專利名稱：基于光電式兩軸準直儀的轉(zhuǎn)臺分度誤差檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及轉(zhuǎn)臺分度誤差檢測方法，尤其涉及基于光電式兩軸準直儀的轉(zhuǎn)臺分度誤差檢測方法。
背景技術(shù)：
轉(zhuǎn)臺是進行圓分度的常用設(shè)備，經(jīng)常作為機床附件，進行零件的圓分度加工，在三坐標測量機中，為了測量回轉(zhuǎn)體零件，也常用到轉(zhuǎn)臺。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對轉(zhuǎn)臺精度的要求也越來越高。通過誤差補償?shù)姆椒梢杂行У靥岣咿D(zhuǎn)臺的精度，以較低的成本達到較高的精度要求。為了補償轉(zhuǎn)臺的分度誤差，首先需要對其進行檢定。圖I所示為采用比較法檢定 轉(zhuǎn)臺的分度誤差。以多齒分度臺為分度基準件，其回轉(zhuǎn)的角度作為標準角度，轉(zhuǎn)臺實際轉(zhuǎn)過的角度與標準角度比較，由高精度的雙軸光電自準直儀讀取角度偏差。測量時，雙軸自準直儀X軸讀數(shù)為轉(zhuǎn)臺的分度誤差；γ軸讀數(shù)即為反射鏡在轉(zhuǎn)臺被檢各分度處在垂直方向的傾斜。該方法與其他檢定方法相比，操作簡單，工作量小，精度高，且可以實現(xiàn)較小的被檢間隔，檢測裝置如圖I所示。采用多齒分度臺和光電自準直儀對轉(zhuǎn)臺分度誤差進行檢定時，檢定前需要對自準直儀和多齒分度臺進行調(diào)整。如果調(diào)整未達到要求，測得的分度誤差中含有調(diào)整誤差，對測量結(jié)果影響較大。①光電自準直儀未調(diào)平雙軸光電自準直儀可以同時對水平X、豎直Y兩個方向的轉(zhuǎn)角(Xi, Yi)進行測量，但自準直儀在使用前必須調(diào)平，即調(diào)整自準直儀十字絲豎線與轉(zhuǎn)臺的軸線相平行(調(diào)平要求一軸在±800"范圍內(nèi)變化時，另一軸的變化量應(yīng)小于10")。②多齒分度臺相對于轉(zhuǎn)臺傾斜由于轉(zhuǎn)臺的端面與其回轉(zhuǎn)軸線不垂直以及安裝等各種誤差的影響，使多齒分度臺的軸線與轉(zhuǎn)臺的軸線不平行(即多齒分度臺相對于轉(zhuǎn)臺傾斜β角)，從而導(dǎo)致安裝在多齒分度臺上面的反射鏡相對于轉(zhuǎn)臺傾斜，如圖2所示。在自準直儀未調(diào)平的情況下，如果同時多齒分度臺相對于轉(zhuǎn)臺傾斜，兩者共同作用就會使分度誤差X的測量值產(chǎn)生誤差ΛΧ，即產(chǎn)生調(diào)整誤差。為了提高檢定精度，測量前須進行一系列的調(diào)整。欲使Υ角減小需要調(diào)整自準直儀。在調(diào)整過程中，由于既要使自準直儀十字絲反射像在視場中心，又要進行調(diào)平，這些都需要通過調(diào)整自準直儀可調(diào)底座的三個旋鈕來達到要求，因此，兩者之間會相互影響，即自準直儀的調(diào)平會影響十字絲反射像在視場中的位置，而反射像位置的調(diào)整也會影響自準直儀的調(diào)平。因此，實際的調(diào)整過程比較困難。欲使β角減小，需要調(diào)整多齒分度臺，可先用雙軸光電自準直儀測出多齒分度臺相對于轉(zhuǎn)臺的傾斜角，通過分析得出多齒分度臺的調(diào)整量，按照調(diào)整量對其進行調(diào)整。但在調(diào)整時，調(diào)整量不好控制，操作不太方便，需要反復(fù)調(diào)整。
