TWI633274B - 光學式轉軸多自由度誤差檢測裝置與方法(一) - Google Patents

Abstract

一種光學式轉軸多自由度誤差檢測裝置，包括一標準試棒模組以及一與該標準試棒模組配合的感測模組，使用時兩者安裝在動力機械，例如工具機的主軸與平台之間，該標準試棒模組在上下兩側各設有圓柱形與圓球形透鏡，該感測模組的上層與下層分別朝向該圓柱形透鏡與該圓球形透鏡各射出兩道沿著X、Y軸的雷射光，在工具機的主軸旋轉產生誤差後，接收雷射光的變化得出該標準試棒模組的位移變化訊號供計算單元處理，檢測出主軸與平台之間的徑向誤差、軸向誤差、偏擺角度以及X、Y、Z軸的三個角度定位誤差，以容易取得的元件組成多軸誤差檢測裝置，大幅降低檢測的成本而可運用於各種動力機械轉軸與旋轉軸的精度檢測。

Description

光學式轉軸多自由度誤差檢測裝置與方法(一)

本發明涉及一種光學式誤差檢測的裝置與方法，尤其涉及一種運用於動力機械的光學式轉軸多自由度誤差檢測裝置與方法。

如圖7所示，一般動力機械的轉軸與旋轉軸誤差源A可分成六個，在轉軸是分為三個位置誤差 、 、 以及一個角度偏擺誤差（wobble，α），在檢測轉軸時主要是透過 、 感測轉軸徑向誤差，由 感測軸向誤差，然後藉由感測角度偏擺誤差（wobble，α）得知轉軸偏擺情形，而轉軸下方的旋轉平台則需另外感測三個X、Y、Z軸的旋轉軸角度定位誤差 、 與 。

現有動力機械轉軸的檢測方法主要分為靜態檢測與動態檢測兩種方法。靜態檢測是利用標準試棒搭配千分表進行檢測，讀取千分表之數值即為轉軸之迴轉誤差，此量測方法有一重大缺點則是量測並非於實際轉速下進行，且包含試棒安裝誤差，無法反應轉軸真正之迴轉精度；動態檢測則是能避免靜態量測之缺點，目前大部分是使用LION TARGA III PCB高速轉軸動態偏擺量測儀進行感測，此儀器通常使用5個非接觸式電容感探頭，可量測轉軸於實際轉速下之迴轉誤差，轉軸偏擺、逕向與軸向誤差，檢測方法通常依據(ASTM B5.54)進行檢測，但由於電容式探頭價格相當昂貴，因此相當不易購買。

當動力機械例如加工機加工航太元件時，由於大部分的元件都是用刀具將實體塊材進行高效率的移除而成，大部分加工時間都非常長。在工具機進行加工時，各項內外熱源會造成工具機結構或元件熱變形，導致加工定位精度的偏差，使得轉軸，也就是主軸在進行旋轉加工一段時間後必定產生偏心，造成主軸在其軸向與徑向上的跳動、主軸偏擺誤差而喪失加工精度，如此的誤差必須加以解析，才能提昇加工精度。但如前所述，目前傳統檢測常用的方法是以昂貴的LION TARGA III PCB高速主軸動態偏擺量測儀對工具機的主軸進行動態的誤差檢測，由於成本高達1、2百萬使得使用者採購意願不足，無法對高速旋轉的工具機主軸的誤差進行解析以提升加工的精度。

由於現有動態檢測動力機械轉軸誤差的設備十分昂貴，無法廣泛地被採用來解析動力機械轉軸在高速旋轉下的誤差。為此，本發明以市面上容易取得的元件來製造誤差量測設備並執行檢測誤差的方法，可取代現有昂貴的檢測儀器而能大幅降低使用的成本。

