五米激光滚珠丝杠副动态测量系统设计

2.1 丝杠的动态测量方法
传统动态测量的方法从误差信号采集的角度可分为如下几种：
(1) 与标准丝杠连续比对测量
这类仪器通过机械方式指示被测丝杠相对于标准丝杠的误差，虽结构简单操作方便，但测量精度受标准丝杠精度的限制，且被测丝杠与标准丝杠螺距必须相同，只适用于精度要求不高，单一品种大批量生产的测量。
(2) 比相法
比相法测量时将丝杠转动的圆周基准信号和轴向直线位移基准信号分别进行不同的分频，使两路信号在系统匀速运行和丝杠误差为零的条件下成为同频率信号，将分频后的两路信号的时间间隔作为采样周期，两信号相位差应保持不变，实际相位差对应于初始相位差的误差反映了被测丝杠的导程误差。
(3) 记数法
记数法测量原理，角位移信号每转一周产生N个角脉冲信号，开始测量时轴向位移信号与角位移脉冲同时到达，当丝杠转过m个角脉冲信号后，即转过m/N转，测量头位移为mPh/N（Ph为导程），若轴向位移信号脉冲波长为λ,位移信号脉冲应有个，由于导程误差的存在，测量头实际位移的与理论位移不一致，轴向位移实际脉冲个数为，则误差为。这样以圆周为角度基准信号，测头轴向位移信号为输入，即可测量出丝杠导程误差。
2.2 系统布局
根据国内外滚珠丝杠动态测量系统及相关技术，制定系统布局如图1所示。
2.3 雷尼绍激光测长系统
2.3.1激光系统组成
英国雷尼绍公司的激光测长系统组成如下：HS10激光头，RCU10单轴补偿器，空气温度传感器，RCU CS 安装软件，线性光学器件。另外，还有一些可选部件：PC机、参考标记开关、HS10调准盘、材料温度传感器、电缆等。
2.3.2 激光系统布局
针对本项目的实际情况与性能要求，激光系统安装布局如图2所示。该激光系统的分辨率为0.1um。

图1系统布局图
图2 激光系统安装布局图
3 测量系统的主轴控制系统
3.1 对主轴控制系统的要求
主轴转速平稳
在丝杠误差采集过程中，是以一定采样周期采集位置和角度信息的，要求采样点的位置间隔均匀，才能更准确地反映丝杠导程误差的真实情况。对丝杠进行误差回归分析、频谱分析、相关分析等数据处理时，实现数据从空间域到时域的转换，也是建立在采样点是等间隔的基础上的。
丝杠转速不稳定对丝杠副螺母转动会产生一定的影响，如温差变化大，测量数据不稳定，这就要求主轴转速必须平稳。

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五米激光滚珠丝杠副动态测量系统设计(二)