ZDC-3型大直径测量仪检定装置

　　0　引言

　　大直径尺寸的在线高精度测量,是尚未解决的技术难题之一。经过多年的研究,哈尔滨工程大学研制成功了“智能大直径测量仪”,该仪器采用“标记法”测量原理,综合运用光纤技术和计算机测控,实现了对大直径工件的非接触在线检测。工作原理如图1所示。

　　用一个被精确检定过的标准尺上两个光纤传感器A、B去识别匀速回转被测工件的一个固定标记,当被测件上的标记先后经过A、B传感器时,发出识别脉冲,根据脉冲时间间隔便可求得被测件直径。由图1可知,若二光纤距离为L,A、B脉冲时间间隔为TAB,工件回转周期为T,则

　　由上式可以看出标准尺寸L对测量不确定度的影响是一次方线性递增的。

　　1　ZDC-3型大直径测量仪检定装置的工作原理

　　在“智能大直径测量仪”中,标准尺寸L是由装在标准尺上的两个光纤传感器A与B之间距离来给定的,显然用常规的机械方法精确地给出L值是困难的,因此我们采用了光电瞄准和光栅系统检测法。检定原理见图2。

　　该装置由拖动系统、光栅系统、光电瞄准装置和控制工作台组成,瞄准装置由固定在光栅尺上的两个红外光源A′、B′及装在光栅头上的标记K组成。被检标准距离L由“智能大直径测量仪”上光纤传感器A与B之间距离来给定,装有光纤传感器的标准尺装夹在控制工作台上,并调平,当微调红外光源A′和B′使之分别对准光纤传感器A、B时,大直径测量仪上对应的指示灯亮,然后拖动系统带动光栅头在光栅尺上由一端向另一端运动,当光栅头上的标记依次通过A、B瞄准器时分别挡住红外光,在大直径测量仪上获得二个光脉冲,这两个脉冲经过放大、整形后作为光轴系统的采样脉冲,二个先后的采样脉冲间的光栅系统读数即为被测值L。为减小随机误差的影响,检定时重复测量8次,取其平均值作为检定值,并置入“大直径测量仪”的数码开关中。

　　2　ZDC-3型大直径测量仪检定装置的测量不确定度分析

　　对“ZDC-3型”仪器进行误差分析,影响测量不确定度的误差因素有:

　　2.1　标记对准误差1

　　该项误差包括红外光源A′、B′与光纤传感器A、B的对准误差1-1和光栅读数头标记K与光纤A、B的对准误差1-2。

　　2.2　光栅系统的误差2

　　光栅系统误差由光栅尺刻划累积误差2-1、量化误差2-2和细分误差2-3组成。该装置所用光栅尺的累积误差

　　2.3　阿贝误差3

　　光栅尺基准线与瞄准光纤头之间距离为1mm,导轨运动直线度为0.02/500,则