為達到上述目的，本發明提供一種光學式轉軸多自由度誤差檢測裝置，是使用於具有X軸、Y軸以及Z軸的動力機械且構造包括：

一標準試棒模組，該標準試棒模組是豎直的桿體，在該標準試棒模組上以同軸心的形態分別形成一圓柱形透鏡與一圓球形透鏡；以及

一與該標準試棒模組配合的感測模組，設有一磁性座，在該磁性座上結合一環繞設置的感測器支架，在該感測器支架的中間形成一標準試棒模組量測區，供該標準試棒模組伸入該標準試棒模組量測區的中央，在該感測器支架沿Z軸方向間隔設有一首層感測器組以及一次層感測器組，以可環繞該圓柱形透鏡的形態在該感測器支架結合該首層感測器組，包括一第一雷射頭、一第二雷射頭、一第一光點位移感測器以及一第二光點位移感測器，其中第一雷射頭以及第一光點位移感測器結合在該感測器支架對應X軸方向的相反兩側，第二雷射頭以及第二光點位移感測器結合在該感測器支架對應Y軸方向的相反兩側；

以可環繞該圓球形透鏡的形態在該感測器支架結合該次層感測器組，包括一第三雷射頭、一第四雷射頭、一第三光點位移感測器以及一第四光點位移感測器，其中第三雷射頭以及第三光點位移感測器結合在該感測器支架對應X軸方向的相反兩側，第四雷射頭以及第四光點位移感測器結合在該感測器支架對應Y軸方向的相反兩側；首層感測器組的中心與次層感測器組的中心沿Z軸方向的長度距離定義為一架設距離。

進一步，本發明在所述的磁性座上結合一支架底座，所述的感測器支架以環繞的形態結合在該支架底座的周圍，該感測器支架包括四個成對結合在該支架底座對應X軸方向相反兩側以及Y軸方向相反兩側的載板，所述的標準試棒模組量測區形成在四個載板之間；所述的首層感測器組的第一雷射頭、第二雷射頭、第一光點位移感測器以及第二光點位移感測器分別結合在四載板中的各載板，所述次層感測器組的第三雷射頭、第四雷射頭、第三光點位移感測器以及第四光點位移感測器分別結合在四載板中的各載板。

更進一步，本發明所述的圓柱形透鏡以及所述的圓球形透鏡是以上下排列的方式形成在所述的標準試棒模組；所述的首層感測器組是結合在所述的感測器支架的四載板上側，所述的次層感測器組是結合在該感測器支架的四載板下側。

較佳的，本發明所述的第一光點位移感測器、第二光點位移感測器、第三光點位移感測器以及第四光點位移感測器分別是一維光電式感測器、二維光電式感測器、位置感測器、CCD感測器或CMOS感測器。

前述的光學式轉軸多自由度誤差檢測裝置使用時，是執行一光學式轉軸多自由度誤差檢測方法，該方法的步驟包括：

安裝檢測裝置：將一標準試棒模組安裝在動力機械的轉軸，又將一感測模組安裝在動力機械的平台，該標準試棒模組是豎直的桿體並且沿軸向形成同軸心的圓柱形透鏡與圓球形透鏡，對應該圓柱形透鏡以及圓球形透鏡的位置，在該感測模組沿Z軸方向各設置一首層感測器組以及一次層感測器組，該首層感測器組包括兩對分設於X軸方向相反兩側與Y軸方向相反兩側的第一雷射頭、第一光點位移感測器以及第二雷射頭、第二光點位移感測器，該次層感測器組包括兩對分設於X軸方向相反兩側與Y軸方向相反兩側的第三雷射頭、第三光點位移感測器以及第四雷射頭、第四光點位移感測器，將首層感測器組的中心與次層感測器組的中心沿Z軸方向的長度距離定義為一架設距離L；

將檢測裝置歸零：將該標準試棒模組移動至該感測模組內，使第一雷射頭射出的雷射光穿過該圓柱形透鏡後聚焦至第一光點位移感測器的中央，第二雷射頭射出的雷射光穿過該圓柱形透鏡後聚焦至第二光點位移感測器的中央，第三雷射頭射出的雷射光穿過該圓球形透鏡後聚焦至第三光點位移感測器的中央，第四雷射頭射出的雷射光穿過該圓球形透鏡後聚焦至第四光點位移感測器的中央；

