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计量长光栅是一种高精度的线位移传感器,在各类精密机械和仪器上应用非常广泛。目前针对计量长光栅误差的静态检测技术比较成熟,但对计量长光栅运动过程中动态误差测量方法的研究则很少,不同的运动速度和加速度对计量长光栅动态误差的影响机理还不十分清楚,针对计量长光栅动态性能的检测还没有相关标准。 由于计量长光栅在实际工作中往往处于运动状态下,其动态特性对运动过程中的位置测量误差的影响是不可避免的,采用静态检测方法得到的光栅静态特性并不能完全替代其动态特性,所以研究计量长光栅动态特性的测试方法,获取特定计量长光栅的动态误差特性,对于提高以高速、高精度为特征的高档数控设备和仪器的动态性能是非常必要的。本论文利用比较测量原理提出了计量长光栅动态特性的测量方法,设计研发了长光栅性能测试台,通过实验研究了特定计量长光栅测量系统的静态特性和动态特性。本研究完成的主要工作有: 设计了一套计量长光栅动态特性实验系统。该系统以封闭式长光栅测量系统为研究对象,以高精度激光干涉仪为测长基准,由激光干涉仪软件以内部触发方式连续采集干涉仪的测量数据,以PMAC运动控制器作为计量长光栅测量数据的采集装置。采用VC++编写了测量系统的上位机软件,通过PMAC运动控制器驱动安川交流伺服电动机实现对被测计量长光栅运动速度和加速度参数的调节。激光干涉仪测量数据和长光栅测量数据均由上位机软件自动读取后进行处理,并通过时间轴匹配算法实现了干涉仪数据和长光栅数据的同步。在该实验系统上进行了低速状态下长光栅的静态特性实验和单向重复性实验,以及不同的速度和加速度下的长光栅动态特性实验,并通过FFT变换在频域上对动态测量误差曲线中的干扰信号来源进行了分析。 本论文开发的计量长光栅性能测试台系统具有精度高、非接触、自动化程度高、受环境干扰小等特点,为计量长光栅动态特性检测提供了新的途径。