一種直線位移通用校準(zhǔn)裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)

3．3 功能設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)直線位移校準(zhǔn)裝置的功能有自檢、調(diào)零、設(shè)置分辨率、設(shè)置計(jì)數(shù)方向(正、反雙方向計(jì)數(shù))、查找兩點(diǎn)中心位置、公制／英制單位轉(zhuǎn)換、線性誤差補(bǔ)償?shù)取?BR> 查找兩點(diǎn)中心位置是根據(jù)特殊要求設(shè)計(jì)的，設(shè)計(jì)功能是按箭頭所指方向移動(dòng)直線光柵尺，碰到被測件兩邊后程序進(jìn)行運(yùn)算，確定被測件的中心位置，然后移動(dòng)直線光柵尺至軸顯示為零，即為中心位置。
線性誤差補(bǔ)償功能用于對光柵測量系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差進(jìn)行修正，修正系數(shù)公式為

式(1)中，L為實(shí)際測量長度，單位mm；L’為數(shù)字顯示器顯示值，單位mm；S為修正系數(shù)，單位：mm／m。
當(dāng)修正系數(shù)為正數(shù)時(shí)表示增長，為負(fù)數(shù)時(shí)表示縮短。補(bǔ)償范圍為：-1 500～+1 500 mm／m。在絕對坐標(biāo)顯示方式和相對坐標(biāo)顯示方式，均可輸入線性誤差補(bǔ)償系數(shù)。

4 誤差分析
在測量過程中，誤差來源有測量的線性誤差、直線光柵尺的分辨率和測量重復(fù)性引入的誤差、環(huán)境溫濕度引入的誤差、安裝被測件引入的誤差等，其中線性誤差可通過軟件進(jìn)行補(bǔ)償，在3．3節(jié)中已有詳細(xì)論述。
在正常的工作環(huán)境和操作下，在諸多誤差中，安裝誤差對于每次測量來說是隨機(jī)誤差，而且誤差最大，其余誤差可忽略不計(jì)。
安裝被測件時(shí)，由于被測件安裝與直線光柵尺不平行，導(dǎo)致直線光柵尺與被測件之間產(chǎn)生夾角α，在末端產(chǎn)生間隙寬h(一般安裝產(chǎn)生的間隙為1～2 mm，最大不大于3 mm)，產(chǎn)生誤差的原理如圖4所示。

圖4中，被測件的實(shí)際長度為l，在直線光柵尺上的投影，即測量值為L。被測件安裝后，夾角α是一個(gè)固定值，與間隙寬h、直線光柵尺的最大長度Lmax兩個(gè)因素相關(guān)，被測件的測量誤差與夾角α相關(guān)，相關(guān)性如式(2)所示。


5 結(jié)束語
本文設(shè)計(jì)的直線位移校準(zhǔn)裝置的創(chuàng)新點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)了校準(zhǔn)與被校準(zhǔn)裝置同時(shí)工作在同一基座平臺上，避免了復(fù)雜的安裝調(diào)試過程和由于安裝平行度不夠引起的測量誤差及對直線光柵尺的損壞，降低了對測量條件的要求，減少了誤差，提高了測量準(zhǔn)確度，同時(shí)還具有現(xiàn)場操作方便、通用性強(qiáng)、聯(lián)接可靠等特點(diǎn)，大大提高了工作效率。