機(jī)床傳動誤差測量方法

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯機(jī)床傳動誤差測量方法 傳動誤差的基本測量原理：設(shè)1、2分別為輸入、輸出軸的位移（角位移或線位移），輸入、輸出之間的理論傳動比為i，如以1作為基準(zhǔn)，輸出軸的實際位移與理論位移的差值即為傳動鏈誤差，即2-1/i。依據(jù)對位移信號1、2的測量方法不同，傳動誤差測量方法可分為比相測量法和計數(shù)測量法兩大類。1、機(jī)床傳動誤差比相測量方法兩傳感器的輸出信號1、2之間的相位關(guān)系反映了傳動鏈的傳動誤差。當(dāng)傳動誤差TE0，即傳動比恒定時，1、2之間保持恒定的相位關(guān)系；當(dāng)傳動比i發(fā)生變化時，1、2之間的相位關(guān)系也隨之發(fā)生變化。比相測量法就是通過測定1、2之間的相位關(guān)系來間接測量傳動

2、誤差TE。隨著數(shù)字技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)的進(jìn)展，比相測量法經(jīng)受了從模擬比相數(shù)字比相計算機(jī)數(shù)字比相的進(jìn)展過程。（1）模擬比相法常用的觸發(fā)式相位計即采納了模擬比相法。模擬比相的原理：兩路信號經(jīng)分頻后變?yōu)橥l率信號進(jìn)入比相計，它們之間的時差t取決于1、2之間的相位差（t）。經(jīng)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器鑒別后，t變換為與比相矩形波占空比相對應(yīng)的模擬量u，占空比的變化即反映了傳動鏈的傳動誤差。模擬比相測量系統(tǒng)存在以下問題：（t）是以2為周期并按肯定規(guī)律變化的周期函數(shù)，設(shè)f為相位變化頻率，2f為角頻率，則有（t）（t）。兩信號比相時，相位測量是以1/f為周期的重復(fù)測量，由條件0（t）2可知，u與（t）具有線性關(guān)系。由于（t）

3、呈周期變化，因此要求模擬記錄表頭的時間常數(shù)小于被測變化相位差的周期，即1/f，否則在前一個相位變化周期內(nèi)還未獲得精確讀數(shù)時，后一個周期已開頭重復(fù)，這樣就無法實時記錄相位差的變化。因此模擬比相法的動態(tài)測量性能較差，不能適應(yīng)實時分析處理的動態(tài)測量要求。測量辨別率與測量范圍相互制約，如提高辨別率，則會減小量程，為此需配置量程選擇電路，被測信號的相位差必需小于360°。要求進(jìn)入比相計的兩路信號頻率相同，即只能進(jìn)行同頻比相，因此兩路信號的分頻/倍頻器必需滿意傳動比變化要求，電路結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾力量差，適用范圍較小。（2）數(shù)字比相法數(shù)字比相采納規(guī)律門和計數(shù)器來實現(xiàn)，相位差直接以數(shù)字量形式輸出。比

4、相原理：兩同頻信號1、2經(jīng)放大整形后得到兩組脈沖信號u1、u2，它們分別通過規(guī)律門電路掌握計數(shù)器的開、關(guān)。計數(shù)器的計數(shù)結(jié)果即為1、2之間的時間間隔t，它與相位差（t）成正比。設(shè)比信任號周期為T，則有（t）2t/T。數(shù)字比相測量法的主要特點(diǎn)為：由于t值不僅取決于兩信號的相位差（t），而且還與兩信號的頻率有關(guān)。因此，為獲得較高精度的測量結(jié)果，就必需保證兩比相脈沖信號和時鐘信號均有較高精度。在一個比相周期T內(nèi)，任何引起比信任號頻率變化的因素都將影響測量結(jié)果。雖然數(shù)字比相彌補(bǔ)了模擬比相的一些不足，測量穩(wěn)定性和牢靠性有所提高，但仍舊只能適用于同頻比相。（3）微機(jī)細(xì)分比相法20世紀(jì)80年月以來，測試儀器微

