CN111678434B - 机床直线轴运行的六自由度误差同时检测装置及方法 - Google Patents

机床直线轴运行的六自由度误差同时检测装置及方法 Download PDF

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CN111678434B CN202010548604.5A CN202010548604A CN111678434B CN 111678434 B CN111678434 B CN 111678434B CN 202010548604 A CN202010548604 A CN 202010548604A CN 111678434 B CN111678434 B CN 111678434B
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Abstract

本发明公开了机床直线轴运行的六自由度误差同时检测装置及方法，该检测装置通过第一位移传感器、第二位移传感器、第三位移传感器、第四位移传感器、第五位移传感器和读数头读取机床直线轴移动的位移并发送给数据采集系统，所述数据采集系统将接收到的数据发送给所述数据分析系统进行计算，获取六自由度误差，以提高数据采集的准确率，一次性完成对机床直线轴运动的六自由度误差的计算，减少检测用时，提高检测效率。

Description

机床直线轴运行的六自由度误差同时检测装置及方法
技术领域
本发明涉及机床运动精度检测技术领域，特别是涉及一种机床直线轴运动的六自由度误差同时检测装置及方法。
背景技术
机床直线轴运动过程中会在六个自由度上产生误差，其中，六个自由度指沿X、Y、Z三个直角坐标轴方向的移动自由度和绕这三个直角坐标轴的转动自由度，即在XY平面内，直线轴X方向跳动值引起的直线度误差；在YZ平面内，直线轴Z方向跳动值引起的直线度误差；沿Y轴方向运动时，直线轴定位引起的位置误差；直线轴在运动过程中绕X轴的旋转误差、绕Y轴的旋转误差、绕Z轴的旋转误差。目前，对机床直线轴运行的六自由度误差进行检测的方法只能单独进行，用时长、效率低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是目前机床直线轴运动的六自由度误差检测不能同时检测，导致检测用时长、效率低。本发明提供了一种机床直线轴运动的六自由度误差同时检测装置及方法，以减少检测用时，提高检测效率。
本发明通过下述技术方案实现：
一种机床直线轴运动的六自由度误差同时检测装置，所述检测装置包括标准尺、光栅尺、测量单元、安装单元、数据采集系统和数据分析系统；以X轴、Y轴所在平面作为水平面，Z轴作为竖直轴建立三维直角坐标系；
所述标准尺平行于所述机床直线轴放置，所述光栅尺安装在所述标准尺上，且平行于所述机床直线轴放置；所述测量单元安装在所述标准尺上，所述安装单元安装在所述测量单元上；
所述测量单元包括第一安装板、第二安装板、读数头、安装接头、第一位移传感器、第二位移传感器、第三位移传感器、第四位移传感器和第五位移传感器；
所述第一安装板与所述标准尺的第一测量平面和第二测量平面平行，所述第二安装板与所述标准尺的第三测量平面平行，所述第一安装板和所述第二安装板相互垂直且固定连接；
所述第一安装板的下方安装有读数头，所述读数头朝向所述光栅尺；
所述第一安装板上的预制孔内设置有所述第三位移传感器、所述第四位移传感器和所述第五位移传感器，所述第三位移传感器对应的预制孔和所述第四位移传感器对应的预制孔沿Y轴方向设置，所述第四位移传感器对应的预制孔和所述第五位移传感器对应的预制孔沿X轴负方向设置；所述第三位移传感器、所述第四位移传感器和所述第五位移传感器沿Z轴负方向设置；所述第二安装板上的预制孔内设置有所述第一位移传感器和所述第二位移传感器，所述第一位移传感器对应的预制孔和所述第二位移传感器对应的预制孔沿Y轴方向设置，所述第一位移传感器和所述第二位移传感器沿X轴负方向设置；
所述安装单元的连接杆与测量单元上的安装接头连接，所述安装单元通过磁性表座与所述机床直线轴吸附连接；
