基于双频激光和圆光栅的精密丝杠动态测量系统研究

摘要

精密丝杠是影响精密仪器与机械结构精度的关键部件，对其加工精度有着很高的要求。因此在丝杠的加工过程中离不开与之配套的在线动态测量系统。本文首先全面介绍了丝杠的动态和静态测量方法，以及国内外研究现状，在分析研究几种典型的丝杠测量仪原理性能与结构特点的基础上确定了测量系统的总体设计方案。
　　根据总体设计方案，首先选择了双频激光干涉仪和圆光栅作为丝杠的水平位移和角位移的标准器，对双频激光干涉系统和圆光栅系统的原理与技术进行了研究，并设计了相应的机械机构。
　　另外进行了测量系统的软硬件设计，最后对系统进行了总体精度分析，其测量精度达到检测常规丝杠二级精度等级的要求，满足精密机械机构的需求。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 丝杠测量方法概述

1．2．1 静态测量法

1．2．2 动态测量法

1．3 丝杠测量仪器的发展现状

1．4 几种典型的丝杠测量仪

1．4．1 HJY05型丝杠测量仪

1．4．2 长丝杠螺距测量仪

1．4．3 基于光学测头的丝杠测量仪

1．5 论文的主要研究内容

第二章 测量系统方案设计和测量原理

2．1 总体方案设计

2．2 系统测量原理

2．2．1 双频激光干涉仪原理

2．2．2 角度测量原理

第三章 系统结构设计

3．1 激光测长系统部件选取

3．2 圆光栅的选取和光栅读数头

3．3 工作台及床身的设计

第四章 系统电路设计

4．1 概述

4．2 光电模拟信号处理

4．2．1 光电转换及放大电路设计

4．3 数字电路设计

4．3．1 减法器

4．3．2 倍频器

4．3．3 可逆计数器

4．4 圆光栅处理电路

4．4．1 信号的放大电路设计

4．4．2 信号的整形电路设计

第五章 测量软件实现

5．1 软件界面设计

5．2 曲线拟合

第六章 测量系统的误差分析及误差补偿

6．1 阿贝误差分析

6．2 激光干涉仪误差分析

6．2．1 激光频率和波长误差

6．2．2 测试环境引起的误差

6．2．3 激光干涉仪测量误差

6．3 圆光栅测角位移误差

6．4 丝杠的温度变化误差补偿

6．5 误差合成

第七章 总结

致谢

参考文献