摘 要：光學分（fèn）度頭作為角度檢測的重要精密光學儀器之一，用於產品檢測時人們往往在（zài）一定（dìng）角度範圍內選擇特定點進行測量，通過（guò）測試（shì）數據分析產品（pǐn）是否達到使（shǐ）用要求。在測試過程中，需要人（rén）工將手柄旋轉到這些點，由於光學分度（dù）頭精度高（gāo），人工旋轉時容易旋過，反向間隙處理不好會影響測試精度，使用時人工費（fèi）時費力，批量生產中往往無法確保產品的（de）按時交付．為解決光學分度頭手工旋轉效率問題，有必要對光學分度（dù）頭進行數字化改造。通過分析優（yōu）化最終選擇數控係（xì）統加伺服驅動的方式對（duì）光學（xué）分度頭進行（háng）改（gǎi）造，並對伺服驅（qū）動器、電動機和機械連接機構等進行較為詳細透（tòu）徹的設（shè）計。通過數控程（chéng）序實現了光學分度頭的自動旋轉，達（dá）到了降低（dī）製造成本，提高經濟效益的目的。
 
      關鍵詞：光（guāng）學分度頭；數（shù）字化設計；電動機；驅動器；角度
 
      光（guāng）學（xué）分度頭是一種對裝夾在其主（zhǔ）軸上的工件進行角度分度或角度（dù）檢測的精密光學儀器，適用（yòng）於凸輪、齒輪、絲杆及其他不規則零件進行分度或測量其角度值，也可以測量凸輪（lún）升（shēng）程及凸（tū）輪幾何曲線形狀等。測量結果 由ＪＤＥＳ角度 顯 示 器 顯 示 出（chū） 來，顯（xiǎn） 示的數字為度、分、秒值或度值。某些特（tè）殊產品，如對角度、方向檢測的傳信儀和對產（chǎn）品運行姿態進行檢查的姿態傳感器等，其精度應（yīng）在光學分度頭上進行測試。由於光學分度頭（tóu）精度（dù）高，人工旋（xuán）轉時容易旋過，反向間（jiān）隙處理不（bú）好會影響測試精度，不易消除（chú），
生產測試時費時費力，批量生產中往往無法確保產（chǎn）品的按時交付，因而有必要對光學分度頭進行（háng）數字化改造設（shè）計。
 
      １ 、光學分度頭的數字化設計（jì）方（fāng）案選擇（zé）
 
      對光學分度頭測試係統進行認真的研究與分析（xī），結合現有的（de）調試（shì）工裝和（hé）測試手段，應用頭腦風暴法提（tí）出如下３種 改 進 方 案（àn）（見 表１），並進 行 方 案 優劣分析（見表２）。
 
                              表１ 改進方（fāng）案對照表
     
  
                             表２ 方案（àn）優劣分（fèn）析
     
   
      針對３種改進方（fāng）案，從下述６個方麵（miàn）進行（háng）優劣分析：１）原理可行性（以原理可行為（wéi）優）；２）精度控製（以精度高為優（yōu））；３）難易度（以容易實現為優）；４）通（tōng）用性（以範圍寬為優）；５）驅動（dòng）能力（lì）（以驅動（dòng）能力大為（wéi）優（yōu））；６）預期效果（以預期（qī）效果好為優）。由於這６個方麵的重（chóng）要性程（chéng）度是不一樣的，因此，設定精度控製的權（quán）數為５，驅動能力（lì）權數為４，原理可行性權數為（wéi）３，難易度權數為２，通用性權數為１，預期效果權數為４。各項評（píng） 價 打 分 最 高 為５分。計 算 公 式 為：總分＝∑原（yuán）理可行性×權數＋∑控製（zhì）精度（dù）×權數＋∑難易度×權數＋∑通用性（xìng）×權數＋∑驅動能力×權數＋∑預期效果×權數。通過分析計算，方案３得分最高，即采用數控係統＋伺服驅動為最佳方案。

