CN101036973A - 高精度轧辊磨床轧辊圆度及辊形误差在线测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高精度辊磨床轧辊圆度及辊形误差在线测量装置及方法。能将轧辊安装偏心、机床主轴误差和机床导轨误差用两点误差分离法分离掉，从而大大提高了轧辊的测量精度。测量轧辊直径时，通过该测量装置可以实现一次标定多次测量。本发明的优点是：提出了具有两点误差分离的测量装置，用该装置测量的数据计算简单，轧辊的测量精度有了较大的提高，轧辊测量效率也有了提高。当在该装置上安装一个涡流探伤传感器22(D)还能实现轧辊表面质量的在线监测。

Description

高精度轧辊磨床轧辊圆度及辊形误差在线测量装置及方法

技术领域

本发明涉及一种在数控轧辊磨床上实现轧辊圆度及轧辊辊形在线测量的装置，能将轧辊安装偏心、机床主轴运动误差和机床导轨误差用两点误差分离法分离掉，从而大大提高了轧辊的测量精度。测量轧辊直径时，通过该测量装置可以实现一次标定多次测量。

背景技术

随着冶金钢铁及汽车行业的迅猛发展，对金属板材的精度要求越来越高。为了能压制出高精度的板材，轧辊的质量就显得优为重要。其中轧辊的圆度、辊形精度及轧辊的表面质量是决定板材精度的最主要因素，而轧辊的最终质量是由轧辊磨床所决定的，所以数控轧辊磨床测量精度的高低也起着很重要的作用。传统数控轧辊磨床测量装置测量圆度时，将轧辊的安装偏心和机床的主轴运动误差与轧辊的圆度误差混合在一起，在测量轧辊辊形误差时，将机床的导轨误差与轧辊辊形误差混合在一起。现在这些传统的轧辊测量装置不具有将机床系统误差与轧辊的圆度误差和轧辊的辊形误差分离的功能。随着人们对轧辊高精度、高效率的追求，对被加工轧辊实施在线测量，并能够将轧辊圆度误差及轧辊的辊形误差和机床系统误差进行分离，不仅能够提高测量精度，而且分离后的数据还可以用于数控加工的补偿控制，有利于提高轧辊的加工精度和效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高精度轧辊磨床轧辊圆度和辊形误差在线测量装置及方法，能在线测量轧辊圆度误差和机床主轴运动误差，并能将轧辊误差和辊形误差与机床系统误差进行分离，从而提高测量精度，并可将分离后的数据用于数控加工的补偿控制，有利于提高轧辊的加工精度和效率。

为达到上述目的，本发明的构思是：在轧辊磨削时或轧辊转动时，通过固定在测量架上两个位移传感器与轧辊表面圆做相对运动，获取轧辊某横截面表面的冗余信息，并建立动态两点圆度误差分离方程，实现对轧辊圆度和机床主轴运动误差在线测量。测量轧辊辊形误差和机床导轨(测量架导轨)误差的方法，是在轧辊固定不动时，通过平行的两位移传感器沿轧辊表面素线做相对运动，获取轧辊素线的冗余信息，并建立动态两点直线度误差分离方程，实现对轧辊辊形误差和机床导轨(测量架导轨)误差在线测量。测量轧辊直径时，通过该测量装置可以实现一次标定多次测量。

根据上述的发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种高精度轧辊磨床轧辊圆度及辊形误差在线测量装置，包括安装于轧辊中心架上的轧辊、安装在拖板上的砂轮架和测量架，其特征在于：

i.所述的测量架固定连接一根横梁，横梁与一根固定于砂轮架上的支柱铰连；一个液压升降调节器的油缸与砂轮架铰连，而其活塞杆外端与横梁铰连；

ii.所述的测量架上通过两个高精度轴承支撑一根左右旋高精度滚珠丝杠，该滚珠丝杠上旋配一个左旋滚珠螺母和一个右旋滚珠螺母，左旋滚珠螺母与一个左测量爪固定连接，右旋滚珠螺母与一个右测量爪固定连接，左右测量爪与固定安装在测量架而平行于左右旋高精滚珠丝杠的一根圆柱导杆滑动配合；该滚珠丝杠的一端连接一个伺服电机的输出轴；

iii.所述的测量架上装有光栅尺，所述的右测量爪上装有光栅读数头；

iv.所述的左右测量爪的下端装有测量传感头抵触轧辊。

在上述的测量装置中，所述的左测量爪下端有两个测量传感头：一个是光栅位移传感器(A)，另一个涡流探伤传感器(D)；所述的右测量爪下端有两个测量传感头，均为光栅位移传感器(B、C)。

