空气轴承径向回转误差测量精度建模与仿真.pdf

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1、计算机测量与控制．2013．21(8)·2068·ComputerMeasurement&Control直动化测试技术文章编号：I671—4598(2013l08—2068—03中图分类号：TH7文献标识码：A空气轴承径向回转误差测量精度建模与仿真凌明祥，李明海，王珏，张荣，黎启胜(中国-I-程物理研究院总体工程研究所，四川绵阳621900)摘要：针对空气轴承回转误差的测量精度问题，基于三点法误差分离原理，建立了空气轴承回转误差测量系统中存在的各种测量误差传递数学模型；以测量误差传递函数作为目标函数，对传感器夹角布置进行了仿真优化；基于优化结果。模拟计算了传递到回转误差

2、上的传感器读数随机误差、系统误差以及测头角位置误差大小；计算结果表明，选择适当的传感器夹角，可将传感器读数中的测量误差传递倍数控制在1．13左右，而测头角位置误差传递量可忽略；建立的测量误差传递模型及仿真计算结果可为相关主轴回转误差的测量精度评估提供一定参考。关键词：空气轴承；回转误差；三点法；误差传递ModelingandSimulationofPrecisioninRotatingErrorMeasurementofAir—bearingLingMingxiang，LiMinghai，WangJue，ZhangRong，LiQisheng(InstituteofSy

3、stemEngineering，ChinaAcademyofEngineeringPhysics，Mianyang621900，China)Abstract：Totheissueofaccuracyofrotatingerrormeasurementwiththree—pointsmethod，threekindsofmeasuringerrortransferringmodelsintheprocessofrotatingerrormeasurementwerebuiltbasedonerrorseparationprincipleofthree—pointsmeth

4、od．Theangleposi—tionofthreesensorswassimulatedandoptimizedbyemployingmeasuringerrortransferringfunction．Basedoncalculationresults，randomandsystemerrorofsensoreoutputvaluesaswellasanglepositionerrorofsensortransferredonrotatingerrorwerecalculatedandsimulated．Theresultsshowedthat，whenchoos

5、inganappropriatesensoranglevalue，measuringerrorofsensoroutputvaluetransferredonrotatinger—forcanbecontrolledwithin1．13times，andanglepositionerrorofsensortransferredonrotatingerrorcanbeneglected．Ourproposedmeas—uringerrortransferringmodelsandcalculationresultscanprovideareferenceforaccura

6、cyassessofrotatingerrormeasurement．Keywords：air～bearing；rotatingerror；three—pointsmethod；errortransferring测微仪s2、Sa与S的夹角分别为a、口。O引言基于三点法的主轴回转误差测量是通过三个微位移传感器组合将主轴外轮廓的形状误差从回转误差中分离出来，分离的、＼精度取决于谐波抑制以及各种测量误差的传递大小_1]。前人的厂研究大多是保证三点法谐波权函数不等于零[2]实际上，谐波／＼、、、、＼一权函数对测量误差还有放大传递作用，三个传感器夹角选择不＼』当将会使各种测量误差

7、放大。文献[5—6]对传感器夹角进行平望中旱心转／／了仿真优化，但是建立的测量误差模型存在一定局限性，而且没有定量计算测量误差的传递量大小。从发表的文献看，对三图1三点法误差分离示意图点法回转误差测量精度评估的研究较少，很少有学者定量研究假设三个电容测微仪处于同一平面，且相交于空气轴承的平三点法的测量误差传递问题，而对三点法回转误差测量的测量均回转中心，根据三点法误差分离原理，可推导出径向回转误差精度进行评估又是很有必要的。针对上述问题，本文将建立三在三个电容测微仪组成的平面内的两垂直分量z()、Y点法中存在的三种测量误差传递数学模型，并