啟動轉軸旋轉取得位移變化數據：啟動動力機械的轉軸旋轉，當該轉軸偏心並使該標準試棒模組位移時，第三光點位移感測器量測該圓球形透鏡的Y軸位移變化Y1以及Z軸位移變化Z1，該第四光點位移感測器量測該圓球形透鏡的X軸位移變化X1以及Z軸位移變化Z2，該第一光點位移感測器量測該圓柱形透鏡的Y軸位移變化Y2，該第二光點位移感測器量測該圓柱形透鏡的X軸位移變化X2；以及

計算得出轉軸與旋轉軸的自由度誤差：將該標準試棒模組的位移變化X1、Y1、Z1、Z2、X2、Y1的數據傳輸至一計算單元，配合架設距離L代入下列方程式運算得出六個自由度的誤差：

X軸方向徑向誤差： =X1；

Y軸方向徑向誤差： =Y1；

Z軸方向徑向誤差： =（Z1+Z2）/2；

角度偏擺誤差（wobble）： ；

X軸方向角度定位誤差： ；

Y軸方向角度定位誤差： 。

進一步，本發明在所述的安裝檢測裝置的步驟中安裝在動力機械轉軸的標準試棒模組，其圓柱形透鏡以及圓球形透鏡分別位於上下兩側的位置，所述感測模組的首層感測器組位於該次層感測器組的上方。

由於本發明上述的檢測裝置與檢測方法，其中的標準試棒模組容易製造，且感測模組能採用一般常見的光電元件製造，因此檢測裝置以及實施方法相較於現有的動態檢測手段更為便宜，可大幅提升廠商採用的意願，用於各種動力機械轉軸與旋轉軸精度檢測，提升業界對高速旋轉的動力機械轉軸誤差進行解析的普遍性，取得誤差數據以改進動力機械轉軸或工具機主軸的加工精度。

為能詳細瞭解本發明的技術特徵及實用功效，並可依照說明書的內容來實施，進一步以如圖式所示的較佳實施例，詳細說明如下。

如圖1至圖5所示的較佳實施例，本發明提供一種光學式轉軸多自由度誤差檢測裝置，其使用時是設置在動力機械的轉軸與平台，例如本較佳實施例是設置在一工具機10的主軸11與平台12之間，該工具機10至少具有X軸、Y軸以及Z軸，例如本較佳實施例中該工具機10是多軸工具機，該平台12是旋轉平台。

本發明包括一標準試棒模組20以及一與該標準試棒模組20配合的感測模組30，為了計算該感測模組30量測該標準試棒模組20的結果，設有一以電連接或無線連接的方式接收該感測模組30的誤差訊號的計算單元40，本實施例實施時，是以該標準試棒模組20結合在該主軸11，該感測模組30結合在該平台12的形態實施，其中：

該標準試棒模組20直桿體，該標準試棒模組20以豎直且同軸心的形態結合在該主軸11的底端，在該標準試棒模組20的上下兩側以同軸心的形態分別形成一圓柱形透鏡21與一圓球形透鏡22，該圓柱形透鏡21是可透光的圓柱體，該圓球形透鏡22是可透光的圓球體。

該感測模組30是在該平台12的頂面結合一磁性座31，在該磁性座31上結合一支架底座32，在該支架底座32的周圍以環繞的形態結合一感測器支架33，該感測器支架33包括四個成對結合在該支架底座32對應該工具機10X軸方向相反兩側以及Y軸方向相反兩側的載板331，各載板331是豎直的板體，在四個載板331之間形成一標準試棒模組量測區50，前述的標準試棒模組20朝下伸入該標準試棒模組量測區50的中央。

在該感測器支架33的上側以環繞該圓柱形透鏡21的形態結合一首層感測器組34，包括一第一雷射頭341、一第二雷射頭342、一第一光點位移感測器343以及一第二光點位移感測器344，其中第一雷射頭341及第一光點位移感測器343結合在該感測器支架33對應X軸方向相反兩側的兩載板331上側，第二雷射頭342以及第二光點位移感測器344結合在該感測器支架33對應Y軸方向相反兩側的兩載板331上側。

