1.一种测量驱动机构机械零位并进行机械调零的装置,其特征在于:包括安装平台
(1)、旋转控制机构(2)、测量机构(3)和驱动机构(4),
所述安装平台(1)包括支撑架(11)、工作平台(12)、安装立架(13)和定位块(14),支撑架(11)设置在地面上,工作平台(12)水平安装在支撑架(11)上,工作平台(12)上表面上开设方槽,定位块(14)设置在工作平台(12)表面的方槽中,所述安装立架(13)设置有两根,两根安装立架(13)均竖直固定在工作平台(12)上;
所述测量机构(3)安装在安装平台(1)的两根安装立架(13)上,旋转控制机构(2)安装在工作平台(12)上且旋转控制机构(2)设置在两根安装立架(13)之间,驱动机构(4)通过定位块(14)安装在工作平台(12)上,所述旋转控制机构(2)的输出端连接所述驱动机构(4)的输入端,旋转控制机构(2)用于控制所述驱动机构(4)旋转并反馈旋转角度;测量机构(3)用于测量所述驱动机构(4)的机械零位的实际偏差;
所述旋转控制机构(2)包括伺服电机(21)、减速器(22)、主轴(23)、制动器(24)、制动器支架(25)、角度编码盘(26)、胀套(27)、编码器转接块(28)、万向节(29)、底板(211)和减速器支架(212),所述伺服电机(21)的输出端与所述减速器(22)的输入端连接,伺服电机(21)固定在减速器(22)的外壳上,所述减速器(22)通过减速器支架(212)固定在底板(211)上,所述底板(211)安装在两根安装立架(13)之间的工作平台(12)上;所述减速器(22)的输出端连接主轴(23)的一端,主轴(23)的另一端穿过制动器支架(25)后通过胀套(27)连接编码器转接块(28);所述制动器(24)和角度编码盘(26)均套装在主轴(23)上,制动器(24)通过制动器支架(25)安装在固定在底板(211)上,制动器(24)安装在制动器支架(25)靠近减速器(22)的侧面上,角度编码盘(26)固定在编码器转接块(28)上;所述万向节(29)的一端与编码器转接块(28)固定连接,万向节(29)的另一端连接驱动机构(4)的输入端;所述伺服电机(21)的输出轴、减速器(22)、主轴(23)、制动器(24)、角度编码盘(26)、胀套(27)、编码器转接块(28)和万向节(29)的输入端的轴线的在同一条直线上;
所述测量机构(3)包括直线运动引导装置(31)、辅助测量装置(32)和位移测量装置(33),
所述直线运动引导装置(31)包括支撑横梁(311)、直线导轨(312)、直线模组主体(313)、直线模组支撑架(314)、直线模组滑块(315)、直线模组伺服电机(316)、拨杆(317)和直线导轨滑块(318),所述支撑横梁(311)水平安装在两根安装立架(13)上,直线模组主体(313)通过直线模组支撑架((314))固定在支撑横梁(311)上,直线导轨(312)固定安装在支撑横梁(311)上且直线导轨(312)平行于直线模组主体(313)设置,直线导轨滑块(318)套装在直线导轨(312)上,直线模组伺服电机(316)连接直线模组主体(313)的输入端并驱动直线模组主体(313)上的直线模组滑块(315)进行直线运动,所述拨杆(317)的一端直线模组滑块(315)固定连接,拨杆(317)的另一端为球状;
所述位移测量装置(33)包括主滑块(331)、横向光轴支撑座(332)、配重架(333)、配重(334)、横向光轴(335)、光轴转接块(336)、纵向光轴(337)、纵向光轴支撑座(338)、光电位移传感器安装板(339)和光电位移传感器(3310),所述主滑块(331)固定在直线导轨滑块(318)上,配重架(333)安装在主滑块(331)上,配重(334)放置在所述配重架(333)上;主滑块(331)上还设置有横向光轴支撑座(332),横向光轴(335)的一端固定在横向光轴支撑座(332)上,所述横向光轴(335)的另一端连接光轴转接块(336);所述纵向光轴(337)竖直安装在所述光轴转接块(336)上,纵向光轴支撑座(338)固定在纵向光轴(337)下端;所述光电位移传感器安装板(339)与纵向光轴支撑座(338)固定连接,光电位移传感器(3310)竖直安装在光电位移传感器安装板(339)上,光电位移传感器(3310)的探头竖直向下设置;所述主滑块(331)靠近直线模组滑块(315)的一侧设置有方槽口,拨杆(317)的球状一端伸入主滑块(331)的方槽口内,直线模组伺服电机(316)驱动直线模组滑块(315)运动时通过拨杆(317)带动位移测量装置(33)和直线导轨滑块(318)组成的整体沿着直线运动;