因此，用調(diào)整的方法減小調(diào)整誤差比較困難，且檢定精度要求越高，對檢定前的調(diào)整要求也就越高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種方法簡單，消除了調(diào)整誤差并提高了轉(zhuǎn)臺分度誤差的檢定精度的基于光電式兩軸準直儀的轉(zhuǎn)臺分度誤差檢測方法。本發(fā)明的基于光電式兩軸準直儀的轉(zhuǎn)臺分度誤差檢測方法，它包括以下步驟(I)將多齒分度臺安裝在被檢轉(zhuǎn)臺工作面的中心，平面反射鏡固定在多齒分度臺上，利用自準直儀瞄準平面反射鏡；(2)將被檢轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)一周使雙軸光電自準直儀兩軸均有讀數(shù)；(3)將被檢轉(zhuǎn)臺置零位，讀取雙軸光電自準直儀的初始值，然后，將多齒分度臺及 反射鏡隨被檢轉(zhuǎn)臺一起轉(zhuǎn)動Φ角度，所述的Φ = 360° /n，n為整數(shù)，且需滿足Φ是多齒分度臺最小分度間隔的整數(shù)倍；(4)將反射鏡隨多齒分度臺向相反的方向回轉(zhuǎn)-Φ角度后，光電自準直儀再次瞄準反射鏡并讀取測量值，如此順序?qū)Ρ粰z轉(zhuǎn)臺各被檢角度進行測量，直至整周；(5)改變多齒分度臺相對于轉(zhuǎn)臺的傾斜角，同時保持雙軸光電自準直儀不動，重復(fù)步驟2至4進行第二次檢測，讀取雙軸光電自準直儀的測量值；(6)根據(jù)公式計算被測轉(zhuǎn)臺各分度處的分度誤差為Xi=(y' ilX' j' ^ n) /(y' 式中x’i，y' i為光電自準直儀第一次測量值，χ’n，y’n為第二次測量值。采用本發(fā)明的方法由于多齒分度臺相對于轉(zhuǎn)臺的傾斜角β和自準直儀十字絲傾斜角Y的影響，使分度誤差X的測量值產(chǎn)生誤差ΛΧ，即產(chǎn)生調(diào)整誤差，在自準直儀未調(diào)平情況下進行檢測時，若設(shè)Y=r，由傾斜角β引起的Y軸讀數(shù)最大值y’max = 60"，則A2=1.05"，影響較大。利用雙軸光電自準直儀的豎直Y軸讀數(shù)補償水平X軸測量值，從而消除調(diào)整誤差的方法，降低了對調(diào)整的要求。該方法也適用于其他利用雙軸光電自準直儀進行測量的場合，可消除兩軸之間的相互影響。通過驗證，補償后的結(jié)果與轉(zhuǎn)臺的分度誤差很接近，大大縮短了調(diào)整時間，且精度較高。


圖I為現(xiàn)有的檢測裝置示意圖；圖2為多齒分度臺相對于轉(zhuǎn)臺傾斜β角結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖I所示的自準直儀的十字絲傾斜結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作以詳細描述。結(jié)合圖2和3本發(fā)明方法的原理為利用雙軸光電自準直儀的Y軸讀數(shù)補償X軸測量值，從而消除調(diào)整誤差。圖2中I為轉(zhuǎn)臺軸線；2為多齒分度臺軸線；3為平面反射鏡；4為多齒分度臺；5為被檢轉(zhuǎn)臺；β為轉(zhuǎn)臺軸線與多齒分度臺軸線的夾角。圖3中O點為十字絲交點起始位置；Υ軸方向為轉(zhuǎn)臺的軸線方向；Υ’軸為十字絲豎線方向；Y角為十字絲與轉(zhuǎn)臺的軸線夾角光電自準直儀測量值；Xi為轉(zhuǎn)臺分度誤差，Ii為多齒分度臺相對于轉(zhuǎn)臺的傾斜。采用雙軸光電自準直儀測量轉(zhuǎn)臺的分度誤差時，在自準直儀未調(diào)平的情況下，如果同時多齒分度臺相對于轉(zhuǎn)臺傾斜，兩者共同作用就會使X的測量值產(chǎn)生誤差Λχ，如圖3所示。假設(shè)雙軸光電自準直儀十字絲交點起始位置為O點，由于豎直方向反射鏡的傾斜Yi以及水平方向分度誤差Xi的存在，使得十字絲交點由O移至A點時，讀數(shù)值應(yīng)為(Xi，yi)。但由于十字絲傾斜Y角，當在光電自準直儀坐標系中Γ OY'讀數(shù)時，實際讀數(shù)值為(x' i, l' i)°由圖3可得出Xi= (x' j-y' jtan Y ) cos Y(I) = x，i cos y -y' jsin y式中Xi為轉(zhuǎn)臺的零起分度誤差；X’ ” y' i為光電自準直儀測量值；y為十字絲傾斜角。由式(I)知，調(diào)整誤差對測量結(jié)果的影響Axi為Δ Xi = χ' J-Xi= x' j (1-cos Y ) +y' i sin Y (2)^ y' jsin y式中x’ p y' i為光電自準直儀讀數(shù)值(其中X’ i表示轉(zhuǎn)臺分度誤差的測量值，f i表示由于多齒分度臺相對于轉(zhuǎn)臺傾斜β角引起的沿豎直方向的角度變動值)，為已知量，，十字絲傾斜角Y未知。