精密伺服机构齿轮传动误差测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及齿轮传动误差测量领域，尤其涉及精密伺服机构齿轮传动误差的测 量。
【背景技术】
[0002] 精密传动机构是精密伺服系统的重要组成部分，传动误差的存在是机械传动链中 振动、噪声产生的主要因素之一，它严重影响伺服机构的传动精度与工作可靠性，因此，精 确测量传动误差对研究伺服系统有着重要意义。
[0003]目前，在测量传动误差领域，传统的方法多是采用全手动或半自动的方式进行，常 规的传动误差测量也多是静态测量手段，而最影响伺服机构性能的是机构动态特性指标。 然而，在现有的动态测量方法中，常用的主要有地震仪法、磁分度法和圆光栅法。磁分度法 其分频后的信号频率变低，掩饰了分频前信号的一些细节特征，降低了测量精度，此方法不 适合测量高速，高精度的传动链；地震仪法受仪器固有频率的限制，对IHz以下的低频运 动误差是不能测量的；圆光栅法需要较大空间安装磁盘，使测量过程变得复杂繁琐。以上方 法均不适于测量精密伺服机构中的精密齿轮传动误差。
[0004] 综上，研制一种安装简便、有效实用、测量精度高的精密伺服机构齿轮传动误差测 量装置变得尤为重要。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种非接触、测量结果与 测量距离无关、测量分辨率和精度高、使用方便、可靠的精密伺服机构齿轮传动误差测量装 置。
[0006] 本发明的技术方案是这样实现的： 一种精密伺服机构齿轮传动误差测量装置，包括齿轮传动机构，输入端转角测量系统 和输出端转角测量系统，输入端计数装置、输出端计数装置及采集显示处理装置9 ; 所述输入端转角测量系统包括输入端多面体棱镜1、输入端测角自准直仪3,输入端多 面体棱镜1固定连接在主动齿轮轴2上，输入端测角自准直仪3对准输入端多面体棱镜反 射镜面中心，固定连接在输入端支撑座上，为了保证精度，在使用输入端多面体棱镜时，应 使输入端多面体棱镜的回转中心与齿轮的回转中心重合，输入端测角自准直仪3的光轴应 垂直于齿轮的回转轴线，同时，输入端测角自准直仪3视场中的刻度方向即敏感方向应垂 直于齿轮的回转轴线，最终使输入端测角自准直仪准直光管发出的光经输入端多面体棱镜 的侧面反射回来再进入输入端测角自准直仪准直光管。
[0007] 所述输出端转角测量系统包括输出端多面体棱镜5、输出端测角自准直仪4,输出 端多面体棱镜5固定连接在从动齿轮轴6上，输出端测角自准直仪4对准输出端多面体棱 镜反射镜面中心，固定连接在输入端支撑座上，为了保证精度，在使用多面体棱镜时，应使 输出端多面体棱镜的回转中心与齿轮的回转中心重合，输出端测角自准直仪的光轴应垂直 于齿轮的回转轴线，同时，输出端测角自准直仪视场中的刻度方向即敏感方向应垂直于齿 轮的回转轴线，最终使输出端测角自准直仪准直光管发出的光经输出端多面体棱镜的侧面 反射回来再进入输出端测角自准直仪准直光管。
[0008] 所述输入端计数装置包括输入端多面体棱镜1、输入端计数自准直仪8,输入端多 面体棱镜固定连接在主动齿轮轴，输入端计数自准直仪8对准输入端多面体棱镜反射镜面 中心，固定连接在输入端支撑座上，为了保证精度，在使用输入端多面体棱镜时，应使输入 端多面体棱镜的回转中心与齿轮的回转中心重合，输入端计数自准直仪的光轴应垂直于齿 轮的回转轴线，同时，输入端计数自准直仪视场中的刻度方向即敏感方向应垂直于齿轮的 回转轴线，最终使输入端计数自准直仪准直光管发出的光经输入端多面体棱镜的侧面反射 回来再进入输入端计数自准直仪准直光管。
[0009] 所述输出端计数装置包括输出端多面体棱镜5、输出端计数自准直仪7,输出端多 面体棱镜固定连接在主动齿轮轴，输出端计数自准直仪7对准输出端多面体棱镜反射镜面 中心，固定连接在输入端支撑座上，为了保证精度，在使用输出端多面体棱镜时，应使输出 端多面体棱镜的回转中心与齿轮的回转中心重合，输出端计数自准直仪的光轴应垂直于齿 轮的回转轴线，同时，输出端计数自准直仪视场中的刻度方向即敏感方向应垂直于齿轮的 回转轴线，最终使输出端计数自准直仪准直光管发出的光经输出端多面体棱镜的侧面反射 回来再进入输出端计数自准直仪准直光管。
