回轉(zhuǎn)誤差測量新方法的研究.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床導(dǎo)軌、軸承等機械構(gòu)件，目前使用空氣慣性動力主軸加工所達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70年代末，美國密執(zhí)根大學(xué)吳賢銘教授提出了通過在線誤差檢測和動態(tài)補償來提高機床精度的思想，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)誤差指實際回轉(zhuǎn)

2、軸線相對于理論回轉(zhuǎn)軸線的漂移，一般的表現(xiàn)形式有：徑向跳動、軸向跳動和角度擺動等。傳統(tǒng)的回轉(zhuǎn)誤差測量方法是基于60年代末日本學(xué)者大園成大提出的三點法測量原理，其關(guān)鍵技術(shù)集中在誤差分離技術(shù)(EST：error separation techniques)，同時，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)展了四點法、二點法、五點法等。測量方法一般是用電容或電感渦流傳感器對安裝在主軸上的標(biāo)準(zhǔn)球進行單點或多點測量，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。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)的測量方法瓶頸問題接近飽和。同時，多傳感器測量頭不一致性問題、模擬信號不利于計算機后續(xù)處理等因素，都制約了傳統(tǒng)測量方法的進一步發(fā)展。 本文提出一種直接的測量回轉(zhuǎn)誤差的方法，是由CCD圖像

4、信息傳感器、光學(xué)系統(tǒng)、信號采集與處理構(gòu)成的光電非接觸式測量系統(tǒng)，可避免傳統(tǒng)測量方法中必要的誤差分離，且提供的數(shù)字信號便于后續(xù)計算機處理和在線誤差補償。主要內(nèi)容有：選取不同特征的實驗跟蹤標(biāo)靶、提出相應(yīng)的數(shù)字圖像處理方案、誤差分析等。采用浮點數(shù)得到業(yè)像素位置精度的同時，可利用標(biāo)靶幾何輪廓特征獲得特定方向角內(nèi)的運動信息，為進一步研究回轉(zhuǎn)軸運動提供了更為豐富的數(shù)據(jù)。 本文所述光電檢測系統(tǒng)實驗在DQR-1型圓度儀空氣靜壓慣性主軸上開展，回