所述辅助测量装置(32)包括光栅尺导轨(321)、光栅尺滑块(322)和光栅尺支撑架(323),光栅尺导轨(321)通过光栅尺支撑架(323)固定在支撑横梁(311)的侧面,光栅尺导轨(321)平行于直线导轨(312)设置,光栅尺滑块(322)套装在光栅尺导轨(321)上,光栅尺滑块(322)与主滑块(331)远离直线模组滑块(315)的一侧固定连接;
所述驱动机构(4)上设置有两个动子定位销(410),动子定位销(410)设置在驱动机构(4)的动子(41)上,两个动子定位销(410)关于驱动机构(4)的输入端的轴线对称设置;
所述万向节(29)上套装有扭簧(210),扭簧(210)的一端连接所述万向节(29)的输入端,扭簧(210)的另一端连接万向节(29)的输出端;
所述驱动机构(4)包括动子(41)和定子(42),定子(42)包括驱动电机的外壳,定子(42)底部通过定位块(14)固定在工作平台(12)上,动子(41)设置在定子(42)内部。
2.根据权利要求1所述的一种测量驱动机构机械零位并进行机械调零的装置,其特征在于:所述纵向光轴(337)的横截面形状为半圆形和矩形的组合型。
3.一种测量驱动机构机械零位并进行机械调零的方法,其特征在于:具体包括如下步骤:
步骤一:将待调零的驱动机构通过定位块安装在工作平台上,将驱动机构的动子与旋转控制机构的万向节输出端固定连接;将驱动机构的定子用螺丝固定于工作平台上;
步骤二:拧松光轴转接块上用于固定纵向光轴的螺栓,使纵向光轴能够在竖直方向移动;调节横向光轴的位置直至光电位移传感器能够测量到驱动机构动子上的两个动子定位销;再拧紧光轴转接块上用于固定纵向光轴的螺栓,使纵向光轴不可纵向移动;
步骤三:驱动直线运动引导装置的直线模组伺服电机,使直线模组滑块沿着直线模组主体进行滑动,直线模组滑块运动时通过拨杆带动主滑块沿着直线导轨进行运动,进而带动光电位移传感器在水平方向上直线运动;当光电位移传感器检测到驱动机构上的一个动子定位销时,立即停止直线模组伺服电机,同时利用光电位移传感器测量并记录光电位移传感器与该动子定位销之间的距离da;
步骤四:驱动旋转控制机构的伺服电机运动,伺服电机的输出端经过减速器放大输出力矩并减小输出转速后带动主轴旋转,从而带动主轴上的角度编码盘和万向节进行旋转;
驱动机构的动子随着万向节进行旋转,直至光电位移传感器的光电打到工作平台上,同时角度编码器记录转动角度θa,光电位移传感器记录此时光电位移传感器到工作平台的距离Da;
步骤五:驱动旋转控制机构的伺服电机运动,使旋转控制机构的万向节带动驱动机构动子反向转动角度θa,使驱动机构回复到调零前的初始状态;
步骤六:驱动直线模组伺服电机,使直线模组滑块沿着直线模组主体进行滑动,直线模组滑块运动时通过拨杆带动主滑块沿着直线导轨进行运动,进而带动光电位移传感器在水平方向上直线运动;当光电位移传感器检测到驱动机构上的另一个定位销时,立即停止直线模组伺服电机,同时利用光电位移传感器测量并记录光电位移传感器与该动子定位销之间的距离db;
步骤七:驱动旋转控制机构的伺服电机运动,通过减速带动主轴旋转,从而带动主轴上的角度编码盘和万向节进行旋转;驱动机构的动子也随着万向节进行旋转,直至光电位移传感器的光电打到工作平台上,同时角度编码器记录转动角度θb,光电位移传感器记录此时光电位移传感器到工作平台的距离Db;
步骤八:计算得出驱动机构动子需要转动的实际角度θ;θ计算公式为:
;其中d为两个动子定位销的中心距离;
驱动旋转控制机构的伺服电机,伺服电机通过减速器、主轴和万向节后带动驱动机构的动子进行旋转;驱动机构动子随着万向节进行旋转,同时角度编码器实时反馈万向节实际的转动角度;当角度编码器反馈的转动角度为θ,立即停止旋转控制机构的伺服电机;
步骤九:检验驱动机构的机械零位是否达到要求,若达到要求则进行步骤十,若是没有达到要求则重复步骤三到步骤八,直至驱动机构的机械零位达到要求;
步骤十:卸下已完成机械调零的驱动机构,将下一个待机械调零的驱动机构重复步骤三至步骤七,直至所有驱动机构完成机械调零。
4.根据权利要求3所述的一种测量驱动机构机械零位并进行机械调零的方法,其特征在于:当θ角度为正时,伺服电机顺时针转动带动驱动机构的动子顺时针转动;当角度为负时,伺服电机逆时针转动带动驱动机构的动子逆时针转动。