趙 炯，張 濤，朱海濤，凌從高

（同濟(jì)大學(xué) 機(jī)械與能源工程學(xué)院，上海 201804）

在科學(xué)測(cè)量中，標(biāo)定是一個(gè)不容忽視的重要步驟，用于完成信息的獲取、轉(zhuǎn)換和處理.目前自動(dòng)標(biāo)定裝置多采用伺服電機(jī)或者直線電機(jī)作為控制對(duì)象和動(dòng)力源，并采用光柵位移傳感器或光電編碼器反饋，組成閉環(huán)控制系統(tǒng).閉環(huán)控制可以將實(shí)際位置反饋給控制器，從而進(jìn)行位置補(bǔ)償.但是閉環(huán)控制系統(tǒng)的成本很高，而且容易引起持續(xù)的機(jī)械振蕩，控制復(fù)雜、維護(hù)難.另外，還有使用激光來進(jìn)行標(biāo)定的方法，雖然其標(biāo)定的精度可以達(dá)到微米級(jí)，但是其成本相當(dāng)之高.因此，如何提高自動(dòng)標(biāo)定系統(tǒng)的分辨率、精度、穩(wěn)定性、性價(jià)比和可靠性是自動(dòng)化發(fā)展面臨的主要問題.針對(duì)這個(gè)問題，本文設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)控制的高精度一維標(biāo)定裝置.

1 工作原理

該裝置主要由機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)組成.機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)主要由滾珠絲杠和直線導(dǎo)軌組成，滾珠絲杠傳動(dòng)，直線導(dǎo)軌承載，實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)在一維方向上的運(yùn)動(dòng).電氣控制系統(tǒng)主要由步進(jìn)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器、單片機(jī)及其外圍器件組成，單片機(jī)控制，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，能夠很好地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)標(biāo)定控制［1］.將PC編好的程序燒寫進(jìn)At89S52單片機(jī)，通過鍵盤的輸入和12864LCD顯示屏的輸出，從而達(dá)到單片機(jī)控制電機(jī)移動(dòng)和顯示位置的效果.對(duì)于重要的數(shù)據(jù)，我們運(yùn)用24C08串行EPPROM實(shí)時(shí)進(jìn)行存儲(chǔ)，以防丟失.試驗(yàn)裝置三維圖與實(shí)際圖如圖1，2所示.

圖1 裝置三維圖Fig.1 Three－dimensional diagramm of the device

圖2 實(shí)際裝置圖Fig.2 Actual device

AT89S52單片機(jī)的3個(gè)引腳用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)，使用開關(guān)電源來驅(qū)動(dòng)TB6560驅(qū)動(dòng)器.單片機(jī)的供電電源通過24V轉(zhuǎn)12V的穩(wěn)壓芯片.通電之后，通過鍵盤輸入的數(shù)值使得電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而可以使得平臺(tái)移動(dòng).

每個(gè)模塊之間的聯(lián)系如圖3所示：① 控制模塊，包括PC機(jī)、At89s52單片機(jī)和串行EEPROM；② 輸入輸出模塊，包括鍵盤和12864LCD顯示屏；③ 驅(qū)動(dòng)模塊，包括驅(qū)動(dòng)器、開關(guān)電源和步進(jìn)電機(jī)；④ 機(jī)械模塊，包括滾珠絲杠和直線導(dǎo)軌.

圖3 模塊連接圖Fig.3 Connection diagramm of modules

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)包括對(duì)于裝置的設(shè)計(jì)參數(shù)和軟件的實(shí)際要求，以及硬件具體的設(shè)計(jì)方案和軟件的設(shè)計(jì)流程.

2.1 裝置設(shè)計(jì)參數(shù)和軟件設(shè)計(jì)要求

標(biāo)定裝置具有良好的可移動(dòng)性，我們?cè)O(shè)計(jì)的裝置總體的安裝尺寸750mm×270mm×320mm.最大有效行程150mm，分辨率達(dá)到0.001 25mm，測(cè)量的精度達(dá)到0.01mm.

表1是裝置設(shè)計(jì)的主要參數(shù).

