动态测量技术精度检测系统设计

　　1　引言

　　随着测量需求的日益增长,传统的静态测量技术不仅暴露出在测量效率方面的局限性,而且在某些场合中无法满足动态和实时性的测量需求。动态测量技术的出现极大地弥补了这种缺陷,随着动态测量精度的不断提高,在一些场合中已经逐步取代了静态测量技术[1]。静态测量精度的评定,已经具备成熟的理论与检测方法,而对于动态测量精度的检测,虽然也有一些研究成果,例如基于激光干涉仪和光栅尺技术均可以实现优于0·1mm甚至更高精度的动态检测,但这两种技术实现成本较高,动态检测的速度和尺度范围有限,主要用于一些工业级测量设备的动态检测;对于包括全站仪和GPS在内的工程测量中的动态测量设备,检测方法还较为缺乏。总的来说,现行的检测方法在可实现动态程度、检测便捷性、检测精度、检测范围以及实现成本等方面分别存在着一定的局限。为此,本文设计了一种由光机电设备构成的动态测量精度检测系统,基于旋转平台原理,通过进行精密机械结构和高精度计时装置设计,建立了一种中、低动态条件下高精度动态测量基准,并可以此基准完成测量设备动态条件下的精度检测,为测量工程中的动态测量技术检测和鉴定提供一种有效的途径。

　　2　检测系统原理及设备组成

　　2·1　检测系统原理

　　目前,在精密伺服驱动中可以达到非常高的速度控制精度,实现亚毫米甚至更高的相对定位精度,这远高于目前动态测量设备的测量精度。因此,本文提出基于精密伺服驱动控制的旋转平台检测系统的原理:如图1所示,电机驱动机械负载进行圆周运动,负载在运动过程中搭载待测设备,在此过程中,以半径和速度稳定的圆周运动来作为动态测量基准对待测设备的测量精度进行检测。在圆周上布设固定点(如图中的A、B、C),并精确测定位置,作为动态检测中的参考位置(假设参考位置为三个),同时采用位置传感设备,获得负载设备到达参考位置的精密时刻,利用参考位置、精密控制的参考速度和相关的时间信息,就可以完成对动态测量设备在运动过程中基准位置的测定,通过比较计算得到的基准位置与测量设备的实测位置,就可完成对动态测量设备测量精度的检测。

　　2·2　设备组成

　　检测系统设备组成结构如图2所示,从检测原理中可以看出,检测系统实现的关键因素包括四个方面:稳定的电机驱动系统、精密的机械结构装置、精确的计时系统、高精度的动态参考位置。基于以上四个方面的设备性能考虑,研究设计了以下系统设备构成方案。

　　1)稳定的电机驱动系统:选用了富士伺服电机+电机运动控制卡+减速器的驱动控制方案[2],通过1∶10的减速器减速之后,该电机可以实现最高500rad/min的转速。