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機(jī)床主軸熱誤差、圓度誤差與回轉(zhuǎn)誤差的分離與處理方法_2

文檔序號(hào):9481280閱讀:來源:國(guó)知局
經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡傳輸給上位機(jī)系統(tǒng)。
[0059] 本發(fā)明的四點(diǎn)誤差分離中,0為四個(gè)電渦流傳感器31、52、心54的交點(diǎn),建立以0為 原點(diǎn)、X軸與傳感器Si軸線重合的x-y坐標(biāo)系。被測(cè)件輪廓曲線以極坐標(biāo)表示,極點(diǎn)0'為 被測(cè)面的最小二乘圓心。旋轉(zhuǎn)軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),某時(shí)刻0'的極坐標(biāo)與X軸夾角為θ,α、β、 γ分為電渦流傳感器S2、S3、54與S滿夾角。
[0060] 四個(gè)溫度傳感器和四個(gè)電渦流傳感器均勻分布,機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)傳感器分別獲取主軸 的溫度信號(hào)和位移信號(hào),對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差分離處理,誤差分離的過程。
[0064] 式中:3(0)為圓度誤差,艮(0)、&(0)為回轉(zhuǎn)誤差在^7方向的分量,31、5 2、 δ 3、δ 4為熱誤差。
[0065] (1)熱誤差的分離
[0066] 在某一轉(zhuǎn)速下,設(shè)定傳感器的采樣時(shí)間,將獲取的位移信號(hào)等周期截?cái)嗪笞鞑罘?處理,得到主軸徑向的熱位移,再根據(jù)溫度信號(hào)可建立主軸徑向熱誤差的模型,最終分離出 熱誤差。
[0067] 例如:機(jī)床轉(zhuǎn)速為6000r/min,傳感器Si采集lOmin信號(hào),將每lmin采集的位移信 號(hào)作為一個(gè)周期,則熱位移δ = 取溫度傳感器采集的溫度信號(hào)t,將溫 度信號(hào)t與位移信號(hào)δ利用最小二乘原理進(jìn)行回歸分析,求出t與δ的關(guān)系,分離出信號(hào) Α(θ)中包含的熱誤差Si。同理分離出δ2、δ3、δ4。
[0068] (2)圓度誤差的分離
[0077] 求解出a、b、c、d的值并代入方程得到:
[0078] F ( Θ ) = S ( Θ ) +b*S ( Θ +9〇。)+C*S ( Θ +18〇。)+d*S ( Θ +27〇。)對(duì)上式進(jìn)行離散 化處理,得:
[0079] F (i) = S (i)+b*S (i+m)+c*S (i+p)+d*S (i+q)
[0080] 其中:Δ Θ = 2 π /N,m = π/2Δ θ,ρ = π/Δ 0,q = 3jr/2A Θ
[0081] N為每轉(zhuǎn)采樣點(diǎn)數(shù)
[0082] 再進(jìn)行離散傅里葉變換得:
[0086] 對(duì)其進(jìn)行傅里葉反變換得到圓度誤差
[0087] S(i) = IDFT[Sf(k)]
[0088] (3)回轉(zhuǎn)誤差的分離
[0089] 根據(jù)上述步驟將分離得到的熱誤差和圓度誤差代入方程求解,
[0090] 由方程:
[0091]
[0096] 本發(fā)明不局限于上述最佳實(shí)施方式,任何人在本發(fā)明的啟示下都可得出其他各種 形式的產(chǎn)品,但不論在其形狀或結(jié)構(gòu)上作任何變化,凡是具有與本申請(qǐng)相同或相近似的技 術(shù)方案,均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種機(jī)床主軸熱誤差、圓度誤差與回轉(zhuǎn)誤差的分離與處理方法,其特征在于:四個(gè) 溫度傳感器、四個(gè)電滿流傳感器均勻分布,實(shí)現(xiàn)機(jī)床主軸溫度及位移信號(hào)的采集;在某一轉(zhuǎn) 速下,設(shè)定傳感器的采樣時(shí)間,將獲取的位移信號(hào)周期截?cái)嗪笞鞑罘痔幚恚玫街鬏S徑向的 熱位移,再根據(jù)溫度信號(hào)可建立主軸徑向熱誤差的模型,最終分離出熱誤差δ1、δ,、5 3、 δ4; 具體包括如下步驟: (1) 在主軸徑向上,四個(gè)溫度傳感器、四個(gè)電滿流傳感器沿圓周均勻分布,機(jī)床主軸工 作在某一轉(zhuǎn)速時(shí),設(shè)定傳感器的采樣時(shí)間,實(shí)現(xiàn)機(jī)床主軸溫度及徑向位移信號(hào)的采集; (2) 對(duì)主軸徑向位移信號(hào)等周期截?cái)嗪笞鞑罘痔幚恚玫街鬏S徑向的熱位移誤差,運(yùn)用 最小二乘方法建立熱誤差模型,從徑向位移誤差中分離出熱誤差; (3) 對(duì)四個(gè)電滿流傳感器采集到的主軸徑向位移信號(hào)加權(quán)求和構(gòu)造函數(shù)關(guān)系式,通過 離散傅里葉變換分離出主軸的圓度誤差; (4) 將測(cè)得的數(shù)據(jù)減去圓度誤差與熱誤差,分離出主軸的回轉(zhuǎn)誤差。