基于激光跟踪仪的机床运动轴误差检测方法与试验研究

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本文针对数控机床运动轴误差检测,提出一种激光跟踪仪的单站间接测量方法,建立了基于激光跟踪仪的基站中心标定模型和靶镜中心坐标求解模型,确定了靶镜试验台的尺寸和误差,最终加工得到了靶镜试验台。将靶镜试验台固定在机床移动轴控制的机床工作台上,使用API激光跟踪仪测量靶镜处于不同靶镜安装底座时的一系列距离,解算出激光跟踪仪的基站中心坐标和一系列相应的靶镜中心坐标值,进而得到该机床移动轴的定位误差曲线图。通过对同一台数控机床的移动轴使用技术成熟的雷尼绍激光干涉仪进行测量,得到了准确的机床移动轴的定位误差曲线。结果对比表明,激光干涉仪的结果和激光跟踪仪的结果都得到该机床移动轴的定位误差随着行程的增大而迅速增大的特征。该模型在拓展激光跟踪仪在机床误差检测中的使用具有重要的理论及应用价值。主要研究内容如下:
　　(1)基于激光跟踪仪的机床运动轴误差检测原理。基于齐次坐标转换矩阵和空间坐标转换矩阵原理,建立机床运动轴的运动误差数学模型。介绍了激光跟踪仪直接测量机床运动轴误差的原理,并重点提出了采用激光跟踪仪的间接测量方法中的单站法和多站法测量原理,建立了相应的机床运动轴误差检测模型,包括激光跟踪仪的基站中心标定模型和靶镜中心坐标求解模型。
　　(2)靶镜试验台设计。根据建立的激光跟踪仪靶镜中心坐标求解模型,合理选择靶镜试验台的主要尺寸参数,以及相应的尺寸误差,并分析相应设计的不确定,最终通过三维设计软件设计出合适的靶镜试验台立体模型。
　　(3)基于激光跟踪仪的机床运动轴误差测量实验。利用API激光跟踪仪和专门设计的靶镜试验台对机床工作台进行直线运动测量,根据建立的激光跟踪仪基站中心标定模型和靶镜中心坐标求解模型,测量出机床导轨的实际运动轨迹,并计算出机床导轨的定位误差,绘出机床导轨定位误差曲线图。同样用雷尼绍激光干涉仪测量机床导轨运动,并绘出机床导轨定位误差曲线图,并与激光跟踪仪测量的试验结果进行对比分析。

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作者
李亮亮;
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作者单位

上海交通大学;

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授予单位上海交通大学;
学科机械工程
授予学位硕士
导师姓名杜正春;
年度 2014
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类机床的精度;
关键词
激光跟踪仪; 机床误差; 运动轴误差; 误差检测;

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