回轉(zhuǎn)誤差測(cè)量新方法的研究.pdf

1、超精密加工技術(shù)作為制造技術(shù)的前沿，是發(fā)展極端技術(shù)的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的提高加工精度的方法是采用高精度的機(jī)床導(dǎo)軌、軸承等機(jī)械構(gòu)件，目前使用空氣慣性動(dòng)力主軸加工所達(dá)到的形狀精度仍然不能滿足納米加工的要求，且穩(wěn)定性較差。20世紀(jì)70年代末，美國(guó)密執(zhí)根大學(xué)吳賢銘教授提出了通過在線誤差檢測(cè)和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償來提高機(jī)床精度的思想，避免了提高系統(tǒng)硬件精度所帶來的高成本，為探索獲取高精度加工技術(shù)提供了新思路，成為現(xiàn)代精密加工技術(shù)的發(fā)展方向。 回轉(zhuǎn)誤差指實(shí)際回轉(zhuǎn)

2、軸線相對(duì)于理論回轉(zhuǎn)軸線的漂移，一般的表現(xiàn)形式有：徑向跳動(dòng)、軸向跳動(dòng)和角度擺動(dòng)等。傳統(tǒng)的回轉(zhuǎn)誤差測(cè)量方法是基于60年代末日本學(xué)者大園成大提出的三點(diǎn)法測(cè)量原理，其關(guān)鍵技術(shù)集中在誤差分離技術(shù)(EST：error separation techniques)，同時(shí)，依據(jù)空間限制和獲取信息精度的要求在此基礎(chǔ)上發(fā)展了四點(diǎn)法、二點(diǎn)法、五點(diǎn)法等。測(cè)量方法一般是用電容或電感渦流傳感器對(duì)安裝在主軸上的標(biāo)準(zhǔn)球進(jìn)行單點(diǎn)或多點(diǎn)測(cè)量，采集的信息(電感/電容改變量)

3、主要包含主軸徑向回轉(zhuǎn)誤差、標(biāo)準(zhǔn)球的安裝偏心和標(biāo)準(zhǔn)球/棒的形狀誤差三項(xiàng)。由于在誤差分離求解過程中采用了離散傅立葉變換，將同轉(zhuǎn)誤差測(cè)量精度歸結(jié)為如何減少諧波加權(quán)函數(shù)的諧波抑制問題上，因此在原理上存在一定的精度損失。隨著誤差分離技術(shù)的口臻完善，解決傳統(tǒng)的測(cè)量方法瓶頸問題接近飽和。同時(shí)，多傳感器測(cè)量頭不一致性問題、模擬信號(hào)不利于計(jì)算機(jī)后續(xù)處理等因素，都制約了傳統(tǒng)測(cè)量方法的進(jìn)一步發(fā)展。 本文提出一種直接的測(cè)量回轉(zhuǎn)誤差的方法，是由CCD圖像

4、信息傳感器、光學(xué)系統(tǒng)、信號(hào)采集與處理構(gòu)成的光電非接觸式測(cè)量系統(tǒng)，可避免傳統(tǒng)測(cè)量方法中必要的誤差分離，且提供的數(shù)字信號(hào)便于后續(xù)計(jì)算機(jī)處理和在線誤差補(bǔ)償。主要內(nèi)容有：選取不同特征的實(shí)驗(yàn)跟蹤標(biāo)靶、提出相應(yīng)的數(shù)字圖像處理方案、誤差分析等。采用浮點(diǎn)數(shù)得到業(yè)像素位置精度的同時(shí)，可利用標(biāo)靶幾何輪廓特征獲得特定方向角內(nèi)的運(yùn)動(dòng)信息，為進(jìn)一步研究回轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)提供了更為豐富的數(shù)據(jù)。 本文所述光電檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)在DQR-1型圓度儀空氣靜壓慣性主軸上開展，回