表1 主要設(shè)計(jì)參數(shù)Tab.1 Main design parameters

軟件方面我們需要實(shí)現(xiàn)以下要求（分為自動(dòng)模式和點(diǎn)動(dòng)模式）：自動(dòng)模式下，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的配置（對(duì)于每圈步數(shù)和細(xì)分的設(shè)置）、位移模式（按照位移值電機(jī)正反轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的左右移動(dòng)）和步進(jìn)模式（按照步數(shù)值移動(dòng)）.點(diǎn)動(dòng)模式下，按一下按鈕左移或者右移0.01mm.在平臺(tái)移動(dòng)的同時(shí)，我們要實(shí)現(xiàn)在12864顯示屏上的顯示［2］.當(dāng)單片機(jī)關(guān)機(jī)后下次再開啟時(shí)，讀數(shù)還是保持上次的讀數(shù)，可以作為斷電保護(hù).另外設(shè)置可以清零的按鈕，這樣可以進(jìn)行新的標(biāo)定.

2.2 硬件設(shè)計(jì)

裝置硬件主要由3個(gè)方面組成：?jiǎn)纹瑱C(jī)、驅(qū)動(dòng)器模塊和步進(jìn)電機(jī).單片機(jī)用于控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)、數(shù)據(jù)的輸入和顯示以及對(duì)于重要數(shù)據(jù)的保存［3］.驅(qū)動(dòng)模塊主要是為電機(jī)提供電源，以及驅(qū)動(dòng)電機(jī).

2.2.1 單片機(jī)

裝置采用Atmel公司的At89s52單片機(jī)作控制器［4］.該單片機(jī)是增強(qiáng)版的8051芯片.8位CPU，片內(nèi)有振蕩器和時(shí)鐘電路，工作頻率為0～24 MHz；片內(nèi)有256B數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM和8KB程序存儲(chǔ)器ROM；4個(gè)8位的并行I／O口（P0，P1，P2，P3）；1個(gè)全雙工串行通訊口；3個(gè)16位定時(shí)器／計(jì)數(shù)器（T0，T1，T2）；可處理6個(gè)中斷源，兩級(jí)中斷優(yōu)先級(jí).另外，At89S52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式.空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器／計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作.掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止.

圖4 At89s52單片機(jī)的最小系統(tǒng)圖Fig.4 Minimum system of At89s52

單片機(jī)中用到的模塊有矩陣鍵盤、獨(dú)立鍵盤、12864LCD顯示屏、24C08存儲(chǔ)芯片以及中斷定時(shí)器T0.

用矩陣鍵盤來輸入電機(jī)所轉(zhuǎn)的步數(shù)和要前進(jìn)的距離，在單片機(jī)中占用P1.0～P1.7口.我們使用行掃描法來識(shí)別按鍵［5］.

獨(dú)立鍵盤在本裝置中用到4個(gè)，起到控制電機(jī)正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)、自動(dòng)狀態(tài)下停止轉(zhuǎn)動(dòng)和手動(dòng)狀態(tài)下退出模式的作用.在單片機(jī)中用到 P2.6，P2.7，P3.6，P3.7口.

12864LCD顯示屏用于顯示輸入電機(jī)需要的距離，以及實(shí)時(shí)測(cè)量裝置運(yùn)動(dòng)的距離.在單片機(jī)中用到P0.0～P0.7，P2.0～P2.5口.要注意對(duì)于時(shí)序的調(diào)整.

電機(jī)的驅(qū)動(dòng)我們使用中斷的方法，脈沖0.5ms跳變一次，1ms為一個(gè)周期，這樣可以更精確地計(jì)算出電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù).使用P3.0來產(chǎn)生脈沖，P3.1用來作為電機(jī)的使能口，P3.2用來調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的方向.

24C08存儲(chǔ)芯片用于掉電以后存儲(chǔ)重要數(shù)據(jù)，在單片機(jī)上通過紐扣電池供電，占用單片機(jī)的P3.4，P3.5口，在本試驗(yàn)中用于存儲(chǔ)平臺(tái)移動(dòng)的距離值.

