柱2安裝于標(biāo)準(zhǔn)棒3與主 軸1之間的，連接定位柱2的第一端（即圖1中的上端）與主軸1連接，連接定位柱2的第 二端（即圖1中的下端）與標(biāo)準(zhǔn)棒3的第一端（即圖1中的上端）連接，位移傳感器4用 于檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)棒3的位移，位移傳感器4的信號(hào)輸出端和光柵編碼器13的Z脈沖信號(hào)輸出端 分別通過(guò)信號(hào)電纜5與數(shù)據(jù)采集器6的信號(hào)輸入端連接，數(shù)據(jù)采集器6的信號(hào)輸出端與信 號(hào)調(diào)理器7的信號(hào)輸入端連接，信號(hào)調(diào)理器7的信號(hào)輸出端與上位機(jī)8的信號(hào)輸入端連接； 如圖2、圖3和圖4所示，連接定位柱2的第二端端面為平面且在其圓周上設(shè)有兩個(gè)以連接 定位柱2的中心線為對(duì)稱軸對(duì)稱的連接定位柱刻度線，即0°連接定位柱刻度線9和180° 連接定位柱刻度線10,標(biāo)準(zhǔn)棒3的第一端端面為平面且在其圓周上設(shè)有兩個(gè)以標(biāo)準(zhǔn)棒3的 中心線為對(duì)稱軸對(duì)稱的標(biāo)準(zhǔn)棒刻度線，即0°標(biāo)準(zhǔn)棒刻度線11和180°標(biāo)準(zhǔn)棒刻度線12 ; 四個(gè)位移傳感器4的測(cè)量端均勻分布于標(biāo)準(zhǔn)棒3圓周外的虛擬圓周上。上述連接定位柱刻 度線和標(biāo)準(zhǔn)棒刻度線還可以分別設(shè)于連接定位柱2的第二端端面的虛擬圓周上和的標(biāo)準(zhǔn) 棒3的第一端端面的虛擬圓周上，具體根據(jù)連接定位柱2與標(biāo)準(zhǔn)棒3之間的直徑差而定，以 對(duì)應(yīng)的連接定位柱刻度線和標(biāo)準(zhǔn)棒刻度線之間的間距足夠小或直接部分重疊、便于對(duì)齊為 原則，具體而言，連接定位柱標(biāo)記和標(biāo)準(zhǔn)棒標(biāo)記的寬度均小于1_，且連接定位柱標(biāo)記和對(duì) 應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)棒標(biāo)記在相互對(duì)準(zhǔn)時(shí)其重疊寬度不小于〇. 5mm。說(shuō)明，圖3、圖4、圖5和圖6中的 標(biāo)準(zhǔn)棒3的直徑相對(duì)于連接定位柱2的直徑的比例均大于圖1，是為了便于顯示連接定位柱 刻度線和標(biāo)準(zhǔn)棒刻度線之間的對(duì)齊關(guān)系，實(shí)際應(yīng)用中，如果標(biāo)準(zhǔn)棒3的直徑遠(yuǎn)小于連接定 位柱2的直徑，則可以通過(guò)在連接定位柱2的第二端端面的虛擬圓周上設(shè)置連接定位柱刻 度線的方式來(lái)縮小對(duì)應(yīng)的連接定位柱刻度線和標(biāo)準(zhǔn)棒刻度線之間的間距，達(dá)到便于對(duì)齊的 目的。
[0034] 結(jié)合圖1-圖5,本發(fā)明所述成套回轉(zhuǎn)裝備主軸動(dòng)態(tài)回轉(zhuǎn)誤差的測(cè)量裝置采用的測(cè) 量方法，包括以下步驟：
[0035] (1)首先將連接定位柱2連接于標(biāo)準(zhǔn)棒3與主軸1之間，0°連接定位柱刻度線9 和180°連接定位柱刻度線10分別與0°標(biāo)準(zhǔn)棒刻度線11和180°標(biāo)準(zhǔn)棒刻度線12對(duì)齊 重合，通過(guò)千分表調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)棒3的安裝偏心，使其偏心量小于設(shè)定值；
[0036] (2)安裝好四個(gè)位移傳感器4并使其與標(biāo)準(zhǔn)棒3的圓周外表面保持一定間距，調(diào)節(jié) 位移傳感器4的測(cè)量端與標(biāo)準(zhǔn)棒3的圓周外表面之間的間距到合適位置，該間距必須小于 位移傳感器的量程，優(yōu)選為位移傳感器量程的一半；
