[发明专利]一种圆光栅及电涡流传感器实时测量转台五自由度运动误差的测量装置

说明书

本发明提供了一种圆光栅及电涡流传感器实时测量转台五自由度运动误差的测量装置，包括实时测量的精密转台，其特征在于：所述实时测量的精密转台包括第一顶尖、第二顶尖、主轴、电涡流探头C、电涡流探头D、探头法兰盘、圆光栅编码盘、读数头法兰盘、读数头A、读数头B、读数头A′、读数头B′、盖板、轴承端盖、轴承和壳体。本发明提出的测量新方法可以嵌入到精密转台中，实现对回转角度运动误差、X、Y方向径向运动误差，X、Y方向倾斜运动误差等回转运动的五个自由度的非接触式实时测量和主轴任意位置处运动误差的在线补偿，避免了接触式测量中长时间对标准件的磨损，以及激光测量中激光漂移对测量精度的影响。

技术领域

本发明涉及精密测量及误差补偿技术领域，尤其涉及一种圆光栅及电涡流传感器实时测量转台五自由度运动误差的测量装置。

背景技术

旋转工作台被广泛的应用于精密机械或测量仪器中，例如，五轴机床、工业机器人、跟踪仪、经纬仪等。随着智能制造的时代到来，对旋转工作台的运动精度要求越来越高。当前对转台多自由度运动误差的测量方法很多，如采用双球杆法，接触式探针法，这些方法均不可避免地进行接触性测量，测量精度上很大程度受到标准球或者标准圆柱的制造精度的影响。另一种比较普遍的测量方法为激光测量系统，但激光本身受环境影响较大，长时间测量会导致激光发生漂移，影响测量结果。

为了设计高精度的运动回转台，常采用圆光栅配合多读数头的误差分离技术。一种对径双读数头圆光栅测量方法可以消除径向运动和偏心误差对角度测量的影响。电涡流传感器具有非接触、高线性度、高分辨力的静态、动态测量的优点，本发明提出结合四读数头圆光栅编码器测量系统和双探头电涡流传感器测量系统来设计一种实时测量五自由度回转运动误差的精密转台。

发明内容

为克服现有技术中存在的问题，本发明提供了一种圆光栅及电涡流传感器实时测量转台五自由度运动误差的测量装置。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种圆光栅及电涡流传感器实时测量转台五自由度运动误差的测量装置，包括实时测量的精密转台，其特征在于：所述实时测量的精密转台包括第一顶尖、第二顶尖、主轴、电涡流探头C、电涡流探头D、探头法兰盘、圆光栅编码盘、读数头法兰盘、读数头A、读数头B、读数头A′、读数头B′、盖板、轴承端盖、轴承和壳体，所述圆光栅编码盘安装在主轴上轴肩O₂位置，所述读数头法兰盘与圆光栅编码盘对应安装并固定在壳体上，所述探头法兰盘固定在主轴下轴肩O₁处对应的壳体上，所述读数头法兰盘、圆光栅编码盘、探头法兰盘与主轴同轴；所述读数头A、A′、B、B′对径正交安装于读数头法兰盘上，用于主轴的回转运动角度以及主轴O₂点的X、Y方向的径向运动误差测量；所述电涡流探头C、D正交安装于探头法兰盘上，用于测量主轴O₁点的X、Y方向的径向运动误差；所述读数头A和电涡流探头C同轴；所述读数头B和电涡流探头D同轴；所述读数头法兰盘和探头法兰盘两侧均由内向外依次安装轴承、盖板、轴承端盖，所述实时测量的精密转台为一个密封整体。

优选的，所述实时测量的精密转台采用安装于壳体内部的具有四个读数头A、读数头B、读数头A′、读数头B′的圆光栅编码盘与两个垂直放置的电涡流探头C和电涡流探头D分别实时测量回转主轴不同两点的径向运动误差，进而可以实时测量出回转工作台两个方向倾斜运动误差，两方向径向跳动运动误差，转角运动误差等五个自由度运动误差，具体实现过程如下步骤：

步骤(一)：组合安装圆光栅、读数头、和主轴等组件；

步骤(二)：标定圆光栅相对于主轴的装配偏心误差；

步骤(三)：将标定好的组件整体装入转台壳体，通过求出主轴的实际回转运动角度进而求出圆光栅在X、Y方向的径向运动位移；

步骤(四)：测量计算主轴O₁、O₂点的径向运动误差；

步骤(五)：计算主轴倾斜运动误差，推导转台主轴上任意位置处的五自由度运动误差。