在該感測器支架33的下側以環繞該圓球形透鏡22的形態結合一次層感測器組35，包括一第三雷射頭351、一第四雷射頭352、一第三光點位移感測器353以及一第四光點位移感測器354，其中第三雷射頭351以及第三光點位移感測器353結合在該感測器支架33對應X軸方向相反兩側的兩載板331下側，第四雷射頭352以及第四光點位移感測器354結合在該感測器支架33對應Y軸方向相反兩側的兩載板331下側。首層感測器組34的中心與次層感測器組35的中心沿Z軸方向的長度距離定義為一架設距離L。

上述的第一光點位移感測器343、第二光點位移感測器344、第三光點位移感測器353以及第四光點位移感測器354可分別選用一維或二維光電式感測器、位置感測器、CCD感測器、CMOS感測器等非接觸式光電感測器。當該工具機10還未啟動，令該標準試棒模組20以及該感測模組30位於歸零的位置時，上述的第一雷射頭341以及第二雷射頭342分別射出的雷射光是正十字交錯在該圓柱形透鏡21的中心，第三雷射頭351以及第四雷射頭352分別射出的雷射光線是正十字交錯在該圓球形透鏡22的中心。

如圖3所示，該第一雷射頭341射出的雷射光穿過該圓柱形透鏡21後會聚焦至第一光點位移感測器343的中央，該第二雷射頭342射出的雷射光穿過該圓柱形透鏡21後會聚焦至第二光點位移感測器344的中央；如圖4所示，該第三雷射頭351射出的雷射光穿過該圓球形透鏡22後會聚焦至第三光點位移感測器353的中央，該第四雷射頭352射出的雷射光穿過該圓球形透鏡22後會聚焦至第四光點位移感測器354的中央。

當該工具機10的主軸11開始高速旋轉，該工具機10內部的機構因內部的熱源或外部熱源產生熱變形，使該主軸11的位置偏心連帶令該標準試棒模組20在該標準試棒模組量測區50中的位置移動時，由於該圓球形透鏡22的移動會造成射入的兩條雷射光在該第三光點位移感測器353與第四光點位移感測器354上的聚焦位置變化，且變化包含Y軸方向的變化，因此該第三光點位移感測器353可量測到該圓球形透鏡22的Y軸位移變化Y1以及Z軸位移變化Z1，該第四光點位移感測器354則可量測到該圓球形透鏡22的X軸位移變化X1以及Z軸位移變化Z2；當該標準試棒模組20在該標準試棒模組量測區50中的位置移動時，由於該圓柱形透鏡21的移動會造成射入的兩條雷射光在該第一光點位移感測器343與第二光點位移感測器344上的聚焦位置變化，但變化不包含Y軸方向的變化，因此該第一光點位移感測器343可量測到該圓柱形透鏡21的Y軸位移變化Y2，該第二光點位移感測器344則可量測到該圓柱形透鏡21的X軸位移變化X2。

該計算單元40可以是單晶片或電腦，如本較佳實施例中該計算單元40是電腦，並且以電連接或無線連接的方式接收該次層感測器組35感測到的該圓球形透鏡22的X軸位移變化X1、Y軸位移變化Y1、一Z軸位移變化Z1、另一Z軸位移變化Z2，以及該首層感測器組34感測該圓柱形透鏡21的X軸位移變化X2以及Y軸位移變化Y2，再配合已知的架設距離L，進行下列方程式運算得出主軸11與旋轉軸的六個自由度的誤差：

X軸方向徑向誤差： =X1；

Y軸方向徑向誤差： =Y1；

Z軸方向徑向誤差： =（Z1+Z2）/2；

角度偏擺誤差（wobble）： ；

X軸方向角度定位誤差： ；

Y軸方向角度定位誤差： 。

本發明除上述較佳實施例，是將該圓柱形透鏡21的位置設於該圓球形透鏡22的上方以外，也可以將該圓柱形透鏡21與該圓球形透鏡22的位置交換，將該圓球形透鏡22的位置改設於該圓柱形透鏡21的上方，這時該首層感測器組34以及該感測器支架33的上下位置也隨著該圓柱形透鏡21以及該圓球形透鏡22上下位置的改變調換，使該首層感測器組34仍然環繞在該圓柱形透鏡21的周圍以感測該圓柱形透鏡21的位移變化，該次層感測器組35仍然環繞在該圓球形透鏡22的周圍以感測該圓球形透鏡22的位移變化，將上述位移變化的訊號傳輸至該計算單元40計算出前述的六個自由度的誤差。