      ２ 、設計（jì）流程和關重要素確定
 
     方案設計流 程 如 圖１所 示。根 據 圖１，對 實 現目標的關鍵因素進行認真分析（xī），確定了方案實施的難點在於係統精（jīng）度（dù）的（de）設（shè）計，因此，對實施難點分別（bié）進行實施策劃（huá）：電氣（qì）設計過（guò）程通過選擇合適的電動機、驅動器和控製係統，確保控製精度達到１ｓ，測試通過程序控製方式來（lái）完成，從而提高工（gōng）作效率；結構設計過程主（zhǔ）要通過（guò）減少裝配精度，通過直連方式來確保精度達到１ｓ。
  
    
  
                              圖１ 方案設（shè）計流程圖

     ３、詳細設計
 
     ３．１ 選擇最佳驅動電（diàn）動（dòng）機、驅（qū）動器和係統
   
     １）為達到目標要（yào）求，先從最末端的電（diàn）動（dòng）機選擇開始。力矩采（cǎi）用力矩扳手現場測試來確定（dìng），測試結果為１．２５Ｎ·ｍ。電動機分辨率（lǜ）采用理論計算確定：理論計（jì）算電動機分辨率要達到１２９６００（分辨率計算采用目標要求達（dá）到１ｓ，電動機（jī）每轉（zhuǎn）分辨（biàn）率需達到１／３６０＝０．００２７７７８，電 動 機（jī） 編（biān） 碼 器（qì） 脈 衝（chōng） 數 為３６０／０．００２７７７８＝１２９６００），查看電 動 機 選（xuǎn） 型 手 冊應選擇電動機編碼器為絕對編碼器才能滿足要（yào）求。因此，選擇電動機型（xíng）號為 ＭＨＭＡ０５２Ｓ１Ｇ，電動機選擇表見表３，電動機選擇參數如圖２所示。
  
    
  
                                            圖（tú）２ 驅動與電動機選擇參數
  
                                表３ 電動（dòng）機選擇表
      
  
      ２）根據（jù）鬆（sōng）下驅動器選型手冊選擇驅動器型號（hào）為ＭＣＤＤＴ３５２０。
 
     ３）係統選擇（zé）。根據驅動器控製接線表，選擇成熟的數控係統ＳＫＣ２－ＦＢ係統，該係統具備與鬆下驅動器連接 的 接（jiē） 口，同 時 係 統 控 製 精 度 滿 足 要 求。驅（qū）動器與（yǔ）係統接線（xiàn）圖如（rú）圖３所示。
  

    
  
                      圖３ 驅動器與係統接線圖
   
     ３．２ 連接結構設計
 
     為保證（zhèng）光學分度頭精度，不破壞原有結構，在手（shǒu）柄位（wèi）置設計了 直 連（lián） 軸 套（見 圖４），將電 動 機 軸 與 手輪直接連接，電（diàn）動機與手輪連接設計了電動機安裝座（見圖５）。
  

      
  
                圖４ 直連軸套 　　　　　圖５ 電（diàn）動機安裝座（zuò）
   
      ３．３ 係統集成
 
      將電動機裝配到連接機構上，拆下光學分度（dù）頭手柄，然後將連接機構與其連接，即完成係統與光線分度頭 的（de） 連 接；再 借（jiè） 用 現 有 ＳＫＣ２－ＦＢ 數控（kòng） 係 統，將伺服驅動器、控製係統和變壓器集（jí）成到控製櫃中，通過外接控製電動纜連接電機與控（kòng）製櫃，實現係統集成［１］。
 
  
 
     ４、 結語
   
      通過對光學分度頭的數字化改造，並對各產品進行（háng）編程測試，運用係統段停等功能設置各檢測點（diǎn），滿足了對產品精度測試的要求，同（tóng）時達到了降低製造成本、提高經濟效益的目的。