【摘要】：主軸是數(shù)控機床的核心部件,其回轉(zhuǎn)誤差是影響機床加工精度的重要因素�；剞D(zhuǎn)誤差的測量對于評價機床主軸的精度、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應用于主軸回轉(zhuǎn)誤差的測量中,設計開發(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的工作原理進行分析,設計了一種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行求解。(3)開發(fā)基于PSD的主軸回轉(zhuǎn)誤差測量系統(tǒng)。設計測量系統(tǒng)的總體測量方案,對系統(tǒng)硬件進行了分析和選型,搭建測量系統(tǒng)的硬件平臺;對測量系統(tǒng)軟件的各功能進行模塊化設計,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)進行實驗驗證。首先進行背景光補償實驗,驗證背景光補償算法的有效性;其次采用神經(jīng)網(wǎng)絡法對PSD邊緣測量法的非線性進行校正,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)進行實驗對比,驗證本文所設計的測量系統(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 的設計和制作[10]。浙江大入研究[11-13]，設計了梳狀結(jié)構(gòu)一維 PSD，提高了 P極結(jié)構(gòu)二維 PSD 的結(jié)構(gòu)與非線性進行了分析。隨后SD 的研究，將 PSD 應用于不同的測量領域。浙江大計了 PSD 的測距系統(tǒng)[14]，詳細介紹了 PSD 的信號處其測量精度達到了 0.03mm。此后，PSD 在測量領域還將 PSD 應用于鐵路路基凍脹的遠程監(jiān)測、測量葉的在線檢測[17]等方面，均取得了良好的應用效果。近度，，PSD 的非線性開始受到更多學者的關注。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]，其測量精度達到了納米級測量提出了改進方法，并取得很好的改進效果。
【學位授予單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG659

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本文編號：2600677