一種直線位移通用校準裝置的設計與實

3．3 功能設計
設計直線位移校準裝置的功能有自檢、調零、設置分辨率、設置計數方向(正、反雙方向計數)、查找兩點中心位置、公制／英制單位轉換、線性誤差補償等。
查找兩點中心位置是根據特殊要求設計的，設計功能是按箭頭所指方向移動直線光柵尺，碰到被測件兩邊后程序進行運算，確定被測件的中心位置，然后移動直線光柵尺至軸顯示為零，即為中心位置。
線性誤差補償功能用于對光柵測量系統的系統誤差進行修正，修正系數公式為

式(1)中，L為實際測量長度，單位mm；L’為數字顯示器顯示值，單位mm；S為修正系數，單位：mm／m。
當修正系數為正數時表示增長，為負數時表示縮短。補償范圍為：-1 500～+1 500 mm／m。在絕對坐標顯示方式和相對坐標顯示方式，均可輸入線性誤差補償系數。

4 誤差分析
在測量過程中，誤差來源有測量的線性誤差、直線光柵尺的分辨率和測量重復性引入的誤差、環境溫濕度引入的誤差、安裝被測件引入的誤差等，其中線性誤差可通過軟件進行補償，在3．3節中已有詳細論述。
在正常的工作環境和操作下，在諸多誤差中，安裝誤差對于每次測量來說是隨機誤差，而且誤差最大，其余誤差可忽略不計。
安裝被測件時，由于被測件安裝與直線光柵尺不平行，導致直線光柵尺與被測件之間產生夾角α，在末端產生間隙寬h(一般安裝產生的間隙為1～2 mm，最大不大于3 mm)，產生誤差的原理如圖4所示。

圖4中，被測件的實際長度為l，在直線光柵尺上的投影，即測量值為L。被測件安裝后，夾角α是一個固定值，與間隙寬h、直線光柵尺的最大長度Lmax兩個因素相關，被測件的測量誤差與夾角α相關，相關性如式(2)所示。


5 結束語
本文設計的直線位移校準裝置的創新點在于實現了校準與被校準裝置同時工作在同一基座平臺上，避免了復雜的安裝調試過程和由于安裝平行度不夠引起的測量誤差及對直線光柵尺的損壞，降低了對測量條件的要求，減少了誤差，提高了測量準確度，同時還具有現場操作方便、通用性強、聯接可靠等特點，大大提高了工作效率。