机床传动误差测量方法

1、本文格式为Word版，下载可任意编辑机床传动误差测量方法 传动误差的基本测量原理：设1、2分别为输入、输出轴的位移（角位移或线位移），输入、输出之间的理论传动比为i，如以1作为基准，输出轴的实际位移与理论位移的差值即为传动链误差，即2-1/i。依据对位移信号1、2的测量方法不同，传动误差测量方法可分为比相测量法和计数测量法两大类。1、机床传动误差比相测量方法两传感器的输出信号1、2之间的相位关系反映了传动链的传动误差。当传动误差TE0，即传动比恒定时，1、2之间保持恒定的相位关系；当传动比i发生变化时，1、2之间的相位关系也随之发生变化。比相测量法就是通过测定1、2之间的相位关系来间接测量传动

2、误差TE。随着数字技术、计算机技术的进展，比相测量法经受了从模拟比相数字比相计算机数字比相的进展过程。（1）模拟比相法常用的触发式相位计即采纳了模拟比相法。模拟比相的原理：两路信号经分频后变为同频率信号进入比相计，它们之间的时差t取决于1、2之间的相位差（t）。经双稳态触发器鉴别后，t变换为与比相矩形波占空比相对应的模拟量u，占空比的变化即反映了传动链的传动误差。模拟比相测量系统存在以下问题：（t）是以2为周期并按肯定规律变化的周期函数，设f为相位变化频率，2f为角频率，则有（t）（t）。两信号比相时，相位测量是以1/f为周期的重复测量，由条件0（t）2可知，u与（t）具有线性关系。由于（t）

3、呈周期变化，因此要求模拟记录表头的时间常数小于被测变化相位差的周期，即1/f，否则在前一个相位变化周期内还未获得精确读数时，后一个周期已开头重复，这样就无法实时记录相位差的变化。因此模拟比相法的动态测量性能较差，不能适应实时分析处理的动态测量要求。测量辨别率与测量范围相互制约，如提高辨别率，则会减小量程，为此需配置量程选择电路，被测信号的相位差必需小于360°。要求进入比相计的两路信号频率相同，即只能进行同频比相，因此两路信号的分频/倍频器必需满意传动比变化要求，电路结构简单，抗干扰力量差，适用范围较小。（2）数字比相法数字比相采纳规律门和计数器来实现，相位差直接以数字量形式输出。比

4、相原理：两同频信号1、2经放大整形后得到两组脉冲信号u1、u2，它们分别通过规律门电路掌握计数器的开、关。计数器的计数结果即为1、2之间的时间间隔t，它与相位差（t）成正比。设比信任号周期为T，则有（t）2t/T。数字比相测量法的主要特点为：由于t值不仅取决于两信号的相位差（t），而且还与两信号的频率有关。因此，为获得较高精度的测量结果，就必需保证两比相脉冲信号和时钟信号均有较高精度。在一个比相周期T内，任何引起比信任号频率变化的因素都将影响测量结果。虽然数字比相弥补了模拟比相的一些不足，测量稳定性和牢靠性有所提高，但仍旧只能适用于同频比相。（3）微机细分比相法20世纪80年月以来，测试仪器微

5、机化成为测量技术的重要进展趋势。在机床传动误差测量中，微机细分比相法开头得到广泛应用。微机细分比相法是数字比相法的微机化应用。由于计算机具有强大的规律、数值运算功能和掌握功能，极易实现两路信号的高频时钟细分、比相及输出，因此外围线路的制作比较简洁。传动误差为（t）2Nt/N。在比相过程中，高频脉冲不再由外部振荡电路产生，而直接采纳计算机内部的时钟CP；脉冲CP的计数不再采纳规律门电路计数器，而采纳计算机内的可编程定时/计数器。微机细分比相测量法具有如下优点：两路比信任号无须频率相同（即被测传动链的传动比可为任意值），在传动链误差的计算中，传动比为一常数。比相相位差可为任意值，不受相位差必需小于

6、360°的限制。实现了时钟细分与比相的一体化，使硬件接口线路大大简化。由于可编程计数器的分频数可由计算机软件掌握，因此可便利地调整采样频率，以适应不同转速下传动链误差的测量。系统的细分精度和测量精度较高，便于构成智能化、多功能测量系统。2、机床传动误差计数测量方法模拟比相和数字比相均为同频比相，为获得同频比信任号，必需首先进行传动比分频；为保证各误差范围不致发生2相位翻转，还需要进行量程分频。由于分频会降低测量辨别率，因此必需在分频前先进行倍频，这就使测量系统变得较为简单。此外，对于非整数传动比因无法分频而不能进行测量。数字计数测量法采纳非同频比相，因此不需对两路脉冲信号进行分频处理

7、，可直接利用两传感器输出脉冲之间的数量关系来计算机床传动误差。（1）直接计数测量法直接计数测量法原理：设输入、输出轴传感器的每转输出信号数分别为1、2，选择输出轴2作为基准轴，采样间隔T等于2脉冲信号的周期或它的整数倍。依据传动误差的定义，第j次采样时的传动误差为：（j）N1（tj）-N2（tj）（i1/2）2/1。由于1、2是时间上离散的脉冲序列，因此在测量过程中，采样时间间隔（N2个2脉冲）内1脉冲的计数N1（tj）是随时间而变化的，且通常为非整数。这样，其小数部分所造成的误差2/1就被忽视了。此外，实际传动系统的（i1/2）不肯定总为整数，即脉冲1的频率不肯定是2的整数倍，如将N1理论视为整数处理将造成理论误差，从而限制其应用范围。（2）微机细分计数测量法微机细分计数测量法的测量步骤为：以前一个2脉冲作为开门信号，后一个2脉冲作为关门信号，用计数器对1的脉冲个数N0进行计数；利用时钟脉冲CP对脉冲序列1进行插值细分，对1脉冲信号的小数周期计数值T和整数周期计数值T2分别计数；计算传