本發明上述的光學式轉軸多自由度誤差檢測裝置在使用時，是執行一光學式轉軸多自由度誤差檢測方法，如圖6所示，其步驟包括：

安裝檢測裝置：將一標準試棒模組20安裝在工具機10的主軸11底端，又將一感測模組30安裝在工具機10的平台12，該工具機10是至少具有X軸、Y軸以及Z軸的多軸加工機，該平台12可為雙軸平台或旋轉平台，該標準試棒模組20是豎直的桿體並且沿軸向形成同軸心的圓柱形透鏡與圓球形透鏡，該感測模組30具有上層的首層感測器組34以及下層的次層感測器組35，其中首層感測器組34包括兩對分設於X軸方向相反兩側與Y軸方向相反兩側的第一雷射頭341、第一光點位移感測器343以及第二雷射頭342、第二光點位移感測器344，次層感測器組35包括兩對分設於X軸方向相反兩側與Y軸方向相反兩側的第三雷射頭351、第三光點位移感測器353以及第四雷射頭352、第四光點位移感測器354，將首層感測器組34的中心與次層感測器組35的中心沿Z軸方向的長度距離定義為一架設距離L。

將檢測裝置歸零：啟動工具機10移動主軸11與該標準試棒模組20，將該標準試棒模組20移動至該感測模組30內，將首層感測器組34環繞在該圓柱形透鏡21的周圍，又將次層感測器組35環繞在該圓球形透鏡22的周圍，該第一雷射頭341射出的雷射光穿過該圓柱形透鏡21後聚焦至第一光點位移感測器343的中央，該第二雷射頭342射出的雷射光穿過該圓柱形透鏡21後聚焦至第二光點位移感測器344的中央，第三雷射頭351射出的雷射光穿過該圓球形透鏡22後聚焦至第三光點位移感測器353的中央，該第四雷射頭352射出的雷射光穿過該圓球形透鏡22後聚焦至第四光點位移感測器354的中央。

啟動轉軸旋轉取得位移變化數據：啟動工具機10的主軸11旋轉，當主軸11高速旋轉產生偏心的變化後，連帶使該標準試棒模組20在該感測模組30內的位置移動，這時第三光點位移感測器353量測該圓球形透鏡22的Y軸位移變化Y1以及Z軸位移變化Z1，該第四光點位移感測器354量測該圓球形透鏡22的X軸位移變化X1以及Z軸位移變化Z2，該第一光點位移感測器343量測該圓柱形透鏡21的Y軸位移變化Y2，該第二光點位移感測器344量測該圓柱形透鏡21的X軸位移變化X2。

計算得出轉軸與旋轉軸的自由度誤差：該感測模組30將上述標準試棒模組20的位移變化包括X1、Y1、Z1、Z2、X2、Y2的數據以電連接或無線連接的方式傳輸至一計算單元40，配合架設距離L代入下列誤差的程式運算而得出下列主軸11與旋轉軸的六個自由度的誤差：

X軸方向徑向誤差： =X1；

Y軸方向徑向誤差： =Y1；

Z軸方向徑向誤差： =（Z1+Z2）/2；

角度偏擺誤差（wobble）： ；

X軸方向角度定位誤差： ；

Y軸方向角度定位誤差： 。

運用本發明的裝置執行所述的光學式轉軸多自由度誤差檢測方法時，有兩種安裝裝置的方式：第一種方式是將感測模組30架設於工具機10的主軸11底端，再將標準試棒模組20架設於工具機10的平台12，此種方式可感測動力機械主軸四自由誤差，分別為 、 、 與角度偏擺誤差（wobble，α）；第二種方式是將標準試棒模組20架設於工具機10的主軸11底端，再將感測模組30架設於工具機10的平台12，此種方式可感測動力機械旋轉平台六自由誤差，分別為 、 、 、 與 與角度偏擺誤差（wobble，α），此第二種架設的方式是前述方法的較佳實施例所採用的安裝方式。