24C08存儲(chǔ)芯片是用I2C總線進(jìn)行傳輸?shù)?I2C總線采用兩線制，由數(shù)據(jù)線SDA（Synchronous Data Adapter）和時(shí)鐘 線 SCL（Serial Communication Loop）構(gòu)成［6］.在I2C總線上，數(shù)據(jù)是伴隨著時(shí)鐘脈沖，一位一位地傳送的，數(shù)據(jù)位由低到高傳送，每位數(shù)據(jù)占一個(gè)時(shí)鐘脈沖.I2C總線上的在時(shí)鐘線SCL高電平期間，數(shù)據(jù)線SDA的狀態(tài)就表示要傳送的數(shù)據(jù)，高電平為數(shù)據(jù)1，低電平為數(shù)據(jù)0.在數(shù)據(jù)傳送時(shí)，SDA上數(shù)據(jù)的改變?cè)跁r(shí)鐘線為低電平時(shí)完成，而SCL為高電平時(shí)，SDA必須保持穩(wěn)定，否則SDA上的變化會(huì)被當(dāng)作起始或終止信號(hào)而致使數(shù)據(jù)傳輸停止.

2.2.2 驅(qū)動(dòng)器模塊

步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的主要功能為脈沖分配、細(xì)分和功率放大.由于細(xì)分能夠改善控制精度，因此，對(duì)于高精度控制系統(tǒng)來說，驅(qū)動(dòng)器的選擇十分重要.驅(qū)動(dòng)器的選擇由驅(qū)動(dòng)器電流、供電電壓和細(xì)分3個(gè)因素決定.該系統(tǒng)采用TOSHIBA公司的TB6560驅(qū)動(dòng)器.該驅(qū)動(dòng)器工作電流和電壓與步進(jìn)電機(jī)相匹配，最大細(xì)分可達(dá)1／16，滿足高精度控制的要求，是兩相混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的專用驅(qū)動(dòng)器.

2.2.3 步進(jìn)電機(jī)模塊

步進(jìn)電機(jī)以位置定位控制為主要目的.進(jìn)步電機(jī)的選用以提高位置定位精度為主要原則.定位精度主要由步距角決定［7］.由式（1）知，相數(shù)多，步距角小，分辨率高，則位置定位精度提高.

式中：θ為步距角；z為齒數(shù)；m為相數(shù)；k為電機(jī)系數(shù)，與電機(jī)的激勵(lì)方式有關(guān).

以我們?cè)O(shè)計(jì)中用到的步進(jìn)電機(jī)為例，相數(shù)為2相，齒數(shù)為100，電機(jī)系數(shù)定為1，因此步距角為1.8°.

對(duì)于步進(jìn)電機(jī)，細(xì)分設(shè)置未打開時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)一圈需要200步.本實(shí)驗(yàn)使用16細(xì)分，對(duì)于一個(gè)脈沖，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)1／3 200圈.一個(gè)脈沖周期通過定時(shí)器設(shè)定為1ms，因此電機(jī)走一圈需要3.2s.

2.3 軟件設(shè)計(jì)

程序包括復(fù)位、模式選擇和菜單選擇.復(fù)位模式：當(dāng)裝置開啟時(shí)，我們可以選擇讀取當(dāng)前所在的位置或者重置清零.模式選擇：對(duì)于一個(gè)裝置而已，必須要有手動(dòng)和自動(dòng)模式，自動(dòng)用于粗調(diào)，手動(dòng)用于細(xì)微的調(diào)整，所以我們手動(dòng)一次移動(dòng)0.01mm.

程序的流程圖如圖5所示：

圖5 軟件流程圖Fig.5 Software flow pattern

2.3.1 子程序介紹

菜單選擇：首先必須對(duì)自動(dòng)模式進(jìn)行配置，包括細(xì)分和每圈步數(shù).然后我們才可以精確地去完成規(guī)定的步數(shù)值或者位移值.