所述测量单元将测量的数据发送给数据采集系统，所述数据采集系统将接收到的数据发送给所述数据分析系统进行计算，获取六自由度误差。
进一步地，所述读数头垂直于所述光栅尺的上方，用于读取所述光栅尺光栅刻度。
进一步地，所述测量单元中的第一位移传感器、所述第二位移传感器、所述第三位移传感器、所述第四位移传感器、所述第五位移传感器和所述读数头分别通过有线和/或无线方式与所述数据采集系统连接；
所述数据采集系统通过有线和/或无线方式与所述数据分析系统连接。
进一步地，所述第一位移传感器、所述第二位移传感器、所述第三位移传感器、所述第四位移传感器和所述第五位移传感器的数据采集精度大于等于0.08μm。
进一步地，所述光栅尺的分辨率大于等于0.2μm；
所述标准尺的测量平面的平面度优于0.020μm，相邻基准面之间垂直度小于0.05μm。
进一步地，所述光栅尺的光栅面与所述标准尺的第一测量平面的平行度大于等于0.05μm/1000mm，所述光栅尺的安装侧面与标准尺的第三测量平面的平行度大于等于0.05μm/1000mm。
一种基于上述机床直线轴运动的六自由度误差同时检测装置的检测方法，包括：
对所述机床直线轴运动的六自由度误差同时检测装置进行初始化设置；
对所述机床进行预热，实时监测所述机床的温度；
当所述机床的温度达到预设温度，则启动所述机床运动；
数据采集系统获取位移传感器和读数头按照采集频率采集的实际位移数据，并将所述实际位移数据发送给所述数据分析系统；
所述数据分析系统调用对应的误差计算公式，对所述实际位移数据进行计算，获取六自由度误差。
进一步地，所述对所述机床直线轴运动的六自由度误差同时检测装置进行初始化设置，包括：
对所述机床直线轴运动的六自由度误差同时检测装置中的读数头、安装接头、第一位移传感器、第二位移传感器、第三位移传感器、第四位移传感器和第五位移传感器进行清零设置。
进一步地，所述数据分析系统调用对应的误差计算公式，对所述实际位移数据进行计算，获取六自由度误差，包括：
所述数据分析系统调用对应的误差计算公式，对所述实际位移数据进行计算，获取位移误差和角度误差；
将所述位移误差作为六自由度误差中的移动自由度误差，并选取最大的角度误差作为六自由度误差中的转动自由度误差。
进一步地，所述实际位移数据包括第一实际位移数据d1i，第二实际位移数据d2i、第三实际位移数据d3i，第四实际位移数据d4i、第五实际位移数据d5i和第六实际位移数据Si；其中，d1i表示第一位移传感器在XY平面内第i次测得的实际位移值；d2i表示第二位移传感器在XY平面内第i次测得的实际位移值；所述d3i表示第三位移传感器在YZ平面内第i次测得的实际位移值；所述d4i表示第四位移传感器在YZ平面内第i次测得的实际位移值；所述d5i表示第五位移传感器在YZ平面内第i次测得的实际位移值；所述Si为读数头第i次读取的距离值；
所述误差计算公式包括：
所述机床直线轴在X轴方向的位移误差：
Figure BDA0002541670800000041
所述机床直线轴在Y轴方向的位移误差:Δyi＝si-Li(i＝1...n)
所述机床直线轴在Z轴方向的位移误差：
Figure BDA0002541670800000042
所述机床直线轴绕X轴的角度误差：
Figure BDA0002541670800000043
所述机床直线轴绕Y轴的角度误差：
Figure BDA0002541670800000044
所述机床直线轴绕Z轴的角度误差：
Figure BDA0002541670800000051
其中，d10为第一传感器的初始值，d20为第二传感器的初始值，d30为第三传感器的初始值，d40为第四传感器的初始值，d50为第五传感器的初始值，d10、d20、d30、d40和d50的初始值均为0，D45为第四传感器与第五传感器沿X轴负方向的距离，Li为第i次预设移动距离。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