本發明的裝置與方法的功效在於，該標準試棒模組20的形狀容易製造，且感測模組30採用的元件，例如磁性座31、首層感測器組34以及次層感測器組35的元件都是一般常見的光電元件，因此由標準試棒模組20配合感測模組30組成的動態誤差檢測裝置以及實施的方法更為便宜，可大幅降低動態檢測工具機10主軸11的實施可能性的風險，未來可用於各種動力機械的轉軸與旋轉軸精度檢測，提升業界對高速旋轉的動力機械轉軸誤差進行解析的普遍性以提升動力機械精度或工具機的加工精度。

本發明有別於先前架構，可以感測轉軸與旋轉軸角度的誤差變化，與先前單純只能感測X、Y、Z軸位移變化的發明大大不同，提高了本發明應用於動力機械主軸與旋轉軸之方便性，將可大幅被應用於動力機械的線上檢測中，當檢測時本發明至多可感測六個自由度誤差。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並非用以限定本發明主張的權利範圍，凡其它未脫離本發明所揭示的精神所完成的等效改變或修飾，均應包括在本發明的申請專利範圍內。

10‧‧‧工具機

11‧‧‧主軸

12‧‧‧平台

20‧‧‧標準試棒模組

21‧‧‧圓柱形透鏡

22‧‧‧圓球形透鏡

30‧‧‧感測模組

31‧‧‧磁性座

32‧‧‧支架底座

33‧‧‧感測器支架

331‧‧‧載板

34‧‧‧首層感測器組

341‧‧‧第一雷射頭

342‧‧‧第二雷射頭

343‧‧‧第一光點位移感測器

344‧‧‧第二光點位移感測器

35‧‧‧次層感測器組

351‧‧‧第三雷射頭

352‧‧‧第四雷射頭

353‧‧‧第三光點位移感測器

354‧‧‧第四光點位移感測器

40‧‧‧計算單元

50‧‧‧標準試棒模組量測區

L‧‧‧架設距離

A‧‧‧轉軸與旋轉軸誤差源

圖1是本發明較佳實施例的立體圖。 圖2是本發明較佳實施例部分放大的立體圖。 圖3是本發明較佳實施例俯視的剖面圖。 圖4是本發明較佳實施例俯視的剖面圖。 圖5是本發明較佳實施例感測模組的前視圖。 圖6是本發明較佳實施例方法的流程圖。 圖7是現有動力機械的轉軸與旋轉軸誤差源的示意圖。

Claims (6)