[0037] (3)設(shè)主軸1回轉(zhuǎn)一周的位移傳感器4采樣點(diǎn)數(shù)為N，驅(qū)動(dòng)主軸1旋轉(zhuǎn)，通過(guò)光柵 編碼器13的Z信號(hào)進(jìn)行位移傳感器4的采集觸發(fā)，四個(gè)位移傳感器4分別采樣輸出η個(gè)值 并分別依次記為 SA11*"SAln、SAfSA2n，S a31 …SA3n和 Sa41 …SA4n，其中，η > N，SA11*"SAln組成數(shù) 組SA1，SA21··· SA2n組成數(shù)組S A2, SA31··· SA3n組成數(shù)組S A3, SA41··· SA4n組成數(shù)組S A4;并將位移傳感 器4初始采樣起始點(diǎn)對(duì)應(yīng)的傳感器敏感軸方向作為測(cè)量坐標(biāo)系的x軸；
[0038] (4)主軸1停止旋轉(zhuǎn)，連接定位柱2不動(dòng)，將標(biāo)準(zhǔn)棒3在原來(lái)的安裝位置旋轉(zhuǎn)180° 后與連接定位柱1重新連接，此時(shí)兩個(gè)連接定位柱標(biāo)記和兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)棒標(biāo)記變化對(duì)應(yīng)關(guān)系后 分別對(duì)齊重合；重新驅(qū)動(dòng)主軸1旋轉(zhuǎn)，通過(guò)光柵編碼器13的Z信號(hào)進(jìn)行位移傳感器4的采 集觸發(fā)，四個(gè)位移傳感器4分別米樣輸出η個(gè)值并分別依次記為SB11*"SBln、SB21~S B2n，Sb31… SB3n和 SB41*"SB4n，其中，SB11*"SBln組成數(shù)組 SB1，SB21*"SB2n組成數(shù)組 SB2, SB31*"SB3n組成數(shù)組 3即，441"4咖組成數(shù)組384;
[0039] (5)將SA1、SA2、SA3、S A4、SB1、SB2、SB3、Sb4通過(guò)傅里葉變換消除信號(hào)的一階諧波分量 即標(biāo)準(zhǔn)棒的安裝偏心誤差；
[0040] (6)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)棒3的圓度誤差為r(i)，主軸1的徑向回轉(zhuǎn)誤差為e(i)，主軸1的徑向 回轉(zhuǎn)誤差為：
[0045] 其中，SA1 (i)、SA2 (i)、SA3 (i)、SA4(i)、SB1 (i)、SB2 (i) SB3 (i)、SB4(i)分別表示各數(shù)組 中的對(duì)應(yīng)的第i個(gè)數(shù)值。
[0046] 上述計(jì)算過(guò)程通過(guò)上位機(jī)內(nèi)的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0047] 上述實(shí)施例只是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不是對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的限制，只要是 不經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性勞動(dòng)即可在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案，均應(yīng)視為落入本發(fā)明專利 的權(quán)利保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種成套回轉(zhuǎn)裝備主軸動(dòng)態(tài)回轉(zhuǎn)誤差的測(cè)量裝置，包括光柵編碼器、標(biāo)準(zhǔn)棒、位移傳 感器、數(shù)據(jù)采集器、信號(hào)調(diào)理器和上位機(jī)，所述標(biāo)準(zhǔn)棒用于與所述主軸連接并同步旋轉(zhuǎn)，所 述光柵編碼器用于檢測(cè)所述主軸的轉(zhuǎn)速并輸出Z脈沖信號(hào)，所述位移傳感器用于檢測(cè)所述 