一种直线位移通用校准装置的设计与实

3．3 功能设计
设计直线位移校准装置的功能有自检、调零、设置分辨率、设置计数方向(正、反双方向计数)、查找两点中心位置、公制／英制单位转换、线性误差补偿等。
查找两点中心位置是根据特殊要求设计的，设计功能是按箭头所指方向移动直线光栅尺，碰到被测件两边后程序进行运算，确定被测件的中心位置，然后移动直线光栅尺至轴显示为零，即为中心位置。
线性误差补偿功能用于对光栅测量系统的系统误差进行修正，修正系数公式为

式(1)中，L为实际测量长度，单位mm；L’为数字显示器显示值，单位mm；S为修正系数，单位：mm／m。
当修正系数为正数时表示增长，为负数时表示缩短。补偿范围为：-1 500～+1 500 mm／m。在绝对坐标显示方式和相对坐标显示方式，均可输入线性误差补偿系数。

4 误差分析
在测量过程中，误差来源有测量的线性误差、直线光栅尺的分辨率和测量重复性引入的误差、环境温湿度引入的误差、安装被测件引入的误差等，其中线性误差可通过软件进行补偿，在3．3节中已有详细论述。
在正常的工作环境和操作下，在诸多误差中，安装误差对于每次测量来说是随机误差，而且误差最大，其余误差可忽略不计。
安装被测件时，由于被测件安装与直线光栅尺不平行，导致直线光栅尺与被测件之间产生夹角α，在末端产生间隙宽h(一般安装产生的间隙为1～2 mm，最大不大于3 mm)，产生误差的原理如图4所示。

图4中，被测件的实际长度为l，在直线光栅尺上的投影，即测量值为L。被测件安装后，夹角α是一个固定值，与间隙宽h、直线光栅尺的最大长度Lmax两个因素相关，被测件的测量误差与夹角α相关，相关性如式(2)所示。


5 结束语
本文设计的直线位移校准装置的创新点在于实现了校准与被校准装置同时工作在同一基座平台上，避免了复杂的安装调试过程和由于安装平行度不够引起的测量误差及对直线光栅尺的损坏，降低了对测量条件的要求，减少了误差，提高了测量准确度，同时还具有现场操作方便、通用性强、联接可靠等特点，大大提高了工作效率。