在上述的测量装置中，所述的左右旋高精度滚珠丝杠的中部和右端部分别装有限位开关。

一种高精度轧辊磨床轧辊圆度及辊形误差在线测量方法，采用上述的测量装置进行测量，其特征在于在根据轧辊磨削时或轧辊转动时，通过固定在测量架上的两个位移传感器与轧辊表面圆作相对运动，获取轧辊某截面表面的冗余信息，并建立动态两点圆度误差分离方程，实现对轧辊圆度和机床主轴运动误差的在线测量；在轧辊固定不动时，通过平行的两位移传感器沿轧辊表面素线作相对运动，获取轧辊素线的冗余信息，并建立动态两点直线度误差分离方程，实现对轧辊误差和机床导轨误差在线测量。

上述的测量方法的具体操作步骤如下：

(1)分别对两个位移传感器A、B采集信号进行名权后求和，得出动态两点圆度误差测量值，其公式为：

H(θ)＝k₁h(θ)+k₃h(θ+α+β)

θ：为第n个测量点的转角，θ＝nΔθ＝n2π/N，n＝0，1，2.....N-1(以下同)；

N：为每周等角采样点数；

k₁、k₃：分别为上下传感器A、B的加权系数；

H(θ)：A、B两个传感器的信号和；

h(θ)：为第n个测量点处传感器A的圆度误差；

h(θ+α+β)：为第n个测量点处传感器B的圆度误差；

α+β：为下传感器A与上传感器B之间安装夹角，α取90°，β＝180-α-γ；

γ：为位移传感器B的安装角度，是经验角度取值参考表1，在设计时必须先给定具体的值，γ＝180°-(α+β)；

(2)根据上述α、β可求解出加权系数k₁＝1；k₃＝sinα/sinβ≈1；

(3)根据上述α、β可求解出q＝αN/2π，p＝βN/2π式中，计算l₁＝q+p；p、q：为中间参数，由公式计算所得取整数，q＝αN/2π，p＝βN/2π；l₁：为中间参数，由公式计算所得，l₁＝q+p；

(4)设定初始值h(0)的值为0，根据前几步得出的递推公式h(n+l₁)＝H(n)-h(n)，通过计算机编程递推算出N个测量点的圆度误差值；最后求解出圆度误差序列；

h(n)：表示圆度误差序列；

H(n)：n点处的A、B两个传感器的信号和；

(5)通过N个圆度误差序列值代入公式(1)，通过计算机编程利用递推法，求出机床主轴旋转误差序列如下：

δx(n)＝h(n)-H_A(n)

δy(n)＝-h(n+l₁)

δ_x(n)，δ_y(n)：表示主轴回转误差在直角坐标系中X，Y两个方向投影的离散序列；

H_A(n)：传感器A的输出值序列；

(6)建立递推初始条件，设δ(0)＝0，s(0)＝0；

δ(i)：为测量点i处导轨误差在X轴上的分量，其中δ(0)为测量初始点的导轨误差在X轴上的分量；i＝0，1，2.....M-1(以下同)

s(i)：为测量点i处轧辊辊形误差，其中s(0)为测量初始点的轧辊辊形误差；

M：为测量点数要满足2的倍数，取M＝L/Δl；

L：为测量点间隔即传感18、19之间安装间隔；

Δl：为采样间隔，并使l＝Δl；

(7)利用计算机编程求出第一点处的辊形误差值：s(I)＝y₁(0)-y₀(0)；y₀(i)：为传感器18在测量点i处的输出值，其中y₀(0)为测量初始点的输出值；

y₁(i)：为传感器19在测量点i处的输出值，其中y₁(0)为测量初始点的输出值；

(8)利用计算机编程将步骤(7)代入递推公式s(i+1)＝y₁(i)-y₀(i)+s(i)计算出轧辊辊形误差序列s(i)；测量得轧辊辊形误差序列s(i)根据具体的被测量轧辊辊形方程X(i)进行修正，X(i)由被测量轧辊的厂家提供，测量的辊形不同X(i)就不同；

