【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及數控機床誤差檢測，特別涉及一種數控機床線性工作臺五自由度運動誤差測量裝置與方法。
技術介紹
1、隨著制造業向智能化、精密化發展，人們對數控機床的加工精度提出了更高的要求，直線導軌作為數控機床的重要功能部件之一，其幾何運動誤差直接影響零部件的加工精度。任何一個物體在空間的位姿都可以用六個自由度參數表示，分別為x、y、z方向直線運動的自由度和繞x、y、z三軸旋轉運動的自由度，因此，數控機床工作臺沿方向軸單向運動時存在六項運動誤差，參照圖1，即線性誤差和角度誤差，線性誤差包括定位誤差、水平直線度誤差和豎直直線度誤差，角度誤差包括偏擺角誤差、俯仰角誤差以及滾轉角誤差。
2、目前，對于數控機床工作臺幾何運動的誤差測量方法有單項幾何誤差測量法(202111026242.4，一種基于雙球桿儀的機床幾何誤差分離方法)和綜合幾何誤差測量法(201721045299.8，基于在機檢測的數控機床綜合誤差測量系統)兩種。單項幾何測量法是針對六維幾何誤差中的其中每項進行單獨測量，每一項幾何誤差，都需要不同的測量儀器，如基于激光干涉儀的定位誤差的測量，基于平尺、自準直儀的直線度測量，基于自準直儀、水平儀的角度誤差測量等，這種測量方法簡單，但是耗時長，每次只能得到六維誤差中的一項誤差，測量效率低下。綜合幾何誤差法是對機床工作臺六維誤差進行整體誤差測量，再通過對整體誤差測量數據進行誤差分離，分析求解，得到六維誤差，這種方法可以提高測量效率，但是求解算法往往比較復雜。
3、綜上所述，單項幾何誤差測量方法，利用測量儀器，對數控
技術實現思路
1、為了克服上述現有技術的缺點，本專利技術的目的在于提供一種數控機床線性工作臺五自由度運動誤差測量裝置與方法，可以有效快捷的得到三項角度誤差和兩項直線誤差。
2、為了達到上述目的，本專利技術采用了以下技術方案。
3、根據本專利技術的一個方面，提供了一種數控機床線性工作臺五自由度運動誤差測量裝置，其特征在于，包括測量單元與靶鏡單元，所述的測量單元包括激光器模塊、偏振分光棱鏡bs、直角棱鏡m、角度調整平臺；所述的靶鏡單元包括光電探測器模塊、位移調整平臺、信號處理模塊sc。
4、所述測量單元的激光器模塊，包括半導體激光器ld1和半導體激光器ld2，分別發射準直光束l1和準直光束l2。
5、所述測量單元的偏振分光棱鏡bs用于：①分束：將準直光束l1分為光束l11和光束l12，所述的光束l11投射在光電探測器qpd1上，所述的光束l12，經過直角棱鏡m反射，投射在光電探測器qpd3上。②正交：將準直光束l1分為光束l11和光束l12，使得光束l11和光束l12為正交關系。
6、所述測量單元的直角棱鏡m用于光束反射，光束l12反射形成光束l13，投射在光電探測器qpd3上。
7、所述測量單元的角度調整平臺用于測量單元的調整對光，使得準直光束l1、準直光束l2、光束l13投射在光電探測器qpd1、光電探測器qpd2和光電探測器qpd3線性范圍內。
8、所述靶鏡單元的光電探測器模塊，包括光電探測器qpd1、光電探測器qpd2和光電探測器qpd3，光電探測器qpd2用于測量二維直線度誤差；光電探測器qpd1和光電探測器qpd3用于測量滾轉角誤差；光電探測器qpd1、光電探測器qpd2和光電探測器qpd3光敏面中心構成的三角形，基于運動前后三角形形變關系，測量偏擺角誤差和俯仰角誤差。
9、所述靶鏡單元的位移調整平臺用于：①調整對光：靶鏡單元的調整對光，使得準直光束l1、準直光束l2、光束l13投射在光電探測器qpd1、光電探測器qpd2和光電探測器qpd3線性范圍內。②裝置標定：標定光電探測器模塊位移轉換比例系數。