通过上述五个位移传感器和读数器同时获得机床直线轴运行过程中垂直于运行方向上的两个直线度误差、绕XYZ三个直线轴的角度偏差和沿运行方向上的位移值，以提高数据的准确性，然后通过数据分析系统中的具体计算方法对上述五个位移传感器和读数器发送的数据进行处理，以一次性完成对机床直线轴运动的六自由度误差的计算，减少检测用时，提高检测效率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明机床直线轴运动的六自由度误差同时检测装置的结构示意图。
图2为本发明机床直线轴运动的六自由度误差同时检测装置的一具体结构示意图。
图3为本发明机床直线轴运动的六自由度误差同时检测方法的流程图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-标准尺、2-光栅尺、3-测量单元、4-安装单元、5-数据采集系统、6-数据分析系统、7-光栅尺螺钉、8-第一安装板、9-第二安装板、10-第一安装板与第二安装板固定螺钉、11-读数头、12-读数头安装螺钉、13-安装接头、14-安装接头与第一安装板固定螺钉、15-锁紧螺母、16-第一测量平面、17-第二测量平面、18-第三测量平面、19-第一位移传感器、20-第二位移传感器、21-第三位移传感器、22-第四位移传感器和23-第五位移传感器。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施1
如图1-图2所示，本发明提供一种机床直线轴运动的六自由度误差同时检测装置，包括标准尺1、光栅尺2、测量单元3、安装单元4、数据采集系统5和数据分析系统6。以X轴、Y轴所在平面作为水平面，Z轴作为竖直轴建立三维直角坐标系。
具体地，本实施例中的机床直线轴指机床轴。
标准尺1平行于机床直线轴放置，光栅尺2安装在标准尺1上，且平行于机床直线轴放置；测量单元3安装在标准尺1上，安装单元4安装在测量单元3上。
具体地，光栅尺2通过光栅尺螺钉7安装在标准尺1上。
测量单元3包括第一安装板8、第二安装板9、读数头11、安装接头13、第一位移传感器19、第二位移传感器20、第三位移传感器21、第四位移传感器22和第五位移传感器23。
第一安装板8与标准尺1的第一测量平面16和第二测量平面17平行，第二安装板9与标准尺1的第三测量平面18平行，第一安装板8和第二安装板9相互垂直且固定连接。
具体地，第一安装板8和第二安装板9相互垂直且通过第一安装板与第二安装板固定螺钉10固定连接.
第一安装板8的下方安装有读数头11，读数头11朝向光栅尺2。
具体地，读数头11通过读数头安装螺钉12固定连接在第一安装板8上。
第一安装板8上的预制孔内设置有第三位移传感器21、第四位移传感器22和第五位移传感器23，第三位移传感器21对应的预制孔和第四位移传感器22对应的预制孔沿Y轴方向设置，第四位移传感器22对应的预制孔和第五位移传感器23对应的预制孔沿X轴负方向设置；第三位移传感器21、第四位移传感器22和第五位移传感器23沿Z轴负方向设置；第二安装板9上的预制孔内设置有第一位移传感器19和第二位移传感器20，第一位移传感器19对应的预制孔和第二位移传感器20对应的预制孔沿Y轴方向设置，第一位移传感器19和第二位移传感器20沿X轴负方向设置。
具体地，第三位移传感器21和第四位移传感器22，用于测量YZ平面内，机床直线轴在Z方向上的移动自由度和转动自由度；第四位移传感器22和第五位移传感器23，用于测量XZ平面内，机床直线轴在Z方向上的转动自由度；第一位移传感器19和第二位移传感器20，用于测量XY平面内，机床直线轴在X方向上的移动自由度和转动自由度；读数头11，用于基于光栅尺2，测量机床直线轴在Y方向轴线运动方向上的位移自由度。
安装单元4的连接杆与测量单元3上的安装接头13连接，安装单元4通过磁性表座与机床直线轴吸附连接。
具体地，安装单元4的连接杆与测量单元3上的安装接头13通过锁紧螺母连接，安装接头13通过安装接头与第一安装板固定螺钉14，与第一安装板固定连接。
测量单元3将测量的数据发送给数据采集系统5，数据采集系统5将接收到的数据发送给数据分析系统6进行计算，获取六自由度误差。
