专利名称：基于微机控制和压电精密跟踪微调技术的力标准机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种基于微机控制和压电精密跟踪微调技术的力标准机。
背景技术：
叠加式/比对式力标准机在我国是上世纪八十年代出现的一种新型标准测力机， 近年来已得到普遍认可，应用范围逐渐扩大，并成为测力、称重传感器生产的重要设备。由于作为承载和测力元件的传感器受到的负荷是弹性力，所以在选用了足够高精度的标准测力仪之后，力源施力装置能够控制作用于传感器上的微量位移能力决定着叠加式/比对式力标准机的力值计量精度和使用性能。目前，主要有3种方式来产生和控制力源的力值一种是重力砝码式，但是高精度砝码的制造和计量成本高，不易实现无级加荷。当施加的力值很大时砝码的体积也会很庞大，同样当实现更多测力级数时，砝码的数量会很多，从而使用起来很不方便。二是液压式，但液压传动存在漏油、活塞与油缸之间的摩擦以及液压油本身物理化学性质的所限，使得所产生的压力很难得到准确控制、压力值也很难被稳定在某个恒定值，所以难以实现力值高精度的自动控制。三是机械传动式，但机械传动结构受本身机械摩擦、弹性变形、材料性能以及控制系统性能等等方面的制约，使得传力系统自身的弹性变形很难得到精确的控制，从而影响了其输出力值的控制精度。上述各力源之所以难以精确控制其施加到施力对象的力值精度并保持力值恒定， 其关键是难以实现施加到受力对象达到力值精度的微量位移量(变形)并对其很好的自动化控制。

实用新型内容本实用新型的目的是提供一种基于微机控制和压电精密跟踪微调技术的力标准机，弥补了现有技术中的不足之处。本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现一种基于微机控制和压电精密跟踪微调技术的力标准机，包括主机和微机，主机包括底板、顶板和位于底板上的机架，机架上部设有平台，平台与顶板之间设有丝杠，丝杠上设有移动横梁，在底板上且位于机架内侧设有粗加载装置，所述平台上设有压电微位移驱动器，微位移驱动器上方设有被检传感器，被检传感器上方设有标准传感器，标准传感器的上端与移动横梁连接，微位移驱动器、被检传感器和标准传感器串联固定，并且三者的受力中心一致，粗加载装置、压电微位移驱动器、被检传感器和标准传感器均与微机连接。所述粗加载装置与微机之间设有电机、伺服驱动器和PCI总线电机运动控制卡。所述微位移驱动器与微机之间设有驱动电源和PCI总线D/A转换卡，所述微位移驱动器即为精加载装置。
3[0013]所述被检传感器与微机之间设有被检仪表。所述标准传感器与微机之间设有标准仪表。本实用新型的有益效果为采用PCI总线电机运动控制卡通过微机(PC)系统控制伺服电机的方式，克服了叠加式/比对式力标准机力源粗加载系统工作效率低、可靠性低、 难以自动化、难以维护、数字化水平低等缺点；采用压电微位移驱动器(一种容易产生精确微量位移，并且其所施加的力值容易控制的力源装置)克服了叠加式/比对式力标准机力源精加载/卸载系统跟踪调整精度低的缺点；采用高精度PCI总线D/A转换卡通过微机(PC) 系统控制压电微位移驱动器驱动驱动电源控制电压的输入大小和精度，来实现压电微位移驱动器驱动驱动电源输出电压的大小和精度，进而更好的提高了压电微位移驱动器输出位移量的大小和精度。综上所述本实用新型具有价格低，结构简单，易于自动控制，力值调整精度高，力值稳定度高，力值计量精度高，工作效率高、可靠性高，便于操作和维护等优点。

下面根据附图对本实用新型作进一步详细说明。图I是本实用新型实施例所述的基于微机控制和压电精密跟踪微调技术的力标准机的结构框图；图2是本实用新型实施例所述的基于微机控制和压电精密跟踪微调技术的力标准机的主机结构示意图；图3是本实用新型实施例所述的基于微机控制和压电精密跟踪微调技术的力标准机的自动控制流程图。图中I、微机；2、底板；3、顶板；4、机架；5、平台；6、丝杠；7、移动横梁；8、粗加载装置；
9、压电微位移驱动器；10、被检传感器；11、标准传感器；12、电机；13、伺服驱动器；14、PCI 总线电机运动控制卡；15、驱动电源；16、PCI总线D/A转换卡；17、被检仪表；18、标准仪表。
具体实施方式
