一种角位移传感器定位测量装置的制作方法

1.本发明涉及一种角位移传感器定位测量装置，尤其涉及一种直接应用于多种不同规格角位移传感器的实验室校准方法，属于几何量领域。


背景技术：

2.随着国家工业化的蓬勃发展，国内工业设备产品的应用越加广泛，其中位移传感器的应用也日益增多，角位移类传感器作为重要的角度测量装置，在工业生产线、机器人制造、设备检测等多个领域得到了广泛应用，其种类繁多，应用广泛，多用于相关机械设备角度运动状态的测量。
3.常用的转轴类角位移传感器是把对角度测量转换成其他物理量的测量，它采用非接触式设计，与同步分析器和电位计等其它传统的角位移测量仪相比，有效地提高了长期可靠性。该传感器采用特殊形状的转子和线绕线圈，模拟线性可变差动传感器(lvdt)的线性位移，有较高的可靠性和性能。此外还有通过圆周安装实现圆周计算测角的贴片式传感器，以及测量水平状态的倾角传感器等，均广泛应用到工业生产生活当中。
4.目前常用的转轴类角位移传感器测量装置主要通过如下几种方式实现。一是将光学分度头或者棱体安装在固定的工装上，在工装的另一侧安装加持组件用于夹持角度传感器外壳并紧固固定，然后再调整工装将传感器输出轴与光学分度头等标准器连接轴相连接，通过将分度头或棱体的测量值与传感器实测值进行比较从而实现对转轴类角位移传感器的校准。这种方法对传感器和标准器的对中要求高，而在实际操作过程中，通过对传感器外壳的固定是不稳定的，会影响校准结果的准确性，同时不具备测量倾角传感器的能力。二是设置一个专用的调平平台，并设计调角转轴实现水平角度调整功能，再将角度测量仪与角度传感器放置于顶部平台上，通过调整平台姿态，分别读取角度测量仪和角度传感器的数值实现校准功能。这种方法能够适用的角度传感器种类较少，通常只是用于倾角传感器，对轴类角度传感器测量较为困难。