標(biāo)準(zhǔn)棒的位移，所述位移傳感器的信號(hào)輸出端和所述光柵編碼器的Z脈沖信號(hào)輸出端分別 與所述數(shù)據(jù)采集器的信號(hào)輸入端連接，所述數(shù)據(jù)采集器的信號(hào)輸出端與所述信號(hào)調(diào)理器的 信號(hào)輸入端連接，所述信號(hào)調(diào)理器的信號(hào)輸出端與所述上位機(jī)的信號(hào)輸入端連接；其特征 在于：所述測(cè)量裝置還包括安裝于所述標(biāo)準(zhǔn)棒與所述主軸之間的連接定位柱，所述連接定 位柱的第一端與所述主軸連接，所述連接定位柱的第二端與所述標(biāo)準(zhǔn)棒的第一端連接，所 述連接定位柱的第二端端面為平面且在其圓周或虛擬圓周上設(shè)有兩個(gè)以所述連接定位柱 的中心線為對(duì)稱軸對(duì)稱的連接定位柱標(biāo)記，所述標(biāo)準(zhǔn)棒的第一端端面為平面且在其圓周或 虛擬圓周上設(shè)有兩個(gè)以所述標(biāo)準(zhǔn)棒的中心線為對(duì)稱軸對(duì)稱的標(biāo)準(zhǔn)棒標(biāo)記；四個(gè)所述位移傳 感器的測(cè)量端均勻分布于所述標(biāo)準(zhǔn)棒圓周外的虛擬圓周上。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的成套回轉(zhuǎn)裝備主軸動(dòng)態(tài)回轉(zhuǎn)誤差的測(cè)量裝置，其特征在于： 所述連接定位柱標(biāo)記和所述標(biāo)準(zhǔn)棒標(biāo)記的寬度均小于1_，且所述連接定位柱標(biāo)記和對(duì)應(yīng) 的所述標(biāo)準(zhǔn)棒標(biāo)記在相互對(duì)準(zhǔn)時(shí)其重疊寬度不小于〇. 5_。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的成套回轉(zhuǎn)裝備主軸動(dòng)態(tài)回轉(zhuǎn)誤差的測(cè)量裝置，其特征在 于：所述連接定位柱標(biāo)記和所述標(biāo)準(zhǔn)棒標(biāo)記均為刻度線標(biāo)記。4. 一種如權(quán)利要求1或2中任何一項(xiàng)所述的成套回轉(zhuǎn)裝備主軸動(dòng)態(tài)回轉(zhuǎn)誤差的測(cè)量裝 置采用的測(cè)量方法，其特征在于：包括以下步驟： (1) 首先將連接定位柱連接于標(biāo)準(zhǔn)棒與主軸之間，兩個(gè)連接定位柱標(biāo)記和兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)棒 標(biāo)記分別對(duì)齊重合，通過(guò)千分表調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)棒的安裝偏心，使其偏心量小于設(shè)定值； (2) 安裝好四個(gè)位移傳感器并使其與標(biāo)準(zhǔn)棒的圓周外表面保持一定間距，調(diào)節(jié)位移傳 感器的測(cè)量端與標(biāo)準(zhǔn)棒的圓周外表面之間的間距到合適位置，該間距必須小于位移傳感器 的量程； (3) 設(shè)主軸回轉(zhuǎn)一周的位移傳感器采樣點(diǎn)數(shù)為N，驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，通過(guò)光柵編碼器的 Z信號(hào)進(jìn)行位移傳感器的采集觸發(fā)，四個(gè)位移傳感器分別采樣輸出n個(gè)值并分別依次記為 Saii..