[0010] 所述输入端测角自准直仪3、输出端测角自准直仪4、输入端计数自准直仪8及输 出端计数自准直仪7都与采集显示处理装置9连接。
[0011] 所述输入端测角自准直仪3和输出端测角自准直仪4,包括分划板16和光电传感 器12位于物镜11的两个共辄焦平面上，光源14经聚光镜15均匀照亮分划板，经由分光棱 镜17、物镜11，出射平行光束，遇到多面体棱镜工作反射面10,平行光束返回由物镜汇聚， 成像于光电探测器表面。
[0012] 所述分划板是一种广泛使用的十字型分划板，当被测的反射镜偏转时，光电传感 器12检测出十字分划板像13的移动距离，信号处理系统对光电传感器输出信号进行处理， 然后计算出多面体棱镜工作反射面转角。
[0013] 所述输入端计数自准直仪和输出端计数自准直仪，包括分划板和光电传感器位于 物镜的两个共辄焦平面上，光源经聚光镜均匀照亮分划板，经由析光镜、物镜，出射平行光 束，遇到多面体棱镜工作反射面，平行光束返回由物镜汇聚，当多面体棱镜未完全偏转360/ η度时，由于光束经过分光镜无法反射至光电传感器，因此分划板无法成像，采集显示处理 装置对光电传感器输出信号进行处理，然后计算出旋转工作面数。
[0014] 所述正多面体棱镜是角度的标准器，外形是正多边形，边数为η，其面数既可是偶 数，也可是奇数。多面体棱镜工作反射面的位置以工作面的法线为准。在理想情况下，对于 正12面多面体棱镜序号为η的工作面，其法线相对于棱镜起始序号工作面法线的转角为 (^-1)^36U/12 〇
[0015] 所述输入端多面体棱镜和主动齿轮轴的连接采用主动齿轮轴棱镜安装装置固定 连接。
[0016] 所述输出端多面体棱镜和从动齿轮轴的连接采用从动齿轮轴棱镜安装装置固定 连接。
[0017] 所述输入端测角自准直仪、输出端测角自准直仪、输入端计数自准直仪和输出端 计数自准直仪连接到采集显示处理装置上。
[0018] 所述输入端多面体棱镜和输出端多面体棱镜采用棱镜夹紧板固定。
[0019] 所述输入端多面体棱镜和输出端多面体棱镜采用12面。
【附图说明】
[0020] 图1是本发明的结构示意图； 图2是本发明转角测量系统及计数装置结构示意图； 图3是本发明多面体棱镜结构示意图。
[0021] 图中各标号表不： I、 输入端多面体棱镜 2、主动齿轮轴 3、输入端测角自准直仪 4、输出端测角自准直仪 5、输出端多面体棱镜 6、从动齿轮轴 7、输出端计数自准直仪 8、输入端计数自准直仪 9、采集显示处理装置 10、多面体棱镜工作反射面 II、 物镜 12、光电传感器 13、十字分划板像 14、光源 15、聚光镜 16、分划板 17、分光棱镜 18、工作面 19、减轻孔 20、安装孔。
【具体实施方式】
[0022] 如图1至图3所示，一种精密伺服机构齿轮传动误差测量装置，包括齿轮传动机 构，输入端转角测量系统和输出端转角测量系统，输入端计数装置和输出端计数装置。
[0023] 所述输入端转角测量系统包括输入端多面体棱镜1、输入端测角自准直仪3。输入 端多面体棱镜1具有准确夹角的正棱柱形量规，如图3所示，包括多面体棱镜工作反射面 10、减轻孔19、安装孔20,安装孔20位于输入端多面体棱镜的中心，减轻孔19围绕安装孔 20的外围圆周均匀分布多个。多面体棱镜工作反射面具有良好的光学反射性能，常用于检 定角度测量工具，测量时，利用自准直仪读数。
[0024] 自准直仪常用于测量导轨的直线度、平板的平面度，所述输入端测角自准直仪3 如图2所示，包括所述分划板16和所述光电传感器12位于物镜的两个共辄焦平面上，光源 14经聚光镜15均匀照亮分划板16,经由分光棱镜17、物镜11出射平行光束，遇到多面体棱 镜工作反射面10,平行光束返回由物镜11汇聚，成像于光电传感器12。
[0025] 分划板16是一种广泛使用的十字型分划板，当被测的多面体棱镜工作反射面偏 转时，光电传感器12检测出十字分划板像13的移动距离，信号处理系统对光电传感器12 输出信号进行处理，然后计算出多面体棱镜工作反射面10转角。输入端多面体棱镜1和主 动齿轮轴实现零传动的测量。输入端多面体棱镜1固定连接在主动齿轮轴2上，输入端测 角自准直仪3对准输入端多面体棱镜1反射镜面中心，实现非接触式检测，固定连