模式選擇包括手動(dòng)模式和自動(dòng)模式.手動(dòng)模式用以點(diǎn)動(dòng)控制電機(jī)，讓平臺(tái)以0.01mm的距離移動(dòng).自動(dòng)模式用以自己設(shè)置距離或者步數(shù)，使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)的步數(shù)或者距離.

① 手動(dòng)模式：按2進(jìn)入手動(dòng)模式.手動(dòng)模式包括24C08寫操作、顯示、電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的程序.手動(dòng)模式下，按一下左鍵，顯示屏上的數(shù)值加0.01，同時(shí)在24C08中記錄下最新的數(shù)值，以便下一次繼續(xù)讀取.按一下動(dòng)一下，計(jì)數(shù)加1.按右鍵時(shí)，顯示屏數(shù)值減0.01.按下退出鍵直接回到單片機(jī)開始程序.

② 自動(dòng)模式：按下1鍵進(jìn)入自動(dòng)模式，自動(dòng)模式首先進(jìn)入的是一個(gè)菜單選擇模式.可以選擇配置、位移和步進(jìn)模式.配置模式下，我們可以輸入電機(jī)步進(jìn)的每圈步數(shù)以及電機(jī)的細(xì)分設(shè)置，從驅(qū)動(dòng)模塊上設(shè)置細(xì)分.當(dāng)驅(qū)動(dòng)模塊上的細(xì)分設(shè)置改變時(shí)，我們需要同時(shí)在軟件里面設(shè)計(jì)細(xì)分.一般開機(jī)后首先進(jìn)入配置進(jìn)行配置，對(duì)于電機(jī)每圈所轉(zhuǎn)動(dòng)的步數(shù)和細(xì)分進(jìn)行設(shè)計(jì).配置模式包括鍵盤輸入、顯示和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換［8］.配置得到的數(shù)據(jù)將會(huì)傳送到位移和步進(jìn)模式下的顯示欄上.

按3進(jìn)入配置模式，首先設(shè)置每圈走的步數(shù)，此裝置用的電機(jī)設(shè)置為200步1外圈.對(duì)于不同的電機(jī)可以設(shè)置不同的步數(shù)值.經(jīng)過0.5s后進(jìn)入細(xì)分設(shè)置，代表外圈走1步可以在讓它在內(nèi)圈走n步，此裝置設(shè)置為16細(xì)分.細(xì)分越大，則精度越高.

位移模式和步進(jìn)模式主要包括鍵盤輸入、顯示、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng).

位移模式下輸入需要走的距離值，輸入完畢后按下確定鍵，則電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng).如果輸入的值是“＋”的，則表示電機(jī)帶動(dòng)平臺(tái)向左移動(dòng)；輸入的值是“－”的，則電機(jī)帶動(dòng)平臺(tái)向右移動(dòng).期間按下退出鍵時(shí)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，LCD顯示屏停止計(jì)數(shù)［9］.按下退出鍵，返回到程序最開頭.

步進(jìn)模式與位移模式類似，不同的是輸入外圈走的步數(shù)，顯示的還是位移值.

2.3.2 軟件設(shè)計(jì)中遇到的問題及解決方法

在設(shè)計(jì)單片機(jī)控制系統(tǒng)的時(shí)候，遇到過以下的問題：

（1）LCD顯示屏顯示問題：在初次調(diào)試的時(shí)候，顯示屏有可能出現(xiàn)亂碼，或者位置出錯(cuò).

（2）顯示數(shù)值在最后一位差一個(gè)數(shù)值.

（3）初次使用步進(jìn)電機(jī)，使用軟件進(jìn)行計(jì)時(shí)來驅(qū)動(dòng)電機(jī)，難以調(diào)整到精確的數(shù)值，并且會(huì)影響電機(jī)轉(zhuǎn)速.

（4）進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的時(shí)候，由于涉及到電機(jī)正反轉(zhuǎn)的問題，數(shù)據(jù)正負(fù)代表電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，常用的字符和浮點(diǎn)數(shù)的轉(zhuǎn)換函數(shù)無法正常使用.