*S；un、Sa21 …SA2n，Sa31 …SA3n和SA41 …SA4n，其中，n〉N，Saii…Sa1i^JI成數(shù)組SA1，Sa21 …SA2n 組成數(shù)組SA2,Sa31…SA3n組成數(shù)組SA3,Sa41…SA4n組成數(shù)組SA4;并將位移傳感器初始采樣起始 點(diǎn)對(duì)應(yīng)的傳感器敏感軸方向作為測(cè)量坐標(biāo)系的X軸； (4) 主軸停止旋轉(zhuǎn)，連接定位柱不動(dòng)，將標(biāo)準(zhǔn)棒在原來(lái)的安裝位置旋轉(zhuǎn)180°后與連接 定位柱重新連接，此時(shí)兩個(gè)連接定位柱標(biāo)記和兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)棒標(biāo)記變化對(duì)應(yīng)關(guān)系后分別對(duì)齊重 合；重新驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，通過(guò)光柵編碼器的Z信號(hào)進(jìn)行位移傳感器的采集觸發(fā)，四個(gè)位移傳 感器分別米樣輸出n個(gè)值并分別依次記為Sbii*"SBln、SBfSB2n，SBfSb3i^PS組…SB4n，其中， 411一、組成數(shù)組381; 2廣5跑組成數(shù)組382，$3廣、組成數(shù)組383,4 4廣、組成數(shù)組 SB4; (5) 將SA1、SA2、SA3、SA4、SB1、SB2、SB3、Sb4通過(guò)傅里葉變換消除信號(hào)的一階諧波分量即標(biāo) 準(zhǔn)棒的安裝偏心誤差； (6) 設(shè)標(biāo)準(zhǔn)棒的圓度誤差為r(i)，主軸的徑向回轉(zhuǎn)誤差為e(i)，主軸的徑向回轉(zhuǎn)誤差 為：其中，SA1(i)、SA2(i)、SA3(i)、SA4(i)、SB1(i)、SB2(i)SB3(i)、SB4(i)分別表示各數(shù)組中的 對(duì)應(yīng)的第i個(gè)數(shù)值。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的成套回轉(zhuǎn)裝備主軸動(dòng)態(tài)回轉(zhuǎn)誤差的測(cè)量裝置采用的測(cè)量方 法，其特征在于：所述步驟（2)中，四個(gè)位移傳感器與標(biāo)準(zhǔn)棒的圓周外表面之間的間距為位 移傳感器量程的一半。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種成套回轉(zhuǎn)裝備主軸動(dòng)態(tài)回轉(zhuǎn)誤差的測(cè)量裝置，連接定位柱安裝于標(biāo)準(zhǔn)棒與主軸之間，四個(gè)位移傳感器的測(cè)量端分別置于標(biāo)準(zhǔn)棒的圓周外并用于檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)棒的位移，位移傳感器的信號(hào)輸出端依次與數(shù)據(jù)采集器、信號(hào)調(diào)理器和上位機(jī)連接，互連的連接定位柱端面與標(biāo)準(zhǔn)棒端面上分別設(shè)有兩個(gè)對(duì)稱的標(biāo)記。本發(fā)明還公開(kāi)了一種成套回轉(zhuǎn)裝備主軸動(dòng)態(tài)回轉(zhuǎn)誤差的測(cè)量方法，包括：旋轉(zhuǎn)主軸，位移傳感器記數(shù)；將標(biāo)準(zhǔn)棒旋轉(zhuǎn)180°后，再旋轉(zhuǎn)主軸，位移傳感器記數(shù)；將數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉變換；依據(jù)上述數(shù)據(jù)計(jì)算主軸的徑向回轉(zhuǎn)誤差。本發(fā)明將反轉(zhuǎn)法誤差分離技術(shù)改進(jìn)用于成套裝備的主軸動(dòng)態(tài)回轉(zhuǎn)誤差測(cè)量，顯著提高了測(cè)量精度，適于推廣應(yīng)用。
【IPC分類】G01B21/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105043317
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510290492
【發(fā)明人】凌明祥, 周繼昆, 李思宗, 陽(yáng)紅, 劉信恩, 莫軍, 張 榮, 尹益輝
【申請(qǐng)人】中國(guó)工程物理研究院總體工程研究所
【公開(kāi)日】2015年11月11日
【申請(qǐng)日】2015年5月29日