(9)利用计算机编程将步骤(7)、(8)代入递推公式δ(i)＝y₀(0)-y₀(i)+s(i)计算出导轨直行误差序列δ(i)。

本发明的测量原理如下：

轧辊圆度和机床主轴运动误差分离的测量是在测量轧辊某一截面的圆度时，轧辊转速参考表3，安装在拖板(17)上的测量架(1)相对静止。利用公式：h(n+l₁)＝H(n)-h(n)，适当设定初始值h(0)的值，可以推出n＝1，2，...，N-1全部采集点处的轧辊圆度误差值h(n)。同时，也可分离出机床主轴的运动误差为：

δx(n)＝h(n)-H_A(n)

δy(n)＝-h(n+l₁)

轧辊辊形和机床导轨误差分离的测量是在测量轧辊辊形时轧辊不动，安装在拖板上的测量装置随着拖板慢速移动，移动速度在0.1～3mm/min之间。利用误差分离递推矩阵方程：

$\left[\begin{array}{c}s(i+1)\\ {\mathrm{\δ}}_i\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}-1& 1\\ -1& 0\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}[y_0\left(i\right)-y_0\left(0\right)\\ [y_1\left(i\right)-y_0\left(0\right)\end{array}\right]+\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 1& 0\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}s\left(i\right)\\ 1\end{array}\right]$

经过N次递推即可得出轧辊辊形的形状误差s(i)序列和导轨直行误差δ(i)序列。测量得轧辊辊形误差序列s(i)根据具体的被测量轧辊辊形方程X(i)进行修正。轧辊圆度和机床主轴运动误差分离的测量原理是：

该测量装置测量轧辊圆度和主轴运动误差采用的是两点误差分离方法，两点误差分离法的原理如图3(b)所示。两点误差分离方法原理是基于三点误差分离法基础上的扩展。如图3(a)所示三点误差分离方法原理是，设置三个传感器A(21)、E(原理说明引用，测量装置中没有用到)、B(18)的延长线相交于O点，即为回转中心，O′为截面的最小二乘圆心，α角为传感器A和E的夹角、β角为传感器B和E的夹角。设h(θ)为轧辊的圆度误差，δx(θ)、δy(θ)为主轴回转运动误差在x、y上的分量。测量中由3个传感器A、E、B得到的输出为：

$\left\{\begin{array}{c}{H}_A=h\left(\mathrm{\θ}\right)+\mathrm{\δx}\left(\mathrm{\θ}\right)\\ H_E=h(\mathrm{\θ}+\mathrm{\α})+\mathrm{\δx}\left(\mathrm{\θ}\right)\cos \left(\mathrm{\α}\right)+\mathrm{\δy}\left(\mathrm{\θ}\right)\sin \left(\mathrm{\α}\right)\\ H_B=h(\mathrm{\θ}+\mathrm{\α}+\mathrm{\β})+\mathrm{\δx}\left(\mathrm{\θ}\right)\cos (\mathrm{\α}+\mathrm{\β})+\mathrm{\δy}\left(\mathrm{\θ}\right)\sin (\mathrm{\α}+\mathrm{\β})\end{array}\right.---\left(1\right)$

式中三项分别乘以权系数k1、k2、k3，相加后得到三个传感器的信号和为：

H(θ)＝k₁h(θ)′+k₂h(θ+α)+k₃h(θ+α+β)            (2)

式中权系数为：k₁＝1；k₂＝-sin(α+β)/sin(β)；k₃＝sinα/sinβ取消y方向的传感器E，使A、B之间的夹角为：α+β＝180°-γ，如果γ是一个足够小的角，取值参考表1，把(2)式的参数认为：k₂≈0；k₃≈1

式(2)变为：H(θ)＝h(θ)+h(θ+α+β)                     (3)

在轧辊圆度测量时，设N为每周等角采样点数取偶数，设p、q是整数，t必须为奇数则有：

Δθ＝2π/N；q＝αN/2π；p＝Nβ/2π；t＝γN/2π

则可得到对应于式(3)的离散化测量方程为：令l₁＝q+p

H(n)≈h(n)+h(n+q+p)＝h(n)+h(n+l₁)                       (4)