具体地，数据分析系统6在获取到数据采集系统5发送的第一实际位移数据d1i，第二实际位移数据d2i、第三实际位移数据d3i，第四实际位移数据d4i、第五实际位移数据d5i和第六实际位移数据Si后，根据误差计算公式计算位移误差和角度误差，并将位移误差作为六自由度误差中的移动自由度误差，然后选取最大的角度误差作为六自由度误差中的转动自由度误差，进一步地，误差计算公式包括：
机床直线轴在X轴方向的位移误差：
Figure BDA0002541670800000081
机床直线轴在Y轴方向的位移误差:Δyi＝si-Li(i＝1...n)
机床直线轴在Z轴方向的位移误差：
Figure BDA0002541670800000082
机床直线轴绕X轴的角度误差：
Figure BDA0002541670800000083
机床直线轴绕Y轴的角度误差：
Figure BDA0002541670800000084
机床直线轴绕Z轴的角度误差：
Figure BDA0002541670800000085
其中，d1i表示第一位移传感器在XY平面内第i次测得的实际位移值；d2i表示第二位移传感器在XY平面内第i次测得的实际位移值；d3i表示第三位移传感器在YZ平面内第i次测得的实际位移值；d4i表示第四位移传感器在YZ平面内第i次测得的实际位移值；d5i表示第五位移传感器在YZ平面内第i次测得的实际位移值；Si为读数头第i次读取的距离值，d10为第一传感器19的初始值，d20为第二传感器20的初始值，d30为第三传感器21的初始值，d40为第四传感器22的初始值，d50为第五传感器23的初始值，d10、d20、d30、d40和d50的初始值均为0，D45为第四传感器22与第五传感器23沿X轴负方向的距离，Li为第i次预设移动距离。
进一步地，读数头11垂直于光栅尺2的上方，用于读取光栅尺2光栅刻度。
进一步地，测量单元3中的第一位移传感器19、第二位移传感器20、第三位移传感器21、第四位移传感器22、第五位移传感器23和读数头11分别通过有线和/或无线方式与数据采集系统5连接。
数据采集系统5通过有线和/或无线方式与数据分析系统6连接。
进一步地，第一位移传感器19、第二位移传感器20、第三位移传感器21、第四位移传感器22和第五位移传感器23的数据采集精度大于等于0.08μm。
进一步地，光栅尺2的分辨率大于等于0.2μm。的标准尺1的测量平面的平面度优于0.020μm，相邻基准面之间垂直度小于0.05μm。
进一步地，光栅尺2的光栅面与标准尺1的第一测量平面16的平行度大于等于0.05μm/1000mm，光栅尺2的安装侧面与标准尺1的第三测量平面18的平行度大于等于0.05μm/1000mm。
本发明提供的一种基于机床直线轴运动的六自由度误差同时检测装置，通过上述五个位移传感器和读数器同时获得机床直线轴运行过程中垂直于运行方向上的两个直线度误差、绕XYZ三个直线轴的角度偏差和沿运行方向上的位移值，以提高数据的准确性，然后通过数据分析系统中的具体计算方法对上述五个位移传感器和读数器发送的数据进行处理，以一次性完成对机床直线轴运动的六自由度误差的计算，减少检测用时，提高检测效率。
实施2
如图3所示，本实施例与实施例1的区别在于，提供一种基于机床直线轴运动的六自由度误差同时检测装置的检测方法，包括：
S10：对机床直线轴运动的六自由度误差同时检测装置进行初始化设置。
S20：对机床进行预热，实时监测机床的温度。
S30：当机床的温度达到预设温度，则启动机床运动。
S40：数据采集系统获取位移传感器和读数头按照采集频率采集的实际位移数据，并将实际位移数据发送给数据分析系统。
其中，实际位移数据指位移传感器和读数头，按照采集频率采集的机床直线轴实际移动的位移。
S50：数据分析系统调用对应的误差计算公式，对实际位移数据进行计算，获取六自由度误差。
具体地，实际应用中，在对机床直线轴运动的六自由度误差进行检测之前，需要将机床开启空跑一段时间，对机床进行预热，以使机床在恒温环境下运动，满足常规设备使用要求。机床空跑的时间一般为30min即可，也可以根据实际情况而定。
进一步地，对机床直线轴运动的六自由度误差同时检测装置进行初始化设置，包括：
对机床直线轴运动的六自由度误差同时检测装置中的读数头11、安装接头13、第一位移传感器19、第二位移传感器20、第三位移传感器21、第四位移传感器22和第五位移传感器23进行清零设置。