解決方法：

（1）LCD顯示屏顯示問題：是關(guān)于時(shí)序的問題，需要自行調(diào)試，修改延時(shí)函數(shù)或者加入空指令進(jìn)行調(diào)整.

（2）浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算的時(shí)候最后一位失真的問題，需要加入一定的小數(shù)（如10－6）進(jìn)行修正.

（3）使用定時(shí)器進(jìn)行精確定時(shí)，從而可以更加準(zhǔn)確地進(jìn)行標(biāo)定，而且不會(huì)影響電機(jī)轉(zhuǎn)速.

（4）加入一個(gè)新的字符轉(zhuǎn)換為浮點(diǎn)數(shù)的函數(shù)，加入一個(gè)作為判斷的首位，當(dāng)?shù)谝晃皇菙?shù)字時(shí)，正轉(zhuǎn)，將第一位到最后一位作為一個(gè)完整的浮點(diǎn)數(shù)，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)值；當(dāng)?shù)谝晃皇恰埃睍r(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)，將第二位到最后一位作為一個(gè)完整的浮點(diǎn)數(shù)，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)值.

2.3.3 裝置自檢功能

高精度的標(biāo)定裝置都是帶有自檢功能的.本裝置的軟件設(shè)計(jì)中我們還加入了自檢程序，自檢可以有效地檢測(cè)出裝置的回程誤差.我們采用的方法是在裝置的兩邊各加上一個(gè)限位開關(guān)，當(dāng)需要自檢的時(shí)候，按下自檢的按鈕，電機(jī)會(huì)向左移動(dòng)直到到達(dá)限位開關(guān)所在的位置，軟件置零；然后開始反方向移動(dòng)，移動(dòng)到另一端的限位開關(guān)處，從而記下走過的距離.重新置零，在移動(dòng)到另一端的限位開關(guān)處，記錄下這一個(gè)距離值.比較兩個(gè)距離值，計(jì)算出兩個(gè)值的的差，顯示在12864LCD顯示屏上，從而完成自檢的功能.當(dāng)回差過大的時(shí)候，我們需要重新進(jìn)行調(diào)整，消除誤差，而后才可以繼續(xù)進(jìn)行測(cè)量.

2.4 精度檢定

裝置設(shè)計(jì)完成之后我們需要對(duì)其進(jìn)行檢定，我們?cè)O(shè)計(jì)的裝置預(yù)計(jì)可以達(dá)到0.01mm等級(jí)的精度.然而由于單片機(jī)發(fā)出的脈沖電機(jī)有的時(shí)候無法收到，導(dǎo)致電機(jī)的失步，從而有可能無法達(dá)到精度要求.為此我們進(jìn)行檢定.

我們選用整體檢定法進(jìn)行檢定，使用精度更高的計(jì)量基準(zhǔn)［10］.整體檢定法的優(yōu)點(diǎn)在于簡(jiǎn)便、可靠，并能求得修正值.我們使用高精度的量塊進(jìn)行多次測(cè)量，檢定是否符合精度的要求.

量塊應(yīng)用廣泛，用于檢定和校準(zhǔn)其他量具、測(cè)量?jī)x，相對(duì)測(cè)量時(shí)調(diào)整量具和量?jī)x的零位，以及用于精密機(jī)床的調(diào)整、精密劃線和直接測(cè)量精密零件等.量塊的測(cè)量面非常平整和光潔，用少許壓力推合來，兩塊量塊就能使測(cè)量面緊密接觸并粘合在一起，這種特性稱為研合性.

量塊的尺寸一般是由專門量具廠用多塊組成的盒裝套件供應(yīng).我們選用38塊組的高精度量塊，精度可達(dá)0.005mm.38塊組量塊的參數(shù)如下：

表238 塊組量塊參數(shù)Tab.2 Parameters of 38gauge of block group

為了測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)，我們進(jìn)行多次測(cè)量：在位移模式下輸入數(shù)值：20.52，41.38，80.99，104.18，138.71.分別對(duì)每一個(gè)數(shù)值進(jìn)行檢定，表3是測(cè)量的結(jié)果.

