、速度、运动位置1、运动网站延时时间运动次数都可以修改，静态测量需要的动作和动态测量需要的动作基本都能进行。控制运行方式有单步运动、往复运动、多步单向运动、运动停止、回原点、设置零点。状态监视有指令位置、实际位置、跟随位置、运动速度及一些表示状态的指示灯。在开机联通网络后，先按“回原点”键，微动系统的活动上下移动，直至到原点(本机器中间设为原点)，然后调整传感器到适当测量位置，就可以进行的基本动作有以下几项a.修改运动位置I参数(单位mm),如由0. 000改为0. 400mm,按单步运动键,贝Ij运动平台向上位移0. 4_。如参数改为-0. 4mm,按单步运动键,则运动平台向下位移0. 4_。即参数正为向上，参数负为向下。这个单步运动可以很方便地在一定位移范围内调整传感器灵敏度。b.先修改运动位置I参数，再按单步运动键，使传感器输出值处于适当测量范围的起始值，再按设置零点键，将该点位置设置为零点。再修改运动位置I参数，如改为0. 01mm。延时时间(每步间停顿时间)为2000ms，运动次数为40，再按多步单向运动键，则运动平台向上总位移0. 40mm,每步位移0. Olmm0这种方法可以模拟向传感器输入一个正斜波信号，如图6所示。当然也可以反向向下位移，可以测量传感器线性范围、全量程范围、及其线性度和灵敏度、重复性、稳定度、迟滞性。如果两个传感器同时测量，还可以测量两个传感器的灵敏度对称一致性。c.可以模拟磨床加工状态，修改加速度参数，如为1000mm/s2，速度参数如为20mm/s，运动位置I设为O. 1mm，运动位置2设为-O. 3mm，延时时间为O. 5s，运动次数10。按“往复运动”键，则运动平台作上下运动(基本软件已设为S曲线运动轨迹方式)，带动传感器测臂作上下运动，相当给传感器外加一个峰峰值为O. 4mm的正弦波信号，如图7所示，可以观察传感器测量仪读出的数值是否稳定、正常。d.当传感器处于某一适当位置，并将其设为零点。修改加速度参数，速度参数。如加速度参数为2000mm/s2，速度为200mm/s,运动位置I为Imm,按“单步运动”键,则运动平台向上快速位移1_，相当于对传感器外加一个幅度为Imm的模拟阶跃信号，如图8所示,观察传感器测量仪上读数响应速度、稳定性和正确性。本实用新型的有益效果是1.能通过计算机改变速度曲线、改变移动范围、改变运行次数、改变移动频率来模拟传感器在磨床上应用的实际工作状态，非常灵活，从而能通过测量仪观察出a.突变直径时传感器响应速度及稳定性；b.线性变直径时传感器响应速度及稳定性；c.传感器动态测量重复性；d.传感器的零位漂移范围；e.单传感器自身工作范围内的对称性；f.双传感器动态时线性范围、灵敏度对称性；g.能根据不同型号传感器调整移动范围，全量程测量传感器工作范围内动态特性；2.能覆盖现有技术手动测量方式，静态测量传感器线性范围、线性度、灵敏度等，效率较高；3.为今后新的自动测量仪的应用和数据快速处理夯实基础。4.提前剔除不合格传感器，减少机床维修时间，降低维修成本。5.为传感器的维修提供测试数据的依据，快速判断传感器问题所在。以上诸实施例仅供说明本实用新型之用，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本实用新型的范畴之内，应由各权利要求限定，而纳入权利要求的范围之内。
权利要求1.一种电感式传感器性能指标的测量系统，包括测量平台；传感器组件，固定在传感器固定支架上，该传感器组件包括至少一个电感式传感器、传感器测臂、以及位于该传感器测臂上的传感器测头；传感器位置调节装置，固定在该测量平台上；微动系统，至少包括微动系统执行机构，该微动系统执行机构通过微动装置支架固定在该测量平台上，该微动系统执行机构至少包括内径测量测臂组合、载物平台、导轨、光栅尺，其中该内径测量测臂组合固定在该载物平台上，该载物平台的位移方向以及位移大小由该光栅尺测量。
2.如权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述传感器组件还包括第一固件、第二固件、弹性块、活动件、测臂连接件，其中该第二固件通过两只螺丝固定在该传感器组件的外壳上，该第一固件再通过两只螺丝固定在该第二固件上，传感器的线圈固定在该第一固件的一端，该第一固件的另一端和该弹性块的一端固定在一起，该活动件的一端和该测臂连接件及该弹性块的另一端一起固定，传感器中的活动软铁芯固定在活动件的另一端，测臂连接件与该传感器测臂固定在一起，该传感器位置调节装置调整该传感器测头或调整内径测量测臂组合上的测头位置，使两者保持接触直至该传感器的输出值为零后锁定。
3.如权利要求2所述的测量系统，其特征在于，当该传感器测头上下位移时，通过该传感器测臂、该测臂连接件使该弹性块弯曲回转，该弹性块具有回转支点，该活动件沿该回转支点作回转运动，带动该活动软铁芯作上下微量位移，使得该传感器的输出值的大小正比于该传感器测头位移大小。
4.如权利要求3所述的测量系统，其特征在于，该微动系统还包括控制箱，该控制箱至少包括彼此电连接的微动系统控制器、直线电机驱动器、控制继电器和开关。
5.如权利要求4所述的测量系统，其特征在于，还包括计算机，通过以太网线与该微动系统控制器连接，向该微动系统控制器发出轨迹信号和控制方式，位置回路及电机控制回路根据光栅尺和霍尔传感器的反馈信息及计算机信号，综合计算后输出电机该如何运动的信号，再经驱动放大后控制直线电机运动，位置信号由光栅尺反馈给位置回路，位置信号、霍尔信号、输出电流信号反馈给电机控制回路，计算机通过网线读取位置信号，从而构成一个反馈式闭环系统。
6.如权利要求5所述的测量系统，其特征在于，还包括测量仪，与该至少一个传感器相连，用于测量该至少一个传感器的性能指标。
专利摘要一种电感式传感器性能指标的测量系统，包括测量平台；传感器组件，该传感器组件包括至少一个传感器、传感器测臂、以及位于该传感器测臂上的传感器测头；传感器位置调节装置，调整该传感器测头或调整内径测量测臂组合上的测头位置，使两者保持接触直至该传感器的输出值为零后锁定；微动系统，至少包括微动系统执行机构，该微动系统执行机构至少包括内径测量测臂组合、载物平台、导轨、光栅尺，其中该内径测量测臂组合固定在该载物平台上，该载物平台的位移使内径测量测臂组合一起位移，从而使传感器测头也随之一起位移，该载物平台的位移方向以及位移大小由该光栅尺测量。
文档编号G01B7/00GK202836493SQ20122052740
公开日2013年3月27日 申请日期2012年10月15日 优先权日2012年10月15日
发明者何伯川 申请人:上海大众汽车有限公司