进一步地，数据分析系统调用对应的误差计算公式，对实际位移数据进行计算，获取六自由度误差，包括：
数据分析系统调用对应的误差计算公式，对实际位移数据进行计算，获取位移误差和角度误差。
将位移误差作为六自由度误差中的移动自由度误差，并选取最大的角度误差作为六自由度误差中的转动自由度误差。
进一步地，实际位移数据包括第一实际位移数据d1i，第二实际位移数据d2i、第三实际位移数据d3i，第四实际位移数据d4i、第五实际位移数据d5i和第六实际位移数据Si；其中，d1i表示第一位移传感器在XY平面内第i次测得的实际位移值；d2i表示第二位移传感器在XY平面内第i次测得的实际位移值；d3i表示第三位移传感器在YZ平面内第i次测得的实际位移值；d4i表示第四位移传感器在YZ平面内第i次测得的实际位移值；d5i表示第五位移传感器在YZ平面内第i次测得的实际位移值；Si为读数头第i次读取的距离值；
误差计算公式包括：
机床直线轴在X轴方向的位移误差：
Figure BDA0002541670800000111
机床直线轴在Y轴方向的位移误差:Δyi＝si-Li(i＝1...n)
机床直线轴在Z轴方向的位移误差：
Figure BDA0002541670800000112
机床直线轴绕X轴的角度误差：
Figure BDA0002541670800000113
机床直线轴绕Y轴的角度误差：
Figure BDA0002541670800000114
机床直线轴绕Z轴的角度误差：
Figure BDA0002541670800000115
其中，d10为第一传感器19的初始值，d20为第二传感器20的初始值，d30为第三传感器21的初始值，d40为第四传感器22的初始值，d50为第五传感器23的初始值，d10、d20、d30、d40和d50的初始值均为0，D45为第四传感器22与第五传感器23沿X轴负方向的距离，Li为第i次预设移动距离。
具体地，以上所述具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机床直线轴运动的六自由度误差同时检测装置，其特征在于：所述检测装置包括标准尺(1)、光栅尺(2)、测量单元(3)、安装单元(4)、数据采集系统(5)和数据分析系统(6)；以X轴、Y轴所在平面作为水平面，Z轴作为竖直轴建立三维直角坐标系；
所述标准尺(1)平行于所述机床直线轴放置，所述光栅尺(2)安装在所述标准尺(1)上，且平行于所述机床直线轴放置；所述测量单元(3)安装在所述标准尺(1)上，所述安装单元(4)安装在所述测量单元(3)上；
所述测量单元(3)包括第一安装板(8)、第二安装板(9)、读数头(11)、安装接头(13)、第一位移传感器(19)、第二位移传感器(20)、第三位移传感器(21)、第四位移传感器(22)和第五位移传感器(23)；
所述第一安装板(8)与所述标准尺(1)的第一测量平面(16)和第二测量平面(17)平行，所述第二安装板(9)与所述标准尺(1)的第三测量平面(18)平行，所述第一安装板(8)和所述第二安装板(9)相互垂直且固定连接；
所述第一安装板(8)的下方安装有读数头(11)，所述读数头(11)朝向所述光栅尺(2)；
所述第一安装板(8)上的预制孔内设置有所述第三位移传感器(21)、所述第四位移传感器(22)和所述第五位移传感器(23)，所述第三位移传感器(21)对应的预制孔和所述第四位移传感器(22)对应的预制孔沿Y轴方向设置，所述第四位移传感器(22)对应的预制孔和所述第五位移传感器(23)对应的预制孔沿X轴负方向设置；所述第三位移传感器(21)、所述第四位移传感器(22)和所述第五位移传感器(23)沿Z轴负方向设置；所述第二安装板(9)上的预制孔内设置有所述第一位移传感器(19)和所述第二位移传感器(20)，所述第一位移传感器(19)对应的预制孔和所述第二位移传感器(20)对应的预制孔沿Y轴方向设置，所述第一位移传感器(19)和所述第二位移传感器(20)沿X轴负方向设置；
所述安装单元(4)的连接杆与测量单元(3)上的安装接头(13)连接，所述安装单元(4)通过磁性表座与所述机床直线轴吸附连接；