将式(4)变换为：h(n+l₁)＝H(n)-h(n)                 (5)

适当设定初始值h(0)的值，就可以根据递推公式(5)可以推出n＝1，2，…，N-1全部采集点处的轧辊圆度误差值h(n)。同时分离出机床主轴的运动误差为：

δx(n)＝h(n)-H_A(n)

δy(n)＝-h(n+l₁)                                  (6)

本发明中位移传感器A水平安置，位移传感器B的安装角度γ、每周采样点数N、t的推荐值如表1所示：

表1测量参数推荐值

N	γ(度)	α(度)	t(为奇数)
				N≥256	5.625≥γ≥1.406	90	5.625N/2π≥t≥1.406N/2π

轧辊辊形和机床导轨误差分离的测量原理是：

该测量装置测量轧辊辊形和导轨误差采用的是两点误差分离法，原理图如图4所示。设在测量点i处测量机构的导轨误差在X轴上的分量为δ(i)，被测轧辊辊形误差为s(i)，传感器18、19的输出为y₀(i)、y₁(i)，l为测量点间隔即传感18、19之间安装间隔，M为测量点数要满足2的倍数。Δl为采样间隔，并使l＝mΔl(m为整数)。将轧辊磨床拖板运动方向定义为OZ方向，传感器18进行的第一个采样点所在的位置定义为O点。测量时采用等间隔离散采样，采样间隔为取Δl＝l，由图4可列出传感器的输出方程：

y₀(i)＝s(i)-δ(i)                               (7)

y₁(i)＝s(i+1)-δ(i)                             (8)

式(8)与式(7)相减整理得时域两点法误差分离递推公式：

s(i+1)＝y₁(i)-y₀(i)+s(i)                       (9)

建立递推初始条件，设δ(0)＝0，s(0)＝0，s(1)＝y₁(0)-y₀(0)由此推出：

s(2)＝y₁(1)-y₀(1)+s(1)                         (10)

s(3)＝y₁(2)-y₀(2)+s(2)                         (11)

将s(i)式代入式(7)得到导轨直行运动误差δ(i)：

δ(i)＝y₀(0)-y₀(i)+s(i)                        (12)

由上可得误差分离递推矩阵方程：

$\left[\begin{array}{c}s(i+1)\\ {\mathrm{\δ}}_i\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}-1& 1\\ -1& 0\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}[y_0\left(i\right)-y_0\left(0\right)\\ [y_1\left(i\right)-y_0\left(0\right)\end{array}\right]+\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 1& 0\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}s\left(i\right)\\ 1\end{array}\right]---\left(13\right)$

经过N次递推即可由(13)得出轧辊辊形的形状误差序列和导轨误差序列。测量得轧辊辊形误差序列s(i)根据具体的被测量轧辊辊形方程X(i)进行修正。

本发明中位移传感器18、19水平平行安置，L为测量测量长度如图2所示。测量参数参见表2选取。

表2测量参数推荐值

M	Δl
		M≥L/Δl	l/m(m为整数)

表3圆度测量工件转速推荐值n  单位：rpm

轧辊直径mm	250～500	500～630	630～1250	大于1250
					N	5～10	4～8	3～5	小于3

本发明与现有轧辊测量装置相比较，本发明具有如下突出实质性特点和显著优点：提出了具有两点误差分离的测量装置，用该装置测量的数据计算简单，能将轧辊安装偏心、机床主轴运动误差和轧辊的圆度误差进行分离及轧辊辊形和机床导轨误差的分离，从而大大提高了轧辊的测量精度。测量轧辊直径时，通过该测量装置可以实现一次标定多次测量。该方法也可以推广到其他大轴类零件的圆度误差和机床主轴运动误差和导轨误差的在线测量和分离。当在该装置上安装一个涡流探伤传感器22(D)还能实现轧辊表面质量的在线监测。

