一种脱离基准平面的平面度误差测量方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115790363A(43)申请公布日2023.03.14(21)申请号202211357134.X(22)申请日2022.11.01(71)申请人杭州电子科技大学地址310018浙江省杭州市下沙高教园区2号大街(72)发明人王文岳树清许凯飞方威王家豪张恒毅杨贺卢科青陈占锋王传勇(74)专利代理机构杭州君度专利代理事务所(特殊普通合伙)33240专利代理师陈炜(51)Int.Cl.G01B7/34(2006.01)G01B11/30(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种脱离基准平面的平面度误差测量方法(57)摘要本发明公开了一种脱离基准平面的平面度误差测量方法；该测量方法如下：一、使用两个非接触位移传感器相对于被测平面绕同一轴线旋转一周并采样，得到两个数据集；三、利用两个数据集的线性组合消除旋转的轴向误差，获得被测面的平面度误差。本发明采用两个位移传感器相对于被测平面沿同一轨迹旋转并采样后，利用自行推导的平面度误差处理的公式，对两个位移传感器的测量结果中耦合的轴向回转误差予以分离，从而在未提高机械结构精度的情况下得到精确的平面度误差，避免了高精度基准平面的使用，实现高效率、低成本和高精度的平面度误差测量。CN115790363ACN115790363A权利要求书1/2页1.一种脱离基准平面的平面度误差测量方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、将被测工件(3)安装在旋转平台(13)上，使得被测工件(3)的被测面与旋转平台(13)的转动轴线平行；在机架上设置朝向被测面的两个非接触位移传感器；两个非接触位移传感器的检测部到旋转平台(13)的转动轴线的距离相等；步骤二、旋转平台(13)带动被测工件(3)旋转一周；两个非接触位移传感器对被测面进行持续采样，分别得到数据集S1＝{s1(1),s1(2),...,s1(N)}，S2＝{s2(1),s2(2),...,s3(N)}；其中，s1(i)为第一个非接触位移传感器对被测面进行第i次采样时测得距离相对于起始时刻测得距离的变化值；s2(i)为第二个非接触位移传感器对被测面进行第i次采样时测得距离相对于起始时刻测得距离的变化值；i＝1,2,...,N；N为采样次数；步骤三、根据数据集S1、S2构建集合S＝{s(1),s(2),...,s(N)}；s(i)为两个非接触位移传感器的第i次检测所得数据的线性组合，其表达式s(i)＝s1(i)‑s2(i)；步骤四、建立消除旋转平台(13)轴向回转误差的平面度误差关系式如下：s(i)＝r(i)‑r(i+m1)其中，r(i)、r(i+m1)为两个非接触位移传感器在被测面上的检测点对应的平面度误差；m1为两个非接触位移传感器对同一采样位置的滞后采样次数，其表达式为α1为两个非接触位移传感器相对于旋转平台(13)转动轴线的相位差；f为两个非接触位移传感器的采样频率；ω为旋转平台(13)的转动角速度；步骤五.通过求解步骤四中得到的关系式得到误差向量R＝{r(1),r(2),...,r(N)}；取误差向量R的极差作为被测面的平面度误差。2.根据权利要求1所述的一种脱离基准平面的平面度误差测量方法，其特征在于：所述的非接触位移传感器采用电容位移传感器。3.根据权利要求1所述的一种脱离基准平面的平面度误差测量方法，其特征在于：所述的非接触位移传感器采用电感位移传感器、激光三角法位移传感器、激光共焦传感器和激光干涉仪中的任意一种。4.根据权利要求1所述的一种脱离基准平面的平面度误差测量方法，其特征在于：被测工件(3)的旋转方向与测得数据集S2的非接触位移传感器到测得数据集S1的非接触位移传感器的方向一致，ω为正值。5.根据权利要求1所述的一种脱离基准平面的平面度误差测量方法，其特征在于：步骤五中，求解获得误差向量R的过程如下：建立线性方程组如下：AR＝S其中，A为稀疏奇异矩阵，表达式为：2CN115790363A权利要求书2/2页其中，c1的取值为‑1；求解上述线性方程组，得到误差向量R。6.根据权利要求1‑5中任意一项所述的一种脱离基准平面的平面度误差测量方法，其特征在于：采用的测量装置包括工作台(1)、旋转平台、第一电容位移传感器(11)、第二电容位移传感器(12)、安装支架、传感器安装平台和电容位移传感器夹具(4)；安装支架和旋转平台均固定在工作台(1)上；传感器安装平台安装在安装支架上，且位于旋转平台的正上方；第一电容位移传感器(11)、第二电容位移传感器(12)均安装在传感器安装平台上，且朝向旋转平台；第一电容位移传感器(11)和第二电容位移传感器(12)的检测位置到旋转平台的旋转轴线的距离相等。7.根据权利要求6所述的一种脱离基准平面的平面度误差测量方法，其特