第6期 2017年6月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2017)06005405
DOI : 10. 13462/j. cnki. mmtamt. 2017. 06. 014
三点法传感器误差分析及一种改良方法
肖红光，肖曙红，邓志豪
（广东工业大学机电工程学院，广州
510006）
No.6 Jun.2017
摘要：为了减小传感器定位对测量结果的影响和传感器拆装麻烦以及传感器多问题，提出了一种改进的三点法。该方法通过简化模型，计算出传感器的定位误差、倾斜度误差、错位误差的测量误差值，比较传感器不同方向的误差计算值，结合高精度费转则度盘和光摄尺，对测量结构进行改善。实验结采表明，该方法能够正确分离工件的形状误差和回转误差，测量误差能够达到±0.05μum，测量重复性好，能够减小工件的检测成本和安装时间。
关键词：误差分离；三点法；国度误差；单传感器；旋转刻度盘
中图分类号：TH161;TG506
文献标识码：A
Sensor Error Analysis and an Improved Method in the Multiprobe Technique
XIAO Hong-guang ,XIAO Shu-hong,DENG Zhi-hao
(School of Mechanical Engineering, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China)
Abstract: In order to reduce the influence of sensor location on the measurement results and the trouble of sensor assembly and disassembly, an improved multiprobe technique is proposed. This method simplifies the model, calculate the measurement error of location error and sensor error, tilt error, calculation error compa-ring sensor in different directions, combined with high precision rotary dial and grating, the improvement of measurement structure. The experimental results show that this method can correctly separate the shape error and rotation error of the artifact, the measurement accuracy can reach O. 04μm, the measurement repeatabili-ty is good, and the cost and installation time can be reduced.
Key words: error separation; multiprobe technique; roundness error; single sensor; rotary dial
0引言
中国是制造业大国，先进制造技术和精密加工是
推动国家经济发展和提高竞争力的关键。在加工工件申，回转工件是整个机构和机器的重要部分，决定了转子的精度和机构的整体性能，故对回转类工件的精度要求也越来越高。而机床主轴作为机床的核心部件，其误差直接映射到工件上，直接彩响工件的表面精度和形位公差。主轴误差有形状误差和回转误差两部分组成，故对主轴误差分离技术众多，各有侧重
国内外误差分离方法众多。其中，经典的有 Donaldon反转法，适用于准确度不是很高的转台式圆度仪("]。Grejda用高精度转盘改进了Donaldon反转法，提高误差分离的精度，并达到纳米级精度，所使用度转盘精度高，成本昂贵。多极点法和多步法都成功实现对误差的分离，达到了纳米级的精度[23]。国内学者也在这方面进行了大量研究，上海大学的徐可伟，朱训生对几种常用的圆度误差分离方法进行了分析和比较，分析了几种方法应用场所和优缺点4。张宇华，王晓琳分析了误差分离方法的原理，测量误差的传播规
收稿日期：20160830；修回日期：20161009
律，并提出了4点法和n点法[3]。还有学者提出数理统计误差分离方法和垂直两点法[64]，此外还有很多学者对误差来源和误差改良进行了研究19-1]。然而大多数学者都是对误差分离方法和测量原理进行理论研究，目前并没有学者对实际检测过程中传感器安装的误差对测量结果的影响进行研究，而且随着设备精度的提高，传感器的安装精度的确会影响测量结果。本文研究了误差分离方法中经典的三点法，对三点法主要误差分离来源———传感器定位误差的几种误差来源（传感器定位误差，传感器倾斜度误差，传感器错位误差)进行定量计算和分析，并针对传感器误差来源，提出一种三点法改良的用单一传感器结合旋转刻盘的方法，并结合实验验证该方法的正确性。
三点法简介
三点法是由日本学者青木保雄和大园成夫在 1996年提出来，如图1所示、三点法有三个不同位置的传感器测量工件的外围信号S1（9）、S2（6）、S3（0）。其中S1(0)是水平放置的传感器,S2（9)，S3（0)与S1(6)的夹角分别为α、β。测量时，传感器固定不动，工
作者简介：肖红光(1991—），男，湖北黄冈人，广东工业大学预土研究生，研究方向为高速轴误差测量和分离研究，（E-mail)670186230@q-αom 万方数据