一種直線(xiàn)位移通用校準裝置的設計與實(shí)現

摘要：為了實(shí)現直線(xiàn)位移的量值溯源，設計并實(shí)現一種能時(shí)直線(xiàn)位移進(jìn)行校準的通用裝置。該裝置采用光學(xué)玻璃的KA-300型直線(xiàn)光柵尺作為測量基準，由光柵尺、測量基座、固定附件、讀數滑臺、讀數頭靠尺、導軌和數顯表等組成；為了實(shí)現校準與被校準裝置同時(shí)工作在同一基座平臺上，設計了用圓柱的軸向切線(xiàn)與被測件的基準端面進(jìn)行動(dòng)態(tài)接觸式聯(lián)接的耦合方式；分析測量誤差來(lái)源，建立了安裝被測件引起的誤差分析模型。結果表明：該裝置能延長(cháng)直線(xiàn)光柵尺的壽命5倍以上，提高工作效率300％，用于長(cháng)度測量時(shí)最大測量誤差僅為-0．000 7％。
關(guān)鍵詞：長(cháng)度測量；直線(xiàn)位移；校準裝置；光柵尺

直線(xiàn)位移是長(cháng)度測量中重要的測量參數之一，在機械、電子和航空航天等行業(yè)應用非常廣泛，涉及到力學(xué)、電學(xué)和光學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域。直線(xiàn)位移的量值校準一般有兩種方法：1)通過(guò)通用的測長(cháng)儀進(jìn)行測量，這種測量方法可取得較高的測量準確度，但是測長(cháng)儀的安裝復雜、機動(dòng)性差、讀數困難；2)研制專(zhuān)用的直線(xiàn)位移測量裝置，由于目前直線(xiàn)位移傳感器技術(shù)和電子控制技術(shù)相對成熟，這種方法能取得較高的測量準確度，也具有靈活機動(dòng)、操作簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)，但是一般來(lái)說(shuō)，這種裝置只針對某一種設備，不具備通用性，造成資源上浪費。
本文針對上述問(wèn)題，設計并實(shí)現一種高準確度、操作簡(jiǎn)便、能進(jìn)行現場(chǎng)校準、通用的直線(xiàn)位移校準裝置。該裝置研制實(shí)現后，對各種直線(xiàn)位移運動(dòng)支架進(jìn)行了校準應用，取得了良好的效果。在下文中，本文以某型目標模擬運動(dòng)支架的校準為例，介紹直線(xiàn)位移通用校準裝置的設計與實(shí)現過(guò)程。

1 組成結構
直線(xiàn)位移校準裝置采用光學(xué)玻璃的光柵尺作為測量基準，由光柵尺、測量基座、固定附件、讀數滑臺、讀數頭靠尺、導軌和數顯表等組成，如圖1所示。

2 工作原理
數顯裝置可任意設置絕對零點(diǎn)及相對零點(diǎn)并顯示被測工件的直線(xiàn)位移距離。測量前，數顯裝置清零設置零點(diǎn)。測量時(shí)，用讀數頭靠尺的測量基準線(xiàn)接觸被測移動(dòng)部件的基準端面，被測工件的直線(xiàn)位移通過(guò)連接板帶動(dòng)讀數頭靠尺移動(dòng)，便可獲得被測部件任意位置的相對距離。在測量過(guò)程中，根據阿貝原理，為了減小誤差，要求被測件移動(dòng)部件的移動(dòng)軸線(xiàn)與讀數滑臺移動(dòng)軸線(xiàn)平行。
以某型目標模擬運動(dòng)支架的航向機構校準為例，安裝方式如圖2所示。