摘 要：光学分度头作为角度检测的重要精密光学仪器之一，用于产品检测时人们往往在一定角度范围内选择特定点进行测量，通过测试数据分析产品是否达到使用要求。在测试过程中，需要人工将手柄旋转到这些点，由于光学分度头精度高，人工旋转时容易旋过，反向间隙处理不好会影响测试精度，使用时人工费时费力，批量生产中往往无法确保产品的按时交付．为解决光学分度头手工旋转效率问题，有必要对光学分度头进行数字化改造。通过分析优化最终选择数控系统加伺服驱动的方式对光学分度头进行改造，并对伺服驱动器、电动机和机械连接机构等进行较为详细透彻的设计。通过数控程序实现了光学分度头的自动旋转，达到了降低制造成本，提高经济效益的目的。
 
      关键词：光学分度头；数字化设计；电动机；驱动器；角度
 
      光学分度头是一种对装夹在其主轴上的工件进行角度分度或角度检测的精密光学仪器，适用于凸轮、齿轮、丝杆及其他不规则零件进行分度或测量其角度值，也可以测量凸轮升程及凸轮几何曲线形状等。测量结果 由ＪＤＥＳ角度 显 示 器 显 示 出 来，显 示的数字为度、分、秒值或度值。某些特殊产品，如对角度、方向检测的传信仪和对产品运行姿态进行检查的姿态传感器等，其精度应在光学分度头上进行测试。由于光学分度头精度高，人工旋转时容易旋过，反向间隙处理不好会影响测试精度，不易消除，
生产测试时费时费力，批量生产中往往无法确保产品的按时交付，因而有必要对光学分度头进行数字化改造设计。
 
      １ 、光学分度头的数字化设计方案选择
 
      对光学分度头测试系统进行认真的研究与分析，结合现有的调试工装和测试手段，应用头脑风暴法提出如下３种 改 进 方 案（见 表１），并进 行 方 案 优劣分析（见表２）。
 
                              表１ 改进方案对照表
     
  
                             表２ 方案优劣分析
     
   
      针对３种改进方案，从下述６个方面进行优劣分析：１）原理可行性（以原理可行为优）；２）精度控制（以精度高为优）；３）难易度（以容易实现为优）；４）通用性（以范围宽为优）；５）驱动能力（以驱动能力大为优）；６）预期效果（以预期效果好为优）。由于这６个方面的重要性程度是不一样的，因此，设定精度控制的权数为５，驱动能力权数为４，原理可行性权数为３，难易度权数为２，通用性权数为１，预期效果权数为４。各项评 价 打 分 最 高 为５分。计 算 公 式 为：总分＝∑原理可行性×权数＋∑控制精度×权数＋∑难易度×权数＋∑通用性×权数＋∑驱动能力×权数＋∑预期效果×权数。通过分析计算，方案３得分最高，即采用数控系统＋伺服驱动为最佳方案。

      ２ 、设计流程和关重要素确定
 
     方案设计流 程 如 图１所 示。根 据 图１，对 实 现目标的关键因素进行认真分析，确定了方案实施的难点在于系统精度的设计，因此，对实施难点分别进行实施策划：电气设计过程通过选择合适的电动机、驱动器和控制系统，确保控制精度达到１ｓ，测试通过程序控制方式来完成，从而提高工作效率；结构设计过程主要通过减少装配精度，通过直连方式来确保精度达到１ｓ。
  
    
  
                              图１ 方案设计流程图

     ３、详细设计
 
     ３．１ 选择最佳驱动电动机、驱动器和系统
   
     １）为达到目标要求，先从最末端的电动机选择开始。力矩采用力矩扳手现场测试来确定，测试结果为１．２５Ｎ·ｍ。电动机分辨率采用理论计算确定：理论计算电动机分辨率要达到１２９６００（分辨率计算采用目标要求达到１ｓ，电动机每转分辨率需达到１／３６０＝０．００２７７７８，电 动 机 编 码 器 脉 冲 数 为３６０／０．００２７７７８＝１２９６００），查看电 动 机 选 型 手 册应选择电动机编码器为绝对编码器才能满足要求。因此，选择电动机型号为 ＭＨＭＡ０５２Ｓ１Ｇ，电动机选择表见表３，电动机选择参数如图２所示。
  
    
  
                                            图２ 驱动与电动机选择参数
  
                                表３ 电动机选择表
      
  
      ２）根据松下驱动器选型手册选择驱动器型号为ＭＣＤＤＴ３５２０。
 
     ３）系统选择。根据驱动器控制接线表，选择成熟的数控系统ＳＫＣ２－ＦＢ系统，该系统具备与松下驱动器连接 的 接 口，同 时 系 统 控 制 精 度 满 足 要 求。驱动器与系统接线图如图３所示。
  

    
  
                      图３ 驱动器与系统接线图
   
     ３．２ 连接结构设计
 
     为保证光学分度头精度，不破坏原有结构，在手柄位置设计了 直 连 轴 套（见 图４），将电 动 机 轴 与 手轮直接连接，电动机与手轮连接设计了电动机安装座（见图５）。
  

      
  
                图４ 直连轴套 　　　　　图５ 电动机安装座
   
      ３．３ 系统集成
 
      将电动机装配到连接机构上，拆下光学分度头手柄，然后将连接机构与其连接，即完成系统与光线分度头 的 连 接；再 借 用 现 有 ＳＫＣ２－ＦＢ 数控 系 统，将伺服驱动器、控制系统和变压器集成到控制柜中，通过外接控制电动缆连接电机与控制柜，实现系统集成［１］。
 
  
 
     ４、 结语
   
      通过对光学分度头的数字化改造，并对各产品进行编程测试，运用系统段停等功能设置各检测点，满足了对产品精度测试的要求，同时达到了降低制造成本、提高经济效益的目的。