技术实现要素：

5.为了解决种类繁多的角位移传感器日常检测校准问题，提高检测效率和测量精度。本发明主要目的是提供一种角位移传感器定位测量装置，采用高精度气浮转台作为测量标准，应用随动式机械定位方法实现对各类不同轴类倾角传感器的稳定安装定位；同时通过调整高精度气浮转台的姿态角度姿态，即实现对倾角传感器的校准工作；通过更换调整工装也能够实现对贴片式测角传感器的校准工作。本发明具有测量种类多，测量精度高，不产生刚性定位应变，安装调整方便等多种优点。
6.本发明的目的是通过下述技术方案实现的：
7.本发明公开的一种角位移传感器定位测量装置，主要由高精度翻转平台、高精度气浮转台、定位卡盘、传感器测量工装组成。
8.高精度翻转平台通过底部固定的三个调平座固定在基础平台上，通过连接调平座
的调平螺杆的调整实现调平，在通过锁紧母进行锁紧实现稳固，还能够通过手轮转动实现高精度气浮转台姿态的调整。
9.高精度气浮转台安装在高精度翻转平台中心轴处，通过电控系统实现转台0
°‑
360
°
的角度转动。
10.定位卡盘安装在高精度气浮转台中心处，通过测量调整保证其几何中心与高精度气浮转台的中心相一致，同时定位卡盘上安装有第一调平水泡，作为高精度气浮转台水平使用的调平参考。
11.所述传感器测量工装为转轴类角位移传感器测量工装、贴片式传感器测量工装或倾角传感器测量工装。
12.当角位移传感器是转轴类角位移传感器时，转轴类角位移传感器测量工装主要由压紧垫、旋转把手、跨架、传感器底板、上压紧母、下压紧母、螺杆、底部座组成。两块底部座分别安装在高精度气浮转台的顶部两侧固定处，每个底部座安装有两只螺杆，每个螺杆配有一个上压紧母和一个下压紧母，而传感器底板通过四个角的孔洞使四个螺杆插入其中，并且上螺母和下螺母能够实现上下压紧传感器底板；被测转轴类角位移传感器放置于传感器底板中心位置，其输出轴与定位卡盘相连接，实现固定后再通过上压紧母和下压紧母固定传感器底板；跨架安装在传感器底板的上面并与之固定好，跨架中心位置通过螺纹与旋转把手相连接，转轴类角位移传感器顶部通过旋转把手顶住较软的压紧垫向下施压实现锁紧。
13.当传感器是倾角传感器时，倾角传感器测量工装由倾角传感器固定座、l板、第二调平水泡组成。通过手轮调整高精度翻转平台，调整高精度气浮转台的姿态至垂直于水平面，l板安装在高精度气浮转台顶面上并通过螺栓固定，其上安装有观察水平状态的第二调平水泡；倾角传感器固定座将倾角传感器压在l板上，倾角传感器固定座与l板之间通过螺纹连接，倾角传感器测量工装能够固定多种不同种类的倾角传感器。
14.当传感器是贴片式传感器时，贴片式传感器测量工装主要由导磁测盘，读数头、读数头调整座、调整钉组成。导磁测盘直接安装在高精度气浮转台顶部，通过定位卡盘于导磁测盘底部轴相连接；被测贴片式传感器通过磁吸式连接安装在导磁测盘外周侧面；读数头调整座安装在高精度气浮转台顶部一侧固定处，其顶部与读数头相连接，通过四个调整钉调整读数头的姿态角度，保证读数的准确有效。
15.有益效果：
16.1、本发明公开的一种角位移传感器定位测量装置，采用高精度翻转平台通过底部固定的三个调平座固定在基础平台上，能够简单快捷地通过连接调平座的调平螺杆的调整实现调平，同时结合翻转平台上安装的高精度气浮转台能够轻松实现其水平和垂直测量姿态的切换，高精度气浮转台凭借电机控制能够实现转台的精确转动以及角度控制。
17.2、本发明公开的一种角位移传感器定位测量装置，采用定位卡盘调整装卡在高精度气浮转台中心位置，能够保证转轴类角位移传感器转轴转动与转台转动的同步性；转轴类角位移传感器测量工装将角位移传感器输出轴与卡盘固定，以随动安装的形式实现传感器底板的固定，能够有效抵消转轴类角位移传感器因为不规则外壳造成的测量误差。
18.3、本发明公开的一种角位移传感器定位测量装置，其贴片式传感器测量工装操作简单方便，能够满足贴片式传感器快捷测量的使用需求；倾角传感器测量工装安装在转台
上端面，仅通过手轮调整高精度翻转平台，并调平即可实现高精度气浮转台的垂直放置，快捷方便的满足多种倾角传感器的校准需要。
19.4、本发明公开的一种角位移传感器定位测量装置，在实现上述3个有益效果基础上，通过更换传感器测量工装为转轴类角位移传感器测量工装、贴片式传感器测量工装或倾角传感器测量工装，适应不同测量需求，能够解决现有的角位移传感器定位测量装置测量种类少、测量精度低、安装使用复杂、受被测传感器外壳误差影响对中精度等问题。
附图说明
20.图1是本发明的主体结构示意图；
21.图2是本发明的转轴类角位移传感器测量工装结构示意图；
