光电轴角编码器是一种通过数字电信号输出轴的机械转角的高精度传感器件。随着科技的迅速发展，光电轴角编码器以结构简单、精度高等优势在自动控制、高精度测量、光电经纬仪等多种领域中广泛应用。所以提出一种高效快捷的检测装置用于检测光电轴角编码器转角精度是尤为重要的［1－4］。目前，国内外有多家单位开展了编码器精度检测的研究工作。俄罗斯圣彼得堡大学研制的光电编码器测角误差检测装置系统精度可达0．1，系统误差在－0．22～0．32，但其机构复杂，只能在实验室工作;德国Heidenhain公司研制的检测系统测量步距为0．001，但其对工作环境要求苛刻，并且编码器设计成本比较高。国内相关单位主要有成都光电技术研究所、长春理工大学、哈尔滨工业大学、北京长城计量测试技术研究所等单位，其中长春光机所于2012年编码器设计制作了增量式编码器自动检测系统，检测精度3．34。本文介绍了一种可以在生产线上使用的检测装置，适用于多种型号检测，便于操作，可广泛应用于流水检测过程，提高检测效率，降低检测成本。常用的光电轴角编码器检测方法是手动检测法，检测装置由平行光管和多面体组成。这种方法的缺点是检测周期长、操作繁琐、检测精度受操作人员影响较大。本文提出的检测装置在传统方法的基础上与计算机控制技术相结合，通过程序控制，计算机自动采集检测数据，完成对编码器的精度检测。在很大程度上提高了检测效率，电子采集记录能够避免因检测人员在操作过程中出现的失误而导致对检测结果出现的误差。计算机还能直观的呈现出检测数据和数据分析等［5－7］。
1检测原理及装置
编码器检测方法
1．1检测原理
光学多面体检测法是将多面体与被检编码器进行同轴联接，光电编码器与光学多面体同轴旋转，采用自准直仪瞄准光学多面体测量误差，实现对光电编码器的转角精度误差进行检测。如图1所示:工作原理是:激光自准直平行光管发出的光束投射到被检多面体，多面体将检测光束反射回准直目镜的光电探测器。在被检物体不发生偏转的情况，多面体中被检面的法线相量与光轴应重合，激光自准直平行光管中发出的光束投射到光电探测器件的光敏面的中点，以此点定位基准零位。当多面体的被检面偏转微小角度，光电探测器光敏面上的激光光斑则显示偏离基准零位。由反射光偏离基准零位的距离与多面镜偏转角度之间的几何关系，可以计算出被检测编码器的偏转角度，达到检测转角精度的目的。
1．2检测装置
检测装置由可替换多面体标准器、激光自准直平行光管、检测工装(针对不同型号的编码器配有不同的工装)、标准检测平台、遮光罩、计算机数据采集系统、步进电机及其相关控制系统等组成，如图2所示。检测中利用激光自准直平行光管对准选用的标准器(标准多面体)，被检的光电轴角编码器和标准器随步进电机转动，计算机采集检测数据并进行分析，将结果呈现于显示屏幕。在本检查装置中，平行光管选用了LD波长670nm、分辨率为1的AC453型号激光自准直平行光管。在实际检测过程中，标准器可根据不同检测精度的要求选用十二面体、二十四面体或者非整数度的多面体等标准器。本装置在此次检测中采用十二面体为标准器进行检测实验及数据采集。检测所用的标准器选用了精度为±2的英国制造的光学十二面体。
2检测实验
开始此次光电轴角编码器转角误差检测前，在检测平台上，先用绕性联接轴和顶丝把检测主轴与待检编码器固定相联。然后，在正式检测前进行预转动，以便使检测数据稳定可靠。这样还可以防止出现如顶丝没有顶牢固而造成的待检编码器与检测主轴间的不同步转动，降低检测过程中人为安装失误而引入的粗大误差。对J型编码器进行检测，得到部分的原始记录，如表1所示(往返360°)。通过将分析计算公式编入计算机，在数据采集后直接显示出最后的检测结果。检测人员可根据结果判定编码器是否为合格品。
3实验分析
实际检测时发现以下问题:首先由于待测编码器需要通过联轴节将自有轴系与检测装置相联，会引入回转轴误差，对测角精度造成影响。经实验得到，提高轴系回转精度须研磨零件的配合表面以减小形状误差。其次，由于本次检测的J型号编码器需经过多次破坏性实验后再检测，在再检测时得到准确度是±60的J型号编码器的极限误差已达93。所以在再次检测时须精细研光主轴及检测工装配套的联轴节，顶丝位置可根据实际情况调整。通过以上步骤检测后，降低了极限误差和回程误差。修复前后的曲线如图3、图4所对比调整及修复的前后，可以看出图4(b)图中的极限偏差比图4(a)图有明显减小。
4结语
通过实验室对J型编码器的检测可以得出这样的结论:在整个检测的过程中，光电轴角编码器检测装置可实时显示采集的数据和检测结果。通过自动化检测以降低人为操作引入的误差，节时省力，提高检测效率六倍以上。本检测装置可对不同型号以及不同精度等级的光电编码器进行检测，便于安装和操作，并能直观的显示检测结果，并可监测调整精度，优于常用的检测方法，达到检测装置的编码器设计要求。由于对检测环境要求并不苛刻，可广泛应用于编码器的出厂流水检测，减少人力，提高检测效率。针对本文测试的J型号的高精度编码器，应采用多圈或多次错位测试。此外，若轴系存在双周晃动，可以利用计算机农业论文下载控制程序的改变，调整检测周数或结果分析的计算公式，反映双周晃动的数值。
作者:王爽 何景宜 单位:长春中国光学科学技术馆 大连大学
