二维线性模组空间运动误差实时测量

为实时检测二维线性模组的运动误差,搭建了误差实时测量系统。该系统由四自由度运动误差测量模块、滚动角误差测量模块和线性光栅尺组成,实现单轴六自由度运动误差测量。基于齐次坐标转换矩阵(Homogeneous Transfor-mation Matrix,HTM)原理构建二维模组的空间误差模型,对功能点的实际空间位置进行表示;完成测量系统标定实验,并基于阿贝-布莱恩原则处理实验数据完成比对实验。最终,测量系统的定位误差、直线度误差和角度误差测量精度分别达到±1.2μm,±1.3μm和±1′′,并根据空间误差模型分析二维线性模组XZ平面对角线位置的测量误差。结果表明,使用二维线性模组空间误差模型求解后,XZ平面对角线位置的测量误差由68μm降至13μm,证明采用该系统进行线性模组误差测量是有效的;此外,因为加载状态下二维线性模组各位置的运动误差会改变,为验证测量系统能够实时测量出线性模组的空间误差变化,在Z轴滑块上加装质量为2 kg的标准砝码进行对照实验。结果显示,在使用二维线性模组空间误差模型求解后,XZ平面对角线位置的测量误差由56μm降至14μm。

基于空间网格的三维激光球杆仪系统误差标定

三维激光球杆仪是一种空间坐标测量设备,由二维转台和径向伸缩机构组成。伸缩机构的末端固定有一个由测量目标磁吸并带动设备运动的标准球。伸缩机构的位移由光栅尺测量,二维转台的旋转角度由圆光栅测量,测量系统测得的坐标经坐标转换后可以得出被测目标的坐标。分析了系统的主要误差来源,采用多体系统误差建模方法建立了误差模型。最后基于几何误差模型非线性优化对设备的单项误差进行标定。经过误差补偿后,设备在测量范围内测量空间点的位置误差可以达到0.06 mm以内。

直线导轨滚转角测量误差自校正方法

提出一种具有滚转角测量自动校正功能的五自由度运动误差测量系统,解决了平行双光束法在测量滚转角误差时受光束平行度影响较大的问题。介绍了平行双光束法测量五自由度运动误差的原理,建立了关于双光束平行度误差与滚转角测量误差间的模型,提出了基于双自准直单元的双光束平行度误差测量方法。实验结果表明:双光束之间存在15.4″的平行度误差时,可以将滚转角测量误差的残差由44″减小到2.7″。该校正方法有效提高了双光束测量滚转角的准确性,可用于直线导轨运动误差的在线监测。