22.图3是本发明的贴片式传感器测量工装结构示意图；
23.图4是本发明的倾角传感器测量工装结构示意图；
24.图5是本发明的工作原理图。
25.其中：1—基础平台、2—高精度翻转平台、3—定位卡盘、4—角位移传感器测量工装、5—转轴类角位移传感器、6—第一调平水泡、7—手轮、8—锁紧母、9—调平螺杆、10—调平座、11—传感器底板、12—旋转把手、13—压紧垫、14—跨架、15—上压紧母、16—下压紧母、17—螺杆、18—底部座、19—导磁测盘、20—被测贴片传感器、21—读数头、22—读数头调整座、23—调整钉、24—高精度气浮转台、25—倾角传感器固定座、26—l板、27—倾角传感器、28—第二调平水泡。
具体实施方式
26.下面结合附图与实施例对本发明进一步说明。
27.实施例1
28.如图1所示，本实施例公开的一种转轴类角位移传感器定位测量装置，包括高精度翻转平台2、高精度气浮转台24、定位卡盘3、角位移传感器测量工装4。将高精度翻转平台2通过调平座10安装于基础平台1上，转动其底部的调平螺杆9进行调平，读取第一调平水泡6数值保证其水平状态优于1
°
，以锁紧母8实现锁紧；再将高精度气浮转台24安装在高精度翻转平台2的转轴上，转动调整手轮7调整高精度气浮转台24的姿态置0
°
水平姿态；再将定位卡盘3安装在高精度气浮转台24中心处，通过千分表打表调整保证定位卡盘3和高精度气浮转台24的回转中心同轴度优于2微米；再将被测转轴类角位移传感器5的输出轴直接安装在卡盘中心；把角位移传感器测量工装4两侧安装在高精度气浮转台24的固定边缘位置，随后则采用随动安装的形式用角位移传感器测量工装4固定转轴类角位移传感器5的壳体，通过驱动高精度气浮转台24转动，并分别读取高精度气浮转台24和被测转轴类角位移传感器5的示值进行比较分析即可开展后续的计量校准工作。
29.参见附图2所示，角位移传感器测量工装4的安装固定过程首先将两块底部座18分别安装在高精度气浮转台24的顶部两侧固定处，再将每个底部座18顶面上安装两只螺杆17，总计四只螺杆17首先各安装一个下压紧母16，再将传感器底板11插入四只螺杆17，最后再各安装一个上压紧母15，使上压紧母15和下压紧母16能够实现上下压紧传感器底板11；将被测角位移传感器5通常放置于传感器底板11中心位置，使其输出轴插入传感器底板11
中间的孔洞内，再将跨架14安装在传感器底板11，通过跨架14中间安装的旋转把手12拧紧使压紧垫13能够向下顶紧，满足固定被测转轴类角位移传感器5的需要。
30.实施例2
31.参见附图3所示，本实施例公开的一种贴片式传感器测量装置，首先将高精度翻转平台2通过调平座10安装于基础平台1上，转动其底部的调平螺杆9进行调平，读取第一调平水泡6数值保证其水平状态优于1
°
，以锁紧母8实现锁紧；再将高精度气浮转台24安装在高精度翻转平台2的转轴上，转动调整手轮7调整高精度气浮转台24的姿态置0
°
水平姿态；再将定位卡盘3安装在高精度气浮转台24中心处，通过千分表打表调整保证定位卡盘3和高精度气浮转台24的回转中心同轴度优于2微米；然后将导磁测盘19直接安装在定位卡盘3上，通过定位卡盘3卡紧导磁测盘19底部轴；再将被测贴片式传感器24通过磁吸式连接安装在导磁测盘19外周侧面并调整好位置；把读数头调整座22安装在高精度气浮转台24顶部一侧固定处，并将读数头调整座21通过螺纹连接安装在其上，通过读数头调整座21顶部下方安装的四个调整钉23调整读数头的姿态角度，使其信号强度优于90％，以保证全行程读数准确可靠，通过驱动高精度气浮转台24转动，并分别读取高精度气浮转台24和被测贴片式传感器24的示值进行比较分析即可开展后续的计量校准工作。
32.实施例3
33.参见附图4所示，本实施例公开的一种倾角传感器测量装置，将高精度翻转平台2通过调平座10安装于基础平台1上，转动其底部的调平螺杆9进行调平，读取第一调平水泡6数值保证其水平状态优于1
°
，以锁紧母8实现锁紧；将高精度气浮转台24安装在高精度翻转平台2的转轴上，再将l板24安装在高精度气浮转台24转动顶面上并通过螺栓固定，转动调整手轮7调整高精度气浮转台24的姿态置竖直姿态，通过观察l板24上安装的第二调平水泡28逐步旋转调整手轮7，确保l板24的水平状态，读取第二调平水泡6数值保证其水平状态优于1
°
；再通过倾角传感器固定座24将倾角传感器27压在l板26上，与l板26之间通过螺纹连接，即可完成多种不同种类的倾角传感器27的固定；通过驱动高精度气浮转台24转动，并分别读取高精度气浮转台24和被测倾角传感器27的示值进行比较分析即可开展后续的计量校准工作。
