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cyqdesign

2008-06-09 10:44

以激光向量技術(shù)進(jìn)行三維空間定位誤差測(cè)量與補(bǔ)償

因應(yīng)今日全球制造市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)，需要借助于更高準(zhǔn)確度及更好品質(zhì)的機(jī)床，因此只是校驗(yàn)及補(bǔ)償三項(xiàng)位移誤差（節(jié)距誤差）是不足夠的，如果能測(cè)得空間定位準(zhǔn)確度，則所有三項(xiàng)位移誤差、六項(xiàng)直線度誤差及三項(xiàng)垂直度誤差能被測(cè)量及補(bǔ)償。

近年來(lái)，光動(dòng)公司已經(jīng)發(fā)展出針對(duì)包含三項(xiàng)位移誤差、六項(xiàng)直線度誤差及三項(xiàng)垂直度誤差空間誤差的激光向量測(cè)量技術(shù)，整個(gè)測(cè)量?jī)H需幾小時(shí)，取代了傳統(tǒng)測(cè)量需耗費(fèi)幾天的時(shí)間。使用激光向量測(cè)量技術(shù)，已經(jīng)于亞崴配載Fanuc 18M控制器型號(hào)為FV-1000的立式加工中心上測(cè)得其空間定位誤差。在沒(méi)有任何補(bǔ)償條件下，空間誤差為110mm，在節(jié)距誤差補(bǔ)償條件下，空間誤差為95mm，而在空間補(bǔ)償條件下，空間誤差則為12.5mm，整個(gè)改善了900%，關(guān)于此項(xiàng)技術(shù)的操作原理、硬件架構(gòu)、資料采集與處理及一些測(cè)試結(jié)果將在本篇文章中做討論。

一、簡(jiǎn)介

CNC機(jī)床可由包含直線位移誤差、直線度誤差、角度誤差及彈性誤差的空間定位準(zhǔn)確度來(lái)測(cè)得CNC機(jī)床的性能或準(zhǔn)確度。然而這些誤差的測(cè)量相當(dāng)復(fù)雜且耗時(shí)，針對(duì)這些原因，一些國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)如ISO 230-6及ASME B5.54[1]建議以體對(duì)角線位移測(cè)量來(lái)作空間性能的快速檢驗(yàn)，這是因?yàn)轶w對(duì)角線對(duì)于所有的誤差組成相當(dāng)靈敏，因此當(dāng)誤差超過(guò)規(guī)范，就沒(méi)有足夠的資料能夠來(lái)鑒別誤差源及作補(bǔ)償。

近年來(lái)，由光動(dòng)公司所發(fā)展出新的激光向量技術(shù)[2,3]，可利用激光位移量尺（LDDM）針對(duì)這些包含三項(xiàng)位移誤差、六項(xiàng)直線度與三項(xiàng)垂直度誤差的空間誤差來(lái)做測(cè)量。使用這項(xiàng)激光向量測(cè)量技術(shù)，已在亞崴型號(hào)為FV-1000的立式切削中心測(cè)量得到相關(guān)數(shù)據(jù)。

二、體對(duì)角線位移測(cè)量

體對(duì)角線位移測(cè)量方式被建議用來(lái)作機(jī)器定位及幾何準(zhǔn)確度的快速檢驗(yàn)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，類(lèi)似于激光直線位移測(cè)量，取代了激光光束在軸向的指向，而是作體對(duì)角線方向的指向，固定反射鏡在主軸上，并沿著體對(duì)角線方向移動(dòng)主軸，從零點(diǎn)位置開(kāi)始，并使三軸沿著對(duì)角線方向以增量同動(dòng)到新的位置，則位移誤差可被測(cè)得。沿著對(duì)角線任一位置的準(zhǔn)確度是依據(jù)三軸的定位準(zhǔn)確度來(lái)決定，這準(zhǔn)確度包含直線度誤差、角度誤差及垂直度誤差。因此體對(duì)角線位移測(cè)量是一種機(jī)器驗(yàn)證的良好方法，但并沒(méi)有足夠的信息可以來(lái)鑒別誤差源。