所述测量单元(3)将测量的数据发送给数据采集系统(5)，所述数据采集系统(5)将接收到的数据发送给所述数据分析系统(6)进行计算，获取六自由度误差。
2.根据权利要求1所述一种机床直线轴运动的六自由度误差同时检测装置，其特征在于，所述读数头(11)垂直于所述光栅尺(2)的上方，用于读取所述光栅尺(2)光栅刻度。
3.根据权利要求1所述一种机床直线轴运动的六自由度误差同时检测装置，其特征在于，所述测量单元(3)中的第一位移传感器(19)、所述第二位移传感器(20)、所述第三位移传感器(21)、所述第四位移传感器(22)、所述第五位移传感器(23)和所述读数头(11)分别通过有线和/或无线方式与所述数据采集系统(5)连接；
所述数据采集系统(5)通过有线和/或无线方式与所述数据分析系统(6)连接。
4.根据权利要求1所述一种机床直线轴运动的六自由度误差同时检测装置，其特征在于，所述第一位移传感器(19)、所述第二位移传感器(20)、所述第三位移传感器(21)、所述第四位移传感器(22)和所述第五位移传感器(23)的数据采集精度大于等于0.08μm。
5.根据权利要求1所述一种机床直线轴运动的六自由度误差同时检测装置，其特征在于，所述光栅尺(2)的分辨率大于等于0.2μm；
所述标准尺(1)的测量平面的平面度优于0.020μm，相邻基准面之间垂直度小于0.05μm。
6.根据权利要求5所述一种机床直线轴运动的六自由度误差同时检测装置，其特征在于，所述光栅尺(2)的光栅面与所述标准尺(1)的第一测量平面(16)的平行度大于等于0.05μm/1000mm，所述光栅尺(2)的安装侧面与标准尺(1)的第三测量平面(18)的平行度大于等于0.05μm/1000mm。
7.一种基于权利要求1-6任一项所述机床直线轴运动的六自由度误差同时检测装置的检测方法，其特征在于，包括：
对所述机床直线轴运动的六自由度误差同时检测装置进行初始化设置；
对所述机床进行预热，实时监测所述机床的温度；
当所述机床的温度达到预设温度，则启动所述机床运动；
数据采集系统获取位移传感器和读数头按照采集频率采集的实际位移数据，并将所述实际位移数据发送给所述数据分析系统；
所述数据分析系统调用对应的误差计算公式，对所述实际位移数据进行计算，获取六自由度误差。
8.根据权利要求7所述机床直线轴运动的六自由度误差同时检测方法，其特征在于，所述对所述机床直线轴运动的六自由度误差同时检测装置进行初始化设置，包括：
对所述机床直线轴运动的六自由度误差同时检测装置中的读数头(11)、安装接头(13)、第一位移传感器(19)、第二位移传感器(20)、第三位移传感器(21)、第四位移传感器(22)和第五位移传感器(23)进行清零设置。
9.根据权利要求7所述机床直线轴运动的六自由度误差同时检测方法，其特征在于，所述数据分析系统调用对应的误差计算公式，对所述实际位移数据进行计算，获取六自由度误差，包括：
所述数据分析系统调用对应的误差计算公式，对所述实际位移数据进行计算，获取位移误差和角度误差；
将所述位移误差作为六自由度误差中的移动自由度误差，并选取最大的角度误差作为六自由度误差中的转动自由度误差。
10.根据权利要求9所述机床直线轴运动的六自由度误差同时检测方法，其特征在于，所述实际位移数据包括第一实际位移数据d1i，第二实际位移数据d2i、第三实际位移数据d3i，第四实际位移数据d4i、第五实际位移数据d5i和第六实际位移数据Si；其中，d1i表示第一位移传感器在XY平面内第i次测得的实际位移值；d2i表示第二位移传感器在XY平面内第i次测得的实际位移值；所述d3i表示第三位移传感器在YZ平面内第i次测得的实际位移值；所述d4i表示第四位移传感器在YZ平面内第i次测得的实际位移值；所述d5i表示第五位移传感器在YZ平面内第i次测得的实际位移值；所述Si为读数头第i次读取的距离值；
所述误差计算公式包括：
所述机床直线轴在X轴方向的位移误差：
Figure FDA0003149482710000041
所述机床直线轴在Y轴方向的位移误差:Δyi＝si-Li(i＝1...n)
所述机床直线轴在Z轴方向的位移误差：