10、所述靶鏡單元的信號處理模塊sc用于光電探測器模塊產生光電流信號的處理，進行信號放大、模數轉換處理等，并傳輸至上位機。
11、根據本專利技術的另一個方面，提供了一種數控機床線性工作臺五自由度運動誤差測量方法，應用于上述測量測量裝置，所述方法包括以下步驟：
12、1)測量前，使用所述的角度調整平臺和位移調整平臺對測量裝置進行調整對光處理，使得準直光束l1、準直光束l2、光束l13投射的成像光斑位于光電探測器模塊光敏面中心，記錄光斑初始位置作為測量基準。
13、2)測量時，隨著機床工作臺的移動，所述的激光器模塊中半導體激光器ld2發射準直光束l2，投射在光電探測器qpd2上形成的成像光斑位置實時變化，基于激光準直原理測量，與所述步驟1)初始光斑位置對比，根據光斑位置的變化量，計算得到數控機床工作臺沿x軸的水平直線度誤差與沿y軸的豎直直線度誤差。
14、3)求解滾轉角、俯仰角、偏擺角三項角度誤差；
15、3.1)所述的激光器模塊中激光器ld1發射準直光束l1，經偏振分光棱鏡bs分光，形成光束l11和光束l12，光束l11投射到光電探測器qpd1上形成成像光斑1，所述的光束l12經直角棱鏡m發射，形成光束l13，光束l13投射到光電探測器qpd3上形成成像光斑3，光斑1、光斑3與所述步驟1)初始光斑位置對比，根據光斑位置的變化量，計算得到機床工作臺繞z軸轉動的滾轉角誤差；
16、3.2)所述的激光器模塊中半導體激光器ld1、半導體激光器ld2分別發射準直光束l1、準直光束l2，準直光束l1經過所述步驟3.1)在光電探測器qpd1和光電探測器qpd3上形成成像光斑1和光斑3，準直光束l2直接投射在光電探測器qpd2上形成成像光斑2，光斑1，光斑2，光斑3，依次連接構成三角形，隨著工作臺的移動，光電探測器模塊上的光斑位置實時變化，相應地，構成的三角形隨之發生形變，與所述步驟1)初始光斑位置所構成的三角形對比，根據光斑位置的變化量，計算得到機床工作臺繞x軸轉動的俯仰角誤差和繞y軸轉動的偏擺角誤差；
17、4)對所有采樣位置重復步驟2)至步驟3)，得到整個數控機床工作臺所有位置二維直線度誤差和角度誤差的分布。
18、所述的步驟1)中數控機床工作臺移動前光斑的初始位置以及數控機床工作臺移動后光斑的位置采用以下方式獲?。?/p>
19、基于所述的測量裝置對應布置光電探測器qpd1、光電探測器qpd2、光電探測器qpd3，數控機床工作臺在移動前，所述的激光器模塊對三個位置進行投射，對應位置的光電探測器qpd1、光電探測器qpd2、光電探測器qpd3上會出現光斑，進行調整對光處理本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種數控機床線性工作臺五自由度運動誤差測量裝置，其特征在于，包括測量單元與靶鏡單元；
2.一種數控機床線性工作臺五自由度運動誤差測量方法，其特征在于，應用于權利要求1所述裝置，所述方法包括：
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于：所述的步驟1)中數控機床工作臺移動前光斑的初始位置以及數控機床工作臺移動后光斑的位置采用以下方式獲?。?/p>
【技術特征摘要】
1.一種數控機床線性工作臺五自由度運動誤差測量裝置，其特征在于，包括測量單元與靶鏡單元；
2.一種數控機床線性工作臺五自由度運動誤差測量方法，其特征在于，應用于權利要求1...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李海濤，王雅雯，侯苗，
申請(專利權)人：西安阿貝銦精密儀器有限公司，
類型：發明
國別省市：
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