附图说明

图1是本发明的测量装置示意图。

图2是本发明的传感器安装位置示意图。

图3是本发明的圆度误差分离法原理图。

图4是本发明的轧辊辊形误差分离原理图。

具体实施方式

本发明的优选实施例结合附图详述如下：

参见图1，本高精度轧辊磨床轧辊圆度及辊形误差在线测量装置，包括安装于轧辊中心架(20)上的轧辊(23)、安装在拖板(17)上的砂轮架(16)和测量架(1)，其特征在于：(a)所述的测量架(1)固定连接一根横梁(13)，横梁(13)与一根固定于砂轮架(16)上的支柱(15)铰连；一个液压升降调节器(14)的油缸与砂轮架(16)铰连，而其活塞杆外端与横梁(13)铰连；(b)所述的测量架(1)上通过两个高精度轴承(25、11)支撑一根左右旋高精度滚珠丝杠(3)，该滚珠丝杠(3)上旋配一个左旋滚珠螺母(2)和一个右旋滚珠螺母(9)，左旋滚珠螺母(2)与一个左测量爪(24)固定连接，右旋滚珠螺母(2)与一个右测量爪(8)固定连接，左右测量爪(24、8)与固定安装在测量架(1)而平行于左右旋高精滚珠丝杠(3)的一根圆柱导杆(4)滑动配合；该滚珠丝杠(3)的一端连接一个伺服电机(12)的输出轴；c)所述的测量架(1)上装有光栅尺(6)，所述的右测量爪(8)上装有光栅读数头(7)；(d)所述的左右测量爪(24、8)的下端装有测量传感头抵触轧辊(23)。所述的左测量爪(24)下端有两个测量传感头(21、22)：一个是光栅位移传感器(A)，另一个涡流探伤传感器(D)；所述的右测量爪(8)下端有两个测量传感头(18、19)，均为光栅位移传感器(B、C)。所述的左右旋高精度滚珠丝杠(3)的中部和右端部分别装有限位开关(5、10)。机床控制伺服电机12通过左右旋高精度滚珠丝杠3来驱动左右旋滚珠螺母2、9来带动左右测量爪24、8沿着圆柱导轨4来调整传感器的位置，具体位置由光栅尺6和光栅读数头7显示。在测量时，一次标定可进行多次测量。

参见图2、图3位移传感器A(21)和B(18)定位后，位移传感器A水平安置，位移传感器B的安装角度γ、每周采样点数N、t的推荐值如表1所示，轧辊转速参考表3，安装在溜板上的测量装置相对静止。

符号说明：

θ：为第n个测量点的转角，θ＝nΔθ＝n2π/N，n＝0，1，2.....N-1(以下同)；

k₁、k₃：分别为上下传感器A(18)、B(21)的加权系数；

H(θ)：A(18)、B(21)两个传感器的信号和；

h(θ)：为第n个测量点处传感器A(18)的圆度误差；

h(θ+α+β)：为第n个测量点处传感器B(21)的圆度误差；

α+β：为下传感器A(18)与上传感器B(21)之间安装夹角，α取90°，β＝180-α-γ；

γ：为位移传感器B的安装角度，是经验角度取值参考表1，在设计时必须先给定具体的值，γ＝180°-(α+β)。

N：为每周等角采样点数；

p、q：为中间参数，由公式计算所得取整数，q＝αN/2π，p＝βN/2π；

l₁：为中间参数，由公式计算所得，l₁＝q+p；

h(n)：表示圆度误差序列；

H(n)：n点处的A(18)、B(21)两个传感器的信号和；

δ_x(n)，δ_y(n)：表示主轴回转误差在直角坐标系中X，Y两个方向投影的离散序列；

H_A(n)：传感器A(18)的输出值序列；

轧辊在线圆度和机床主轴运动误差测量的方法，具体步骤为：

(1)分别对两个位移传感器A(18)、B(21)采集信号进行名权后求和，得出动态两点圆度误差测量值，其公式为：

H(θ)＝k₁h(θ)+k₃h(θ+α+β)

(2)根据上述α、β可求解出加权系数k₁＝1；k₃＝sinα/sinβ≈1；

(3)根据上述α、β可求解出q＝αN/2π，p＝βN/2π式中，计算l₁＝q+p；

(4)设定初始值h(0)的值为0，就可以根据前几步得出的递推公式h(n+l₁)＝H(n)-h(n)，通过计算机编程递推算出N个测量点的圆度误差值。最后求解出圆度误差序列。