5、機(jī)化成為測量技術(shù)的重要進(jìn)展趨勢。在機(jī)床傳動誤差測量中，微機(jī)細(xì)分比相法開頭得到廣泛應(yīng)用。微機(jī)細(xì)分比相法是數(shù)字比相法的微機(jī)化應(yīng)用。由于計算機(jī)具有強(qiáng)大的規(guī)律、數(shù)值運(yùn)算功能和掌握功能，極易實現(xiàn)兩路信號的高頻時鐘細(xì)分、比相及輸出，因此外圍線路的制作比較簡潔。傳動誤差為（t）2Nt/N。在比相過程中，高頻脈沖不再由外部振蕩電路產(chǎn)生，而直接采納計算機(jī)內(nèi)部的時鐘CP；脈沖CP的計數(shù)不再采納規(guī)律門電路計數(shù)器，而采納計算機(jī)內(nèi)的可編程定時/計數(shù)器。微機(jī)細(xì)分比相測量法具有如下優(yōu)點(diǎn)：兩路比信任號無須頻率相同（即被測傳動鏈的傳動比可為任意值），在傳動鏈誤差的計算中，傳動比為一常數(shù)。比相相位差可為任意值，不受相位差必需小于

6、360°的限制。實現(xiàn)了時鐘細(xì)分與比相的一體化，使硬件接口線路大大簡化。由于可編程計數(shù)器的分頻數(shù)可由計算機(jī)軟件掌握，因此可便利地調(diào)整采樣頻率，以適應(yīng)不同轉(zhuǎn)速下傳動鏈誤差的測量。系統(tǒng)的細(xì)分精度和測量精度較高，便于構(gòu)成智能化、多功能測量系統(tǒng)。2、機(jī)床傳動誤差計數(shù)測量方法模擬比相和數(shù)字比相均為同頻比相，為獲得同頻比信任號，必需首先進(jìn)行傳動比分頻；為保證各誤差范圍不致發(fā)生2相位翻轉(zhuǎn)，還需要進(jìn)行量程分頻。由于分頻會降低測量辨別率，因此必需在分頻前先進(jìn)行倍頻，這就使測量系統(tǒng)變得較為簡單。此外，對于非整數(shù)傳動比因無法分頻而不能進(jìn)行測量。數(shù)字計數(shù)測量法采納非同頻比相，因此不需對兩路脈沖信號進(jìn)行分頻處理

7、，可直接利用兩傳感器輸出脈沖之間的數(shù)量關(guān)系來計算機(jī)床傳動誤差。（1）直接計數(shù)測量法直接計數(shù)測量法原理：設(shè)輸入、輸出軸傳感器的每轉(zhuǎn)輸出信號數(shù)分別為1、2，選擇輸出軸2作為基準(zhǔn)軸，采樣間隔T等于2脈沖信號的周期或它的整數(shù)倍。依據(jù)傳動誤差的定義，第j次采樣時的傳動誤差為：（j）N1（tj）-N2（tj）（i1/2）2/1。由于1、2是時間上離散的脈沖序列，因此在測量過程中，采樣時間間隔（N2個2脈沖）內(nèi)1脈沖的計數(shù)N1（tj）是隨時間而變化的，且通常為非整數(shù)。這樣，其小數(shù)部分所造成的誤差2/1就被忽視了。此外，實際傳動系統(tǒng)的（i1/2）不肯定總為整數(shù)，即脈沖1的頻率不肯定是2的整數(shù)倍，如將N1理論視為整數(shù)處理將造成理論誤差，從而限制其應(yīng)用范圍。（2）微機(jī)細(xì)分計數(shù)測量法微機(jī)細(xì)分計數(shù)測量法的測量步驟為：以前一個2脈沖作為開門信號，后一個2脈沖作為關(guān)門信號，用計數(shù)器對1的脈沖個數(shù)N0進(jìn)行計數(shù)；利用時鐘脈沖CP對脈沖序列1進(jìn)行插值細(xì)分，對1脈沖信號的小數(shù)周期計數(shù)值T和整數(shù)周期計數(shù)值T2分別計數(shù)；計算傳