Figure FDA0003149482710000042
所述机床直线轴绕X轴的角度误差：
Figure FDA0003149482710000043
所述机床直线轴绕Y轴的角度误差：
Figure FDA0003149482710000044
所述机床直线轴绕Z轴的角度误差：
Figure FDA0003149482710000045
其中，d10为第一传感器(19)的初始值，d20为第二传感器(20)的初始值，d30为第三传感器(21)的初始值，d40为第四传感器(22)的初始值，d50为第五传感器(23)的初始值，d10、d20、d30、d40和d50的初始值均为0，D45为第四传感器(22)与第五传感器(23)沿X轴负方向的距离，Li为第i次预设移动距离。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112983931B (zh) * 2021-03-18 2023-04-07 山信软件股份有限公司 一种液压缸位置的冗余检测控制系统及方法
CN115682892A (zh) * 2022-11-02 2023-02-03 四川大学 基于位置触发的导轨运动误差同步测量装置
CN117053751A (zh) * 2023-10-12 2023-11-14 歌尔股份有限公司 补偿系统、方法、设备及介质

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108153234A (zh) * 2018-01-30 2018-06-12 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 机床直线运动运行态的全自由度精度检测装置
CN111272135A (zh) * 2020-02-13 2020-06-12 东南大学 一种连续梁桥预制拼装施工的线形自动测量及控制方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2884141Y (zh) * 2005-12-30 2007-03-28 北京交通大学 一种激光六自由度同时测量装置
JP4276275B2 (ja) * 2007-07-25 2009-06-10 ファナック株式会社 工作機械の位置検出誤差測定方法
CN102689234B (zh) * 2012-06-08 2014-04-30 合肥工业大学 一种滚齿机床热误差的检测装置及检测方法
CN103983214B (zh) * 2014-05-30 2016-06-08 湖北工业大学 一种利用无衍射光测量导轨四自由度运动误差的装置
CN104713484A (zh) * 2015-03-09 2015-06-17 北京奥特普森精密机械有限公司 一种超精密机床用封闭式光栅线位移传感器结构
CN207742559U (zh) * 2018-01-30 2018-08-17 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 机床直线运动运行态的全自由度精度检测装置
CN110230999B (zh) * 2019-05-27 2020-05-19 西安交通大学 一种直线运动系统五自由度误差同步测量装置及方法
CN110906861B (zh) * 2019-12-12 2020-10-20 大连理工大学 一种导轨运动滚转角误差实时测量装置及方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108153234A (zh) * 2018-01-30 2018-06-12 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 机床直线运动运行态的全自由度精度检测装置
CN111272135A (zh) * 2020-02-13 2020-06-12 东南大学 一种连续梁桥预制拼装施工的线形自动测量及控制方法

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