(5)通过N个圆度误差序列值代入公式(1)，通过计算机编程利用递推法，可以求出机床主轴旋转误差序列如下：

δx(n)＝h(n)-H_A(n)

δy(n)＝-h(n+l₁)

参见图2、图4位移传感器18、19定位后，位移传感器18、19水平平行安置，L为测量测量长度如图2所示，测量参数参见表2选取，安装在拖板上的测量装置随着拖板慢速移动，移动速度在0.1～3mm/min之间。

符号说明：

δ(i)：为测量点i处导轨误差在X轴上的分量，其中δ(0)为测量初始点的导轨误差在X轴上的分量；i＝0，1，2.....M-1(以下同)

M：为测量点数要满足2的倍数，取M＝L/Δl；

L：为测量点间隔即传感18、19之间安装间隔；

Δl：为采样间隔，并使l＝Δl；

s(i)：为测量点i处轧辊辊形误差，其中s(0)为测量初始点的轧辊辊形误差；

y₀(i)：为传感器18在测量点i处的输出值，其中y₀(0)为测量初始点的输出值；

y₁(i)：为传感器19在测量点i处的输出值，其中y₁(0)为测量初始点的输出值；

在线轧辊辊形和机床导轨误差测量的方法，具体步骤为：

(6)建立递推初始条件，设δ(0)＝0，s(0)＝0；

(7)利用计算机编程可求出第一点处的辊形误差值：s(1)＝y₁(0)-y₀(0)；

(8)利用计算机编程将步骤(7)代入递推公式s(i+1)＝y₁(i)-y₀(i)+s(i)计算出轧辊辊形误差序列s(i)；测量得轧辊辊形误差序列s(i)根据具体的被测量轧辊辊形方程X(i)进行修正，X(i)由被测量轧辊的厂家提供，测量的辊形不同X(i)就不同。

(9)利用计算机编程将步骤(7)、(8)代入递推公式δ(i)＝y₀(0)-yx(i)+s(i)计算出导轨直行误差序列δ(i)；

Claims (5)

1.一种高精度轧辊磨床轧辊圆度及辊形误差在线测量装置，包括安装于轧辊中心架(20)上的轧辊(23)、安装在拖板(17)上的砂轮架(16)和测量架(1)，其特征在于：

i.所述的测量架(1)固定连接一根横梁(13)，横梁(13)与一根固定于砂轮架(16)上的支柱(15)铰连；一个液压升降调节器(14)的油缸与砂轮架(16)铰连，而其活塞杆外端与横梁(13)铰连；

ii.所述的测量架(1)上通过两个高精度轴承(25、11)支撑一根左右旋高精度滚珠丝杠(3)，该滚珠丝杠(3)上旋配一个左旋滚珠螺母(2)和一个右旋滚珠螺母(9)，左旋滚珠螺母(2)与一个左测量爪(24)固定连接，右旋滚珠螺母(2)与一个右测量爪(8)固定连接，左右测量爪(24、8)与固定安装在测量架(1)而平行于左右旋高精滚珠丝杠(3)的一根圆柱导杆(4)滑动配合；该滚珠丝杠(3)的一端连接一个伺服电机(12)的输出轴；

iii.所述的测量架(1)上装有光栅尺(6)，所述的右测量爪(8)上装有光栅读数头(7)；

iv.所述的左右测量爪(24、8)的下端装有测量传感头抵触轧辊(23)。

2.根据权利要求1所述的高精度轧辊磨床轧辊圆度及辊形误差在线测量装置，其特征在于所述的左测量爪(24)下端有两个测量传感头(21、22)：一个是光栅位移传感器(A)，另一个涡流探伤传感器(D)；所述的右测量爪(8)下端有两个测量传感头(18、19)，均为光栅位移传感器(B、C)。

