一种回转基准径向误差分离方法研究

摘要

纳米精度误差补偿技术是伴随纳米技术的发展而提出，并继承了传统误差补偿技术的合理成分而发展起来的一项技术。它可以用较小的代价达到许多“硬技术”难以达到的精度水平，因而具有重要的研究价值和巨大的应用潜力。误差分离技术是误差补偿技术的一个重要组成部分，在多次定位法误差分离技术中，由于谐波抑制的影响，致使其分离精度并不够高。
　　本文首先对现有的圆度误差分离方法进行了比较，具体分析了这些方法的原理误差，在总结了这些方法的优点和不足的基础上，通过仿真分析了“多重多步法”误差分离技术，该技术将不同转位的多步法混合，分别进行谐波分析，将产生谐波抑制的项剔除，最后进行谐波合成实现主轴系统回转误差的分离，“多重多步法”大大扩展了无谐波抑制范围。本文主要完成的工作如下：
　　1、分析了多步法误差分离方法的原理，指出了其中存在的谐波抑制问题，并以本文构造的误差函数为例，对10转位法进行了仿真分析，结果表明，分离精度并不高，在本次分离中，主轴系统回转误差和工件圆度误差的最大分离误差，在归一化之后(除以构造信号的振幅最大值)分别为0.305和0.346；
　　2、在多步法的基础上，分析了多重多步法原理及数据处理过程，并对以3、4、5步法为基础的多重多步法进行了仿真分析。仿真结果表明多重多步法能在需求范围内很好的解决谐波抑制问题，达到较高的分离精度，在采样点数为512时，对主轴系统回转误差和工件圆度误差的最大分离误差分别为0.041和0.046左右；
　　3、分析了采样点数对多重多步法分离精度的影响。当采样点数增加到1024时，主轴系统回转误差和工件圆度误差的最大分离误差分别为0.027和0.031左右，与采样点数为512时的分离误差相比，分别减小34.1％和32.6%；
　　4、分析了在不同滤波范围内多重多步法的分离精度，结果表明，随着滤波范围的扩大，基于3、4、5步法的多重多步法分离误差不断增大；
　　5、对多重多步法进行了实验验证，结果表明，本文介绍的三种不同转位的多重多步法有较高的分离精度，最高误差可达到4.2nm。
　　理论分析及仿真结果表明本文研究的多重多步法误差分离技术有良好的可操作性及较高的分离精度，适合所设计的误差分离系统。

目录

一种回转基准径向误差分离方法研究

RESEARCH ON A RADIAL ERROR SEPARATION METHOD ABOUT GYRE MOVEMENT

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 高精度圆度和圆轮廓测量的国际比对

1.3 圆轮廓测量中的误差分离技术

1.4 圆轮廓测量中的误差分离技术发展概况

1.5 研究的目的、意义和内容

第2章 主轴误差分离方法

2.1 多测头法

2.2 多次定位法

2.3 本章小结

第3章 误差分离系统设计

3.1 误差分离转台的设计

3.2 误差分离转台的控制系统

3.3 主轴系统

3.4 三点支撑式主轴系统

3.5 本章小结

第4章 多重多步法误差分离技术

4.1 多步法误差分离方法的谐波抑制问题

4.2 多重多步法误差分离方法

4.3 本章小结

第5章 仿真及实验分析

5.1 仿真分析

5.2 实测数据验证

5.3 本章小结

结论

参考文献

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