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)床主軸熱誤差、圓度誤差與回轉(zhuǎn)誤差的分離與處理方法, 其特征在于:運(yùn)用四點(diǎn)誤差分離,0為四個(gè)電滿流傳感器Si、S2、S3、S4的交點(diǎn),建立W0為原 點(diǎn)、X軸與傳感器Si軸線重合的x-y坐標(biāo)系,被測(cè)件輪廓曲線W極坐標(biāo)表示,極點(diǎn)0'為被測(cè) 面的最小二乘圓屯、,旋轉(zhuǎn)軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),某時(shí)刻0'的極坐標(biāo)與X軸夾角為Θ,α、β、丫分 為電滿流傳感器S2、S3、S4與S1的夾角; 電滿流傳感器采集的數(shù)據(jù)A(θ)、Β(θ)、"θ)、〇(θ)中包含圓度誤差、回轉(zhuǎn)誤差和熱 誤差,所W有下列方程:式中:S(0)為圓度誤差,Rx(0)、Ry(0)為回轉(zhuǎn)誤差在x、y方向的分量,δι、52、53、S4為熱誤差。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)床主軸熱誤差、圓度誤差與回轉(zhuǎn)誤差的分離與處理方法, 其特征在于:所述步驟(2)中熱誤差的分離,具體如下: 在某一轉(zhuǎn)速下,設(shè)定傳感器的采樣時(shí)間,將獲取的位移信號(hào)等周期截?cái)嗪笞鞑罘痔幚恚?得到主軸徑向的熱位移,再根據(jù)溫度信號(hào)可建立主軸徑向熱誤差的模型,最終分離出熱誤 差D4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)床主軸熱誤差、圓度誤差與回轉(zhuǎn)誤差的分離與處理方法, 其特征在于:所述步驟(3)圓度誤差的分離,將沿圓周均勻布置的4個(gè)電滿流位移傳感器獲 取的數(shù)據(jù)加權(quán)求和后,構(gòu)造函數(shù)式F(目)=A(目)+b地(目)+c*C(目)+d*D(目),對(duì)F(目)進(jìn) 行離散傅里葉變換,分離出主軸圓度誤差S(Θ);具體如下: 將A(Θ)、B(Θ)、C(Θ)、D(Θ)加權(quán)求和,并取系數(shù)b、C、d,得到: F (目)=A (目)+b地(目)+c*C (目)+d*D (白) =S(目)+b巧(目+90° )+c*S(0+18O。)+d*S(0巧70。) +Rx(目)*(l-c)+Ry(目)*化-d) +δi+b*δ2+C*δ3+d*δ4 其中:S(目)+b巧(目+90° )+c*S(0+18O。)+d*S(0巧70。)為圓度誤差分量; 要分離出圓度誤差,需使:由上式可解得b=d= -(5i+5 3V(5 2+ 5 4),c=l; 求解出a、b、C、d的值并代入方程得到:其中;Δ白= 2π/Ν,πι=π/2Δ白,p=π/Δ白,q= 3JT/2A白 N為每轉(zhuǎn)采樣點(diǎn)數(shù) 再進(jìn)行離散傅里葉變換得:對(duì)其進(jìn)行傅里葉反變換得到圓度誤差S(i)=IDFT松似]。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)床主軸熱誤差、圓度誤差與回轉(zhuǎn)誤差的分離與處理方法, 其特征在于:所述步驟(4)回轉(zhuǎn)誤差的分離,將已分離出的熱誤差、圓度誤差代入關(guān)系式: Rx(e) =A(白)-S(白)-Si,Ry(白)=B(白)-S(白+90 。)-δ2,Κχ(白) =-C(白)+S(0+18O。)+δ3, Ry(目)=-D(目)+S(0巧70° )+δ4,分離出機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)誤差在X軸、Y軸方向的分 量Rx(θ)、Ry(θ);具體如下: 根據(jù)上述步驟將分離得到的熱誤差和圓度誤差代入方程求解, 由方程:
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種機(jī)床主軸熱誤差、圓度誤差與回轉(zhuǎn)誤差的分離與處理方法:在主軸徑向上,四個(gè)溫度傳感器、四個(gè)電渦流傳感器沿圓周均勻分布,對(duì)應(yīng)主軸轉(zhuǎn)速,設(shè)定傳感器采樣時(shí)間,實(shí)現(xiàn)機(jī)床主軸溫度及徑向位移信號(hào)的采集;主軸徑向位移信號(hào)等周期截?cái)嗪笞鞑罘痔幚恚玫街鬏S徑向的熱位移誤差,運(yùn)用最小二乘方法建立熱誤差模型,從徑向位移誤差中分離出熱誤差;四個(gè)電渦流傳感器采集到的主軸徑向位移信號(hào)加權(quán)求和構(gòu)造函數(shù)關(guān)系式,通過離散傅里葉變換分離出主軸的圓度誤差;測(cè)得的數(shù)據(jù)減去圓度誤差與熱誤差,分離出主軸的回轉(zhuǎn)誤差。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)機(jī)床主軸徑向熱誤差、圓度誤差和回轉(zhuǎn)誤差的分離,比常用的三點(diǎn)法誤差分離方法具有更高的精度。
【IPC分類】B23Q17/00
【公開號(hào)】CN105234745
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510752068
【發(fā)明人】潘衛(wèi)國(guó), 袁江, 沈亞峰, 任東, 邱自學(xué), 劉傳進(jìn), 邵建新, 周成一
【申請(qǐng)人】南通國(guó)盛機(jī)電集團(tuán)有限公司, 南通大學(xué)
【公開日】2016年1月13日
【申請(qǐng)日】2015年11月9日
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