[发明专利]对径及平行多位测量轧辊圆度误差和机床主轴运动误差的方法

权利要求书

1.一种对径及平行多位测量轧辊圆度误差和机床主轴运动误差的方法，其特征在于在被测轧辊(13)测量截面的外围，对径设置两个位移传感器(1、2)，其中第一位移传感器(1)作为基准位置传感器，而第二位移传感器(2)与一个与其平行设置的第三位移传感器(3)作为测量传感器，经过轧辊(13)多次转位在不同测量位置与轧辊(13)表面圆作相对运动，获取轧辊(13)被测截面表面的冗余信息，建立相应的多位圆度误差分离方程，并将采集到冗余信息中的时域信号变换到频域进行分析，在线将作偏心旋转运动轧辊的圆度误差和主轴的运动误差进行分离，实现对轧辊圆度和机床主轴运动误差的测量与分离。

2.根据权利要求1所述的对径及平行多位测量轧辊圆度误差和机床主轴运动误差的方法，其特征在于具体操作步骤如下：

(1)校正对径设置的第一位移传感器(1)和第二位移传感器(2)处于x轴方向，而第三位移传感器(3)与x轴夹角为

(2)首次测量由三个位移传感器(1、2、3)测量三点1A，1B和1C，记录1A点位置及所测数据，1A点作为基准位置点；第二次测量轧辊逆时针旋转度，由第二位移传感器(2)和第三位移传感器(3)测量二点2B和2C，1C转至基准点1A所在位置，记为2A/1C，并作为新的基准点；第三次测量至第K次均同第二次测量过程，采用对称式采样，要求满足理论上第K次第三位移传感器(3)测量位置与第1次第二位移传感器(2)所测位置重合，在误差范围内可以进行重复测量；

(3)经过步骤(2)中的测量过程，实现多位测量：

设N为测量位移传感器每周采样点数，x_i(n)为第i次测量，测量过程中对应点为iA(i＝2，3，…，K-1)时对应运动误差在x和y轴上均有分量，r(n)为被测量轧辊的圆度误差，并设δ(n)为主轴运动误差，设轧辊旋转K次，取值经过三位及K次测量得到下列方程：

y＝Ae                                   (1)，式中：：

y—K次测量得到的位移传感器输出y_i(n)构成的K阶列向量；

e—被测轧辊经过K次转位后得到K个重构的圆度误差和主轴运动误差构成的K+1阶列向量；

M—K+1列测量输出系数矩阵。

y＝(y₁(n)，y₂(n)…，y_N(n))^T          (2)

e=(r(n),r(n+NK),···,r(n+K-1KN),δ(n))T---(3)]]>

(4)根据测量机构设置设有权值系数向量：

C=(c1,c2,c3···,cK-1,cK,···,cK-1,cK)]]>

=(1,-1N-1,-K2N-K,···,-1N-1,-1N-1,···,1)---(4)]]>

其中含有运动误差x分量的系数个数为N个，含有y分量的系数个数为2N/K个；

(5)将C左乘矩阵方程(2)即为：Cy=Σi=0kciyk(n)=Me+Hδ]]>

其中Hδ=δ(n)Σk=05ck=0]]>实现了首次分离，先分离了主轴运动误差δ(n)而得到只含有轧辊圆度误差的表达式：

yn(n)=Σi=1Nciyi(n)=Me---(5)]]>

(6)对上面(5)式进行离散Fourier变换(DFT)，同时应用DFT的“时延-相移”性质可解出被测量轧辊的圆度误差的频域表达式：

R(l)＝Y_n(l)/G(l)

G(l)=CΩ=Σi=0N-1ci+1ei×j2πl/K=c1e0+c1ej2πl/K+···+c1ej2πl(N-1)/K]]>

Ω＝(e⁰，e^j2πl/K，e^j2×2πl/K，…，e^j2×4πl/K，e^{j2×(N-1)πl/K})；

(7)最后求解出圆度误差序列和机床主轴旋转误差序列：

r(n)=DFT-1[Yn(l)G(l)](n=0,1,2.....N-1)]]>

式中代表对进行反傅立叶变换；

(8)然后把(7)中求解出的圆度误差序列r(n)代入式：δ(n)＝y₀(n)-r(n)即得到主轴运动误差。