表3 精度檢定表Tab.3 Precision calibration

經(jīng)過測(cè)量，可以發(fā)現(xiàn)我們的測(cè)量裝置可以達(dá)到0.01mm的精度.

3 回差說明

回差，即回程誤差，測(cè)量器具對(duì)于同一個(gè)尺寸進(jìn)行正向和反向測(cè)量時(shí)，由于結(jié)構(gòu)上的原因，其值不可能完全相同，因而造成誤差.對(duì)于電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，來回一次，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的回差誤差是不會(huì)積累的.

在使用本裝置進(jìn)行標(biāo)定的時(shí)候，回程誤差主要是由于電機(jī)輸出軸上連接的滾珠絲杠副之間有間隙導(dǎo)致的.

調(diào)整滾珠絲杠副的間隙與預(yù)緊是消除回程誤差的有效的機(jī)械方法.根據(jù)消除間隙和預(yù)加載荷的方法的不同，又分為單螺母變位導(dǎo)程法和雙螺母預(yù)加載荷法.此外，還可使用零位開關(guān)的硬件法以及軟件置零的軟件法.

單螺母變位導(dǎo)程法：螺母內(nèi)螺旋線為變位導(dǎo)程，靠調(diào)整鋼球大小等措施消除間隙，該方法結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工難度大.雙螺母預(yù)加載荷法：把左右螺母往兩頭撐開，向中間擠緊，左右螺母接觸方向相反，裝在一個(gè)共同的螺母體內(nèi).螺母作為整體與絲杠間處于無間隙或者過盈狀態(tài)，以提高接觸剛度.此方法結(jié)構(gòu)緊湊，調(diào)整方便，應(yīng)用較為廣泛，缺點(diǎn)是精確度不高.雙螺母法中還有一種齒差式消除間隙和預(yù)加載荷法，即左右螺母體上的外齒輪齒數(shù)相差1，與支座上的內(nèi)齒輪相嚙合.為了獲得微小的調(diào)整量，必須將螺母旋至外徑比螺紋小徑略小的光桿上，將兩段外齒輪拉出來，都相對(duì)齒輪同一方向轉(zhuǎn)過一個(gè)或幾個(gè)齒，然后再插入內(nèi)齒圈內(nèi)，則兩個(gè)螺母便產(chǎn)生了相對(duì)轉(zhuǎn)角，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)整間隙的目的.齒差式消除間隙法調(diào)整精確可靠，定位精度高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，目前數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用較廣.另外還可以使用硬件控制的方式，運(yùn)用零位開關(guān)來解決回程誤差.當(dāng)需要保證來回方向都沒有回程誤差時(shí)，要在裝置的兩端都加上零位開關(guān)，使得電機(jī)在變向后先對(duì)準(zhǔn)此方向的零位，再以此為零位測(cè)量運(yùn)動(dòng)的位移.軟件法：在裝置的一端軟件設(shè)置其初始位置為零，到達(dá)另外一端的時(shí)候記下運(yùn)動(dòng)的距離，重新置零，然后反方向運(yùn)行與之前記下的數(shù)值相同的距離，此時(shí)的來回誤差基本為零，從而可以有效消除誤差.此方法與零位開關(guān)的方式類似.

在本裝置中我們使用的是墊片式消除間隙和預(yù)加載荷的方法.調(diào)整墊片的厚度，使螺母產(chǎn)生軸向位移，以消除間隙.墊片式消除間隙法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛性好，適用于精度較高的傳動(dòng)機(jī)構(gòu).

4 結(jié)論

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有良好的人機(jī)界面，在低成本的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一個(gè)精度可達(dá)10微米級(jí)、穩(wěn)定性高的一維標(biāo)定裝置，可以實(shí)現(xiàn)兩種模式運(yùn)作，并且?guī)в袛嚯姳Ｗo(hù)的作用.下一步，我們將對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，之后將用計(jì)算機(jī)通信功能實(shí)現(xiàn)數(shù)值的輸入，可以更加安全可靠，再添加數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，返回單片機(jī)測(cè)出來的數(shù)據(jù)，并在計(jì)算機(jī)上顯示出來.

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