1. 一種光學式轉軸多自由度誤差檢測裝置，是使用於具有X軸、Y軸以及Z軸的動力機械且構造包括： 一標準試棒模組，該標準試棒模組是豎直的桿體，在該標準試棒模組上以同軸心的形態分別形成一圓柱形透鏡與一圓球形透鏡；以及 一與該標準試棒模組配合的感測模組，設有一磁性座，在該磁性座上結合一環繞設置的感測器支架，在該感測器支架的中間形成一標準試棒模組量測區，供該標準試棒模組伸入該標準試棒模組量測區的中央，在該感測器支架沿Z軸方向間隔設有一首層感測器組以及一次層感測器組，以可環繞該圓柱形透鏡的形態在該感測器支架結合該首層感測器組，包括一第一雷射頭、一第二雷射頭、一第一光點位移感測器以及一第二光點位移感測器，其中第一雷射頭以及第一光點位移感測器結合在該感測器支架對應X軸方向的相反兩側，第二雷射頭以及第二光點位移感測器結合在該感測器支架對應Y軸方向的相反兩側； 以可環繞該圓球形透鏡的形態在該感測器支架結合該次層感測器組，包括一第三雷射頭、一第四雷射頭、一第三光點位移感測器以及一第四光點位移感測器，其中第三雷射頭以及第三光點位移感測器結合在該感測器支架對應X軸方向的相反兩側，第四雷射頭以及第四光點位移感測器結合在該感測器支架對應Y軸方向的相反兩側；首層感測器組的中心與次層感測器組的中心沿Z軸方向的長度距離定義為一架設距離。
2. 如請求項1之光學式轉軸多自由度誤差檢測裝置，其中在所述的磁性座上結合一支架底座，所述的感測器支架以環繞的形態結合在該支架底座的周圍，該感測器支架包括四個成對結合在該支架底座對應X軸方向相反兩側以及Y軸方向相反兩側的載板，所述的標準試棒模組量測區形成在四個載板之間；所述的首層感測器組的第一雷射頭、第二雷射頭、第一光點位移感測器以及第二光點位移感測器分別結合在四載板中的各載板，所述次層感測器組的第三雷射頭、第四雷射頭、第三光點位移感測器以及第四光點位移感測器分別結合在四載板中的各載板。
3. 如請求項2之光學式轉軸多自由度誤差檢測裝置，其中所述的圓柱形透鏡以及所述的圓球形透鏡是以上下排列的方式形成在所述的標準試棒模組；所述的首層感測器組是結合在所述的感測器支架的四載板上側，所述的次層感測器組是結合在該感測器支架的四載板下側。
4. 如請求項1或2或3之光學式轉軸多自由度誤差檢測裝置，其中所述的第一光點位移感測器、第二光點位移感測器、第三光點位移感測器以及第四光點位移感測器分別是一維光電式感測器、二維光電式感測器、位置感測器、CCD感測器或CMOS感測器。
5. 一種光學式轉軸多自由度誤差檢測方法，其方法步驟包括： 安裝檢測裝置：將一標準試棒模組安裝在動力機械的轉軸，又將一感測模組安裝在動力機械的平台，該標準試棒模組是豎直的桿體並且沿軸向形成同軸心的圓柱形透鏡與圓球形透鏡，對應該圓柱形透鏡以及圓球形透鏡的位置，在該感測模組沿Z軸方向各設置一首層感測器組以及一次層感測器組，該首層感測器組包括兩對分設於X軸方向相反兩側與Y軸方向相反兩側的第一雷射頭、第一光點位移感測器以及第二雷射頭、第二光點位移感測器，該次層感測器組包括兩對分設於X軸方向相反兩側與Y軸方向相反兩側的第三雷射頭、第三光點位移感測器以及第四雷射頭、第四光點位移感測器，將首層感測器組的中心與次層感測器組的中心沿Z軸方向的長度距離定義為一架設距離L； 將檢測裝置歸零：將該標準試棒模組移動至該感測模組內，使第一雷射頭射出的雷射光穿過該圓柱形透鏡後聚焦至第一光點位移感測器的中央，第二雷射頭射出的雷射光穿過該圓柱形透鏡後聚焦至第二光點位移感測器的中央，第三雷射頭射出的雷射光穿過該圓球形透鏡後聚焦至第三光點位移感測器的中央，第四雷射頭射出的雷射光穿過該圓球形透鏡後聚焦至第四光點位移感測器的中央； 啟動轉軸旋轉取得位移變化數據：啟動動力機械的轉軸旋轉，當該轉軸偏心並使該標準試棒模組位移時，第三光點位移感測器量測該圓球形透鏡的Y軸位移變化Y1以及Z軸位移變化Z1，該第四光點位移感測器量測該圓球形透鏡的X軸位移變化X1以及Z軸位移變化Z2，該第一光點位移感測器量測該圓柱形透鏡的Y軸位移變化Y2，該第二光點位移感測器量測該圓柱形透鏡的X軸位移變化X2；以及 計算得出轉軸與旋轉軸的自由度誤差：將該標準試棒模組的位移變化X1、Y1、Z1、Z2、X2、Y2的數據傳輸至一計算單元，配合架設距離L代入下列方程式運算得出六個自由度的誤差： X軸方向徑向誤差： =X1； Y軸方向徑向誤差： =Y1； Z軸方向徑向誤差： =（Z1+Z2）/2； 角度偏擺誤差（wobble）： ； X軸方向角度定位誤差： ； Y軸方向角度定位誤差： 。
6. 如請求項5之光學式轉軸多自由度誤差檢測方法，其中在所述的安裝檢測裝置的步驟中安裝在動力機械轉軸的標準試棒模組，其圓柱形透鏡以及圓球形透鏡分別位於上下兩側的位置，所述感測模組的首層感測器組位於該次層感測器組的上方。