[發(fā)明專利]一種數(shù)控機床回轉(zhuǎn)工作臺誤差測量與分離的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210203191.2
• 申請日: 2012-06-19
• 公開（公告）號: CN102744648A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發(fā)明（設計）人: 林京;王琇峰;李勇;雷亞國;廖與禾;曹軍義;王琳
• 申請（專利權）人: 西安瑞特快速制造工程研究有限公司
• 主分類號: B23Q17/00
• 分類號: B23Q17/00
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權代理事務所 61215
• 代理人: 賀建斌

1.一種數(shù)控機床回轉(zhuǎn)工作臺誤差測量與分離的方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步，在工作臺面（1）中心裝夾一個半徑為工作臺面半徑1/3、表面粗糙度高于6級精度的金屬圓環(huán)（2）作為渦流傳感器的測量參照，垂直于金屬圓環(huán)（2）環(huán)面安裝第一電渦流傳感器（3）、第二電渦流傳感器（4）和第三電渦流傳感器（5），三個電渦流傳感器不在同一直線上，測量并記三個電渦流傳感器的空間坐標按傳感器編號分別為(x₁,y₁,z₁¹)、(x₂,y₂,z₂¹)和(x₃,y₃,z₃¹)，同時，在金屬圓環(huán)（2）的外圈布置鍵相傳感器（6），并將第一電渦流傳感器（3）、第二電渦流傳感器（4）、第三電渦流傳感器（5）和鍵相傳感器（6）的輸出接入數(shù)據(jù)采集設備（7）；

第二步，以工作臺面（1）中心為原點建立空間笛卡爾坐標系X-Y-Z，則工作臺在理想工作狀態(tài)下時的臺面為X-Y平面，其平面方程為z＝0，法向量為任意時刻工作臺的運動誤差用沿Z軸的竄動量d(ω)和實際工作臺面與理想工作臺面的夾角θ(ω)及其偏擺角θ的方位角α(ω)來描述，其中，α(ω)是正偏擺角水平投影線與X軸的夾角；

第三步，在工作臺轉(zhuǎn)速為10r/min時測試第一電渦流傳感器（3）、第二電渦流傳感器（4）、第三電渦流傳感器（5）輸出的時域信號分別記為和并將其作為由金屬圓環(huán)（2）表面誤差導致的測量誤差；在工作臺轉(zhuǎn)速為待測轉(zhuǎn)速時測試第一電渦流傳感器（3）、第二電渦流傳感器（4）、第三電渦流傳感器（5）輸出的時域信號分別記為s₁(t)、s₂(t)和s₃(t)；

第四步，將第三步所得到的等時間間隔的時域信號s₁(t)、s₂(t)和s₃(t)轉(zhuǎn)化為等角度間隔的角域信號和則由工作臺實際運動誤差所導致的工作臺面1與三只電渦流傳感器的距離波動信號為；

z1(ω)=s1a(ω)-s1a0(ω)z2(ω)=s2a(ω)-s2a0(ω)z3(ω)=s3a(ω)-s3a0(ω)---(1)]]>

其中：z₁(ω)-由工作臺實際運動誤差所導致的工作臺面（1）與第一電渦流傳感器（3）的距離波動信號；

z₂(ω)-由工作臺實際運動誤差所導致的工作臺面（1）與第二電渦流傳感器（4）的距離波動信號；

z₃(ω)-由工作臺實際運動誤差所導致的工作臺面（1）與第三電渦流傳感器（5）的距離波動信號；

由于第一電渦流傳感器（3）、第二電渦流傳感器（4）和第三電渦流傳感器（5）的X與Y坐標在測試時始終沒有改變，故三只電渦流傳感器的X與Y坐標在任一時刻都可以用第一步測量得到的(x₁,y₁)，(x₂,y₂)和(x₃,y₃)表示，將其表示為等角度間隔的角域信號(x₁(ω),y₁(ω))，(x₂(ω),y₂(ω))和(x₃(ω),y₃(ω))，則工作臺工作時，任一時刻工作臺面（1）實際平面位置由點序列(x₁(ω),y₁(ω),z₁(ω))、(x₂(ω),y₂(ω),z₂(ω))和(x₃(ω),y₃(ω),z₃(ω))確定；

第五步，將由第四步所得三個點序列信號(x₁(ω),y₁(ω),z₁(ω))、(x₂(ω),y₂(ω),z₂(ω))和(x₃(ω),y₃(ω),z₃(ω))中的各點帶入式(2)

Ax+By+z=D????????????(2)

得到線性方程組

Ax1(ω)+By1(ω)+z1(ω)=DAx2(ω)+By2(ω)+z2(ω)=DAx3(ω)+By3(ω)+z3(ω)=D---(3)]]>

其中，A、B、D為工作臺工作時臺面實際平面位置方程待求參數(shù)，解線性方程組得

A=y1(ω)[z2(ω)-z3(ω)]+y2(ω)[z3(ω)-z1(ω)]+y3(ω)[z1(ω)-z2(ω)]x1(ω)[y2(ω)-y3(ω)]+x2(ω)[y3(ω)-y1(ω)]+x3(ω)[y1(ω)-y2(ω)]B=-x1(ω)[z2(ω)-z3(ω)]+x2(ω)[z3(ω)-z1(ω)]+x3(ω)[z1(ω)-z2(ω)]x1(ω)[y2(ω)-y3(ω)]+x2(ω)[y3(ω)-y1(ω)]+x3(ω)[y1(ω)-y2(ω)]D=x1(ω)[y2(ω)z3(ω)-y3(ω)z2(ω)]+x2(ω)[y3(ω)z1(ω)-y1(ω)z3(ω)]+x3(ω)[y1(ω)z2(ω)-y2(ω)z1(ω)]x1(ω)[y2(ω)-y3(ω)]+x2(ω)[y3(ω)-y1(ω)]+x3(ω)[y1(ω)-y2(ω)]---(4)]]>

將由式(4)所得的參數(shù)A、B、D代入式(2)即可得到任一時刻工作臺面（1）的實際平面方程；

第六步，由第五步得到的實際平面方程得到其法向量為則偏擺角θ(ω)，即理想工作臺面與實際工作臺面（1）法向量與之間的夾角，由式(5)計算

第七步，設工作臺面（1）的法向量在X-Y平面上的投影向量的反向量為由向量計算可知則方位角α(ω)為與X軸的夾角，由式(6)計算，取逆時針方向為正，α(ω)的取值范圍為-π~π，

α(ω)=(-1)2sgn(B)-(-1)|sgn(B)|+14arccos-AA2+B2---(6)]]>

其中，y=sgn(x)為符號函數(shù)；

第八步，將x=y=0代入由第五步所得的工作臺工作時工作臺面1實際平面方程式(2)得到z=D,則D即是工作臺沿Z軸的竄動量d(ω)，當考慮工作臺面（1）厚度時，工作臺沿Z軸的竄動量d(ω)由式(7)修正

d(ω)＝D+h(1-1/cosθ(ω))????????????????(7)

其中，h-為工作臺臺面厚度。