34.参见附图5所示，本实施例公开的一种角位移传感器定位测量装置较常用的工作方法为，首先通过转动手轮7调整高精度翻转平台2的姿态，使高精度气浮转台24处于水平工作状态，再通过转动高精度翻转平台2底部的调平螺杆9完成调平，以定位卡盘3上调平水泡16的状态作为参考，以锁紧母8实现锁紧固定；此时将被测角位移传感器5通过其输出轴直接安装在定位卡盘3中心处并锁紧，调整四组上压紧母15和下压紧母16的位置使其带动压紧传感器底板11逐渐贴合被测转轴类角位移传感器5底部，待完全贴合后拧紧上压紧母15和下压紧母16使转轴类角位移传感器5位置，采用随动安装的形式保持固定；再转动旋转把手12逐步下压压紧垫13使其顶紧被测转轴类角位移传感器5，完全稳固其状态后，通过控制调整高精度气浮转台24的转动即可开始对其展开校准工作。
35.以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种角位移传感器定位测量装置，其特征在于：主要由高精度翻转平台、高精度气浮转台、定位卡盘、传感器测量工装组成；高精度翻转平台通过底部固定的三个调平座固定在基础平台上，通过连接调平座的调平螺杆的调整实现调平，在通过锁紧母进行锁紧实现稳固，还能够通过手轮转动实现高精度气浮转台姿态的调整；高精度气浮转台安装在高精度翻转平台中心轴处，通过电控系统实现转台0
°‑
360
°
的角度转动；定位卡盘安装在高精度气浮转台中心处，通过测量调整保证其几何中心与高精度气浮转台的中心相一致，同时定位卡盘上安装有第一调平水泡，作为高精度气浮转台水平使用的调平参考；所述传感器测量工装为转轴类角位移传感器测量工装、贴片式传感器测量工装或倾角传感器测量工装。2.如权利要求1所述一种角位移传感器定位测量装置，其特征在于：当角位移传感器是转轴类角位移传感器时，转轴类角位移传感器测量工装主要由压紧垫、旋转把手、跨架、传感器底板、上压紧母、下压紧母、螺杆、底部座组成；两块底部座分别安装在高精度气浮转台的顶部两侧固定处，每个底部座安装有两只螺杆，每个螺杆配有一个上压紧母和一个下压紧母，而传感器底板通过四个角的孔洞使四个螺杆插入其中，并且上螺母和下螺母能够实现上下压紧传感器底板；被测转轴类角位移传感器通常放置于传感器底板中心位置，其输出轴与定位卡盘相连接，实现固定后再通过上压紧母和下压紧母固定传感器底板；定位卡盘安装在高精度气浮转台中心处，其几何中心与高精度气浮转台的中心相一致，用于保证转轴类角位移传感器转轴转动与转台转动的同步性；跨架固定安装在传感器底板的上面，跨架中心位置通过螺纹与旋转把手相连接，转轴类角位移传感器顶部通过旋转把手顶住压紧垫向下施压实现锁紧，即整体传感器由转轴先行固定完毕后，实现壳体的随动固定，抵消转轴类角位移传感器因为不规则外壳造成的测量误差，提高测量精度。3.如权利要求1所述一种角位移传感器定位测量装置，其特征在于：当传感器是倾角传感器时，倾角传感器测量工装由倾角传感器固定座、l板、第二调平水泡组成；通过手轮调整高精度翻转平台，调整高精度气浮转台的姿态至垂直于水平面，l板安装在高精度气浮转台顶面上并通过螺栓固定，其上安装有观察水平状态的第二调平水泡；倾角传感器固定座将倾角传感器压在l板上，倾角传感器固定座与l板之间通过螺纹连接，倾角传感器测量工装能够固定多种不同种类的倾角传感器。4.如权利要求1所述一种角位移传感器定位测量装置，其特征在于：当传感器是贴片式传感器时，贴片式传感器测量工装主要由导磁测盘，读数头、读数头调整座、调整钉组成；导磁测盘直接安装在高精度气浮转台顶部，通过定位卡盘于导磁测盘底部轴相连接；被测贴片式传感器通过磁吸式连接安装在导磁测盘外周侧面；读数头调整座安装在高精度气浮转台顶部一侧固定处，其顶部与读数头相连接，通过四个调整钉调整读数头的姿态角度，保证读数的准确有效。

技术总结
本发明公开的一种角位移传感器定位测量装置，属于几何量领域。本发明主要由高精度翻转平台、高精度气浮转台、定位卡盘、传感器测量工装组成。高精度翻转平台通过底部固定的三个调平座固定在基础平台上，通过连接调平座的调平螺杆的调整实现调平，在通过锁紧母进行锁紧实现稳固。高精度气浮转台安装在高精度翻转平台中心轴处，通过电控系统实现转台0


技术研发人员：乔磊 甘晓川 孙安斌 高廷 王鲁涛 赵子越 曹铁泽 王继虎
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所
技术研发日：2023.03.28
技术公布日：2023/8/4