【摘要】：主軸是數(shù)控機(jī)床的核心部件,其回轉(zhuǎn)誤差是影響機(jī)床加工精度的重要因素�；剞D(zhuǎn)誤差的測量對于評價機(jī)床主軸的精度、監(jiān)視主軸的運行狀態(tài)、及時發(fā)現(xiàn)和診斷主軸出現(xiàn)的故障,具有十分重要的現(xiàn)實意義。位置敏感探測器(Position Sensitive Detector,簡稱PSD)是一種光斑位置檢測器件,具有位置分辨率高、響應(yīng)速度快、處理電路簡單等特點,適用于位置誤差的在線測量。因此,本文將PSD應(yīng)用于主軸回轉(zhuǎn)誤差的測量中,設(shè)計開發(fā)了一種適用于在線測量的回轉(zhuǎn)誤差測量系統(tǒng),并進(jìn)行了實驗驗證。本文主要的研究內(nèi)容如下:(1)對PSD的工作原理進(jìn)行分析,設(shè)計了一種PSD邊緣測量方法用于主軸回轉(zhuǎn)誤差的在線測量中。分析了此測量方法的精度影響因素,運用背景光補償算法對環(huán)境背景光進(jìn)行補償,并采用多種方法校正PSD邊緣測量法的非線性,分析其校正精度。(2)根據(jù)測量系統(tǒng)的使用需求,通過仿真對比分析,采用時域兩點法作為測量系統(tǒng)的誤差分離方法。分析定位誤差對測量系統(tǒng)的精度影響,使用最小外接圓法評價分離后的回轉(zhuǎn)誤差信號,并采用遺傳算法對其進(jìn)行求解。(3)開發(fā)基于PSD的主軸回轉(zhuǎn)誤差測量系統(tǒng)。設(shè)計測量系統(tǒng)的總體測量方案,對系統(tǒng)硬件進(jìn)行了分析和選型,搭建測量系統(tǒng)的硬件平臺;對測量系統(tǒng)軟件的各功能進(jìn)行模塊化設(shè)計,開發(fā)基于虛擬儀器平臺的回轉(zhuǎn)誤差測量軟件。(4)對回轉(zhuǎn)誤差測量系統(tǒng)進(jìn)行實驗驗證。首先進(jìn)行背景光補償實驗,驗證背景光補償算法的有效性;其次采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法對PSD邊緣測量法的非線性進(jìn)行校正,提高了測量系統(tǒng)的測量精度;最后與基于電渦流位移傳感器的回轉(zhuǎn)誤差測量系統(tǒng)進(jìn)行實驗對比,驗證本文所設(shè)計的測量系統(tǒng)的有效性。
【圖文】：

圖 1-1 S3932 型 PSD 的位置檢測誤差曲線SD 的研究起步較晚，直到九十年代才有研究人員開一四所等研究了枕形 PSD 的設(shè)計和制作[10]。浙江大入研究[11-13]，設(shè)計了梳狀結(jié)構(gòu)一維 PSD，提高了 P極結(jié)構(gòu)二維 PSD 的結(jié)構(gòu)與非線性進(jìn)行了分析。隨后SD 的研究，將 PSD 應(yīng)用于不同的測量領(lǐng)域。浙江大計了 PSD 的測距系統(tǒng)[14]，詳細(xì)介紹了 PSD 的信號處其測量精度達(dá)到了 0.03mm。此后，PSD 在測量領(lǐng)域還將 PSD 應(yīng)用于鐵路路基凍脹的遠(yuǎn)程監(jiān)測、測量葉的在線檢測[17]等方面，均取得了良好的應(yīng)用效果。近度，，PSD 的非線性開始受到更多學(xué)者的關(guān)注。宋殿量系統(tǒng)用于薄板厚度的測量中[18]，分析了非線性、干精度的影響，使用分段最小二乘法對 PSD 的非線了±2um。Song C 研究了光束大小對 PSD 線性度的

多點法造成測量誤差的原因[32]，其研究表明工并提出了一種測量不確定度為亞納米的測量方法種新的回轉(zhuǎn)誤差二維測量方法[33]，驗證了回轉(zhuǎn)誤了現(xiàn)有回轉(zhuǎn)誤差測量方法的局限性。K. Prashanlar 針對微型高速主軸的回轉(zhuǎn)誤差測量問題，提出量回轉(zhuǎn)誤差的方法[34]，其測量精度達(dá)到了納米級測量提出了改進(jìn)方法，并取得很好的改進(jìn)效果。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG659

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 郭學(xué)慶;楊赫然;孫興偉;;一種主軸回轉(zhuǎn)誤差測量方法的研究[J];機(jī)床與液壓;2018年16期

2 姬偉;佟偉;;精密主軸回轉(zhuǎn)誤差標(biāo)準(zhǔn)測試的偏心分析[J];中國標(biāo)準(zhǔn)化;2017年04期

3 姬偉;佟偉;;精密主軸回轉(zhuǎn)誤差標(biāo)準(zhǔn)測試的偏心分析[J];中國標(biāo)準(zhǔn)化;2017年02期

4 黃長征;機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差運動對零件加工的影響[J];韶關(guān)學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2002年03期

5 芮小健，鐘秉林，顏景平;主軸回轉(zhuǎn)誤差的動態(tài)數(shù)據(jù)模型研究[J];東南大學(xué)學(xué)報;1994年04期

6 芮小健，顏景平，鐘秉林;一種主軸回轉(zhuǎn)誤差的直接測量系統(tǒng)[J];計量技術(shù);1994年07期

7 劉學(xué)杰,王鏞,余之泳;液體靜壓主軸回轉(zhuǎn)誤差的直接控制補償[J];組合機(jī)床與自動化加工技術(shù);1990年06期

8 鐘先信;主軸回轉(zhuǎn)誤差的信息特性分析[J];計量學(xué)報;1991年01期

9 商向東 ,顧文達(dá);齒輪機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差運動的測量與評定[J];沈陽工業(yè)大學(xué)學(xué)報;1988年02期

10 陳寶珊;主軸回轉(zhuǎn)誤差測試中連續(xù)模型的建立及誤差評定的一個輔助特征量[J];計量學(xué)報;1988年04期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 吳舒晨;基于PSD的主軸回轉(zhuǎn)誤差測量系統(tǒng)設(shè)計與實驗[D];武漢理工大學(xué);2018年

2 曹慶輝;超精密主軸回轉(zhuǎn)誤差光學(xué)干涉測量方法研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2018年

3 郭學(xué)慶;機(jī)床主軸動態(tài)回轉(zhuǎn)誤差檢測技術(shù)研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2018年

4 張根明;超精密氣體靜壓主軸回轉(zhuǎn)誤差測量與分析[D];廣東工業(yè)大學(xué);2018年

5 王少蘅;高速高精密主軸回轉(zhuǎn)誤差在線動態(tài)測試技術(shù)研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2006年

6 于宗玲;面向加工精度的機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差建模與分析技術(shù)[D];重慶理工大學(xué);2015年

7 張明;空氣靜壓主軸回轉(zhuǎn)誤差測量技術(shù)研究[D];中國工程物理研究院;2008年

8 周偉娜;基于運動特征分析的精密主軸回轉(zhuǎn)誤差檢測方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

9 黃建建;基于頻域三點法的主軸回轉(zhuǎn)誤差測量方法與應(yīng)用研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2011年

10 胡偉;機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)精度在線檢測技術(shù)的研究[D];昆明理工大學(xué);2016年

本文編號：2600677