如图1-2所示，本实用新型实施例所述的基于微机控制和压电精密跟踪微调技术的力标准机，包括主机和微机I，主机包括底板2、顶板3和位于底板2上的机架4，机架4上部设有平台5，平台5与顶板3之间设有丝杠6，丝杠6上设有移动横梁7，在底板2上且位于机架4内侧设有粗加载装置8，所述平台5上设有压电微位移驱动器9，微位移驱动器9 上方设有被检传感器10,被检传感器10上方设有标准传感器11，标准传感器11的上端与移动横梁7连接，微位移驱动器9、被检传感器10和标准传感器11串联固定，并且三者的受力中心一致，粗加载装置8、压电微位移驱动器9、被检传感器10和标准传感器11均与微机I连接。所述粗加载装置8与微机I之间设有电机12、伺服驱动器13和PCI总线电机运动控制卡14。所述微位移驱动器9与微机I之间设有驱动电源15和PCI总线D/A转换卡16，所述微位移驱动器即为精加载装置。所述被检传感器10与微机I之间设有被检仪表 17。所述标准传感器11与微机I之间设有标准仪表18。如图3所示，通过微机I控制软件输入将标准力值设定好后，微机I控制软件读写 PCI总线电机运动控制卡14，以便使其输出脉冲信号来控制电机12实现粗加载/粗卸载，微机I控制软件实时采集标准仪表18的数据，标准仪表18的数据由标准传感器11力值信号输入后经仪表内部A/D转换模块转换后实时显示，微机I控制软件经运算把采集到的标准仪表18数据和先前设定的标准力值数据实时比较，当两者差值达到一定得范围后，电机 12停止加载，改为压电微位移驱动器9精加载/卸载，此后如果标准仪表18实际力值低于设定标准值，则经控制软件运算后，读写PCI总线D/A转化卡16，对驱动电源15提高其输入电压值，驱动电源15经内部放大处理后，输出给压电微位移驱动器9提高了的驱动电压，从而使得压电微位移驱动器9位移量增加，从而使得输出力值增大。反之，如果标准仪表18 实际力值高于设定标准值，经控制软件运算后，读写PCI总线D/A转化卡16，对驱动电源15 降低其输入电压值，驱动电源15经内部放大处理后，输出给压电微位移驱动器9降低了的驱动电压，从而使得压电微位移驱动器9位移量减小，从而使得输出力值减小。本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种基于微机控制和压电精密跟踪微调技术的力标准机，包括主机，所述主机包括底板(2)、顶板(3)和位于底板(2)上的机架(4)，机架(4)上部设有平台(5)，其特征在于 平台(5)与顶板(3)之间设有丝杠(6)，丝杠(6)上设有移动横梁(7)，底板(2)上且位于机架(4)内侧设有粗加载装置(8)，所述平台(5)上设有压电微位移驱动器(9)，微位移驱动器(9)上方设有被检传感器(10)，被检传感器(10)上方设有标准传感器(11)，标准传感器(11)的上端与移动横梁(7)连接，微位移驱动器(9)、被检传感器(10)和标准传感器(11) 串联固定，粗加载装置(8)、压电微位移驱动器(9)、被检传感器(10)和标准传感器(11)均与微机(I)连接。
2.根据权利要求I所述的基于微机控制和压电精密跟踪微调技术的力标准机，其特征在于所述粗加载装置(8)与微机(I)之间设有电机(12)、伺服驱动器(13)和PCI总线电机运动控制卡(14)。
3.根据权利要求2所述的基于微机控制和压电精密跟踪微调技术的力标准机，其特征在于所述微位移驱动器(9)与微机(I)之间设有驱动电源(15)和PCI总线D/A转换卡 (16)。
4.根据权利要求3所述的基于微机控制和压电精密跟踪微调技术的力标准机，其特征在于所述被检传感器(10)与微机(I)之间设有被检仪表(17)。
5.根据权利要求1-4任一项所述的基于微机控制和压电精密跟踪微调技术的力标准机，其特征在于所述标准传感器(11)与微机(I)之间设有标准仪表(18)。
专利摘要本实用新型涉及一种基于微机控制和压电精密跟踪微调技术的力标准机，包括主机和微机，主机包括底板、顶板和位于底板上的机架，机架上部设有平台，平台与顶板之间设有丝杠，丝杠上设有移动横梁，在底板上且位于机架内侧设有粗加载装置，平台上设有压电微位移驱动器，微位移驱动器上方设有被检传感器，被检传感器上方设有标准传感器，标准传感器的上端与移动横梁连接，微位移驱动器、被检传感器和标准传感器串联固定，粗加载装置、压电微位移驱动器、被检传感器和标准传感器均与微机连接。本实用新型的有益效果为结构简单，易于自动控制，力值调整精度高，力值稳定度高，力值计量精度高，工作效率、可靠性高，便于操作和维护。
文档编号G01L25/00GK202350981SQ20112048169
公开日2012年7月25日 申请日期2011年11月28日 优先权日2011年11月28日
发明者周长明 申请人:周长明