测量线性工作台滚转角误差的多探头法

韩 林，张大卫

数控机床误差的测量是对机床进行误差补偿及进一步提高机床加工精度的关键一步．目前，对于线性工作台几何误差的测量，已经做了大量的研究．目前，螺距误差和偏航角误差可被基于激光的测量设备测量．由于其角度位移垂直于入射探头束，滚转角误差测量难以实现[1]．Wu等[2]开发了一种利用激光源和波延迟板测量滚转角误差的系统，其精度可达微弧度级．文献[3-5]等均采用光学方法测量滚转角．Yin等[6-7]开发了一种横向塞曼激光器，用以测量滚转角误差，后又提出一种改进的版本．在 Gao等[8]提出的利用2个电容传感器测量滚转角误差的装置中，必须预先识别出感应物的平面轮廓形状，增加了测量步数，容易引进其他误差．利用球杆仪测量机床几何误差时，需要至少 2个轴的联动，使用方便，但测量精度低；光学测量装置需要精确的安装及校准，且系统的灵敏度过大．

为此，笔者提出一种新的测量线性工作台滚转角误差的方法．本测量系统利用传感器融合技术，从传感器读数中得到滚转角误差的斜率信息，利用顺序两点法采集数据[9]，进一步推导出滚转角误差的估计算法．文中解释了系统构成及测量原理；阐释了其数学模型和估计算法；同时对该测量系统的灵敏度进行了分析；仿真和实验结果表明了该测量方法的可行性．

1 系统构成及测量原理

1.1 系统构成

如图 1所示的测量系统，其中，感应物放置在运动中的线性工作……