3.根据权利要求1所述的高精度轧辊磨床轧辊圆度及辊形误差在线测量装置，其特征在于所述的左右旋高精度滚珠丝杠(3)的中部和右端部分别装有限位开关(5、10)。

4.一种高精度轧辊磨床轧辊圆度及辊形误差在线测量方法，采用根据权利1所述的高精度轧辊磨床轧辊圆度及辊形误差在线测量装置进行测量，其特征在于在根据轧辊磨削时或轧辊转动时，通过固定在测量架(1)上的两个位移传感器与轧辊表面圆作相对运动，获取轧辊某截面表面的冗余信息，并建立动态两点圆度误差分离方程，实现对轧辊圆度和机床主轴运动误差的在线测量；在轧辊固定不动时，通过平行的两位移传感器沿轧辊表面素线作相对运动，获取轧辊素线的冗余信息，并建立动态两点直线度误差分离方程，实现对乳辊误差和机床导轨误差在线测量。

5.根据权利要求4所述的高精度轧辊磨床轧辊圆度及辊形误差在线测量方法，其特征在于具体操作步骤如下：

(1)分别对两个位移传感器A(18)、B(21)采集信号进行名权后求和，得出动态两点圆度误差测量值，其公式为：

H(θ)＝k₁h(θ)+k₃h(θ+α+β)

θ：为第n个测量点的转角，θ＝nΔθ＝n2π/N，n＝0，1，2.....N-1(以下同)；

N：为每周等角采样点数；

k₁、k₃：分别为上下传感器A(18)、B(21)的加权系数；

H(θ)：A(18)、B(21)两个传感器的信号和；

h(θ)：为第n个测量点处传感器A(18)的圆度误差；

h(θ+α+β)：为第n个测量点处传感器B(21)的圆度误差；

α+β：为下传感器A(18)与上传感器B(21)之间安装夹角，α取90°，β＝180-α-γ；

γ：为位移传感器B的安装角度，是经验角度取值参考表1，在设计时必须先给定具体的值，γ＝180°-(α+β)；

(2)根据上述α、β可求解出加权系数k₁＝1；k₃＝sinα/sinβ≈1；

(3)根据上述α、β可求解出q＝αN/2π，p＝βN/2π式中，计算l₁＝q+p；

p、q：为中间参数，由公式计算所得取整数，q＝αN/2π，p＝βN/2π；

l₁：为中间参数，由公式计算所得，l₁＝q+p；

(4)设定初始值h(0)的值为0，根据前几步得出的递推公式h(n+l₁)＝H(n)-h(n)，通过计算机编程递推算出N个测量点的圆度误差值；最后求解出圆度误差序列；

h(n)：表示圆度误差序列；

H(n)：n点处的A(18)、B(21)两个传感器的信号和；

(5)通过N个圆度误差序列值代入公式(1)，通过计算机编程利用递推法，求出机床主轴旋转误差序列如下：

δx(n)＝h(n)-H_A(n)

δy(n)＝-h(n+l₁)

δ_X(n)，δ_y(n)：表示主轴回转误差在直角坐标系中X，Y两个方向投影的离散序列；

H_A(n)：传感器A(18)的输出值序列；

(6)建立递推初始条件，设δ(0)＝0，s(0)＝0；

δ(i)：为测量点i处导轨误差在X轴上的分量，其中δ(0)为测量初始点的导轨误差在X轴上的分量；i＝0，1，2.....M-1(以下同)

s(i)：为测量点i处轧辊辊形误差，其中s(0)为测量初始点的轧辊辊形误差；

M：为测量点数要满足2的倍数，取M＝L/Δl；

L：为测量点间隔即传感18、19之间安装间隔；

Δl：为采样间隔，并使l＝Δl；

(7)利用计算机编程求出第一点处的辊形误差值：s(1)＝y₁(0)-y₀(0)；

y₀(i)：为传感器18在测量点i处的输出值，其中y₀(0)为测量初始点的输出值；

y₁(i)：为传感器19在测量点i处的输出值，其中y₁(0)为测量初始点的输出值；

(8)利用计算机编程将步骤(7)代入递推公式s(i+1)＝y₁(i)-y₀(i)+s(i)计算出轧辊辊形误差序列s(i)；测量得轧辊辊形误差序列s(i)根据具体的被测量轧辊辊形方程X(i)进行修正，X(i)由被测量轧辊的厂家提供，测量的辊形不同X(i)就不同；

(9)利用计算机编程将步骤(7)、(8)代入递推公式δ(i)＝y₀(0)-y₀(i)+s(i)计算出导轨直行误差序列δ(i)。

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