由式(2)可知，調(diào)整誤差是由多齒分度臺相對于轉(zhuǎn)臺的傾斜(β )以及十字絲與轉(zhuǎn)臺軸線不平行(夾角為Y)共同作用引起的，兩者單獨存在時對測量結(jié)果無影響，即自準直儀在調(diào)平狀態(tài)下測量時，多齒分度臺相對于轉(zhuǎn)臺的傾斜不會使測量結(jié)果產(chǎn)生誤差；未調(diào)平測量時，若多齒分度臺的軸線與轉(zhuǎn)臺的軸線相平行，也不會產(chǎn)生誤差。當β和Υ同時存在時，X’ i包括由于調(diào)整引起的系統(tǒng)誤差，即x' j = Xi+ Δ Xi = Xj+y' i sin y(3)Δ Xi是一個與Y軸讀數(shù)有關(guān)的量，隨Y軸讀數(shù)變化而變化；而sin Y與十字絲傾斜有關(guān)，在測量過程中自準直儀是不動的，因此，siny是一個常數(shù)。如果改變多齒分度臺相對于轉(zhuǎn)臺的傾斜角β，同時保持自準直儀不動，進行第二次檢測，此時x' n = XiV nsiny (4)聯(lián)立(3)和(4)兩個等式就可消去調(diào)整誤差A(yù)xi，從而得到轉(zhuǎn)臺各分度處的分度
誤差XiO這種方法對檢定前的調(diào)整要求不高，只要保證在整個檢定過程中水平和豎直兩個方向的偏角都在測量范圍內(nèi)即可。如圖1-3所示，根據(jù)上述工作原理本發(fā)明的基于光電式兩軸準直儀的轉(zhuǎn)臺分度誤差檢測方法，它包括以下步驟(I)將多齒分度臺4安裝在被檢轉(zhuǎn)臺5工作面的中心，平面反射鏡3固定在多齒分度臺上，利用雙軸光電自準直儀瞄準平面反射鏡；(2)將被檢轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)一周使雙軸光電自準直儀6兩軸均有讀數(shù)；(3)將被檢轉(zhuǎn)臺置零位，讀取自準直儀的初始值％，然后，將多齒分度臺及反射鏡隨被檢轉(zhuǎn)臺一起轉(zhuǎn)動Φ角度，所述的Φ = 360° /n, η為整數(shù)，且需滿足Φ是多齒分度臺最小分度間隔的整數(shù)倍；(4)將反射鏡隨多齒分度臺向相反的方向回轉(zhuǎn)-Φ角度后，光電自準直儀再次瞄準反射鏡并讀取測量值χ’”太i，如此順序?qū)Ρ粰z轉(zhuǎn)臺各被檢角度進行測量，直至整周；(5)改變多齒分度臺相對于轉(zhuǎn)臺的傾斜角β，同時保持雙軸光電自準直儀不動，重復(fù)步驟2至4進行第二次檢測，讀取雙軸光電自準直儀的測量值χ’n，y’η ; (6)進行數(shù)據(jù)處理,聯(lián)立兩個等式χ' i = X^Axi = xi+y/ i sin y和1’11 = \+7’11^11^消去調(diào)整誤差Λ Xi，從而得到被測轉(zhuǎn)臺各分度處的分度誤差Xi為Xi= (Yi ilx/iX' il)/(y/ η-γ' ^式中χ’ y y' i為光電自準直儀第一次測量值，X’ n，y’ η為第二次測量值。實施例I
采用多齒分度臺為分度基準件，其回轉(zhuǎn)角度作為標準角度，轉(zhuǎn)臺實際轉(zhuǎn)過的角度與標準角度比較，由高精度的雙軸光電自準直儀讀取角度偏差方法對被檢測轉(zhuǎn)臺進行兩次測量。測量方法為(1)將多齒分度臺安裝在被檢轉(zhuǎn)臺工作面的中心，平面反射鏡固定在多齒分度臺上，利用自準直儀瞄準平面反射鏡；(2)將被檢轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)一周使雙軸光電自準直儀兩軸均有讀數(shù)；(3)將被檢轉(zhuǎn)臺置零位，讀取雙軸光電自準直儀的初始值，然后，將多齒分度臺及反射鏡隨被檢轉(zhuǎn)臺一起轉(zhuǎn)動Φ角度，所述的Φ = 360° /η，η為整數(shù)，且需滿足Φ是多齒分度臺最小分度間隔的整數(shù)倍；(4)將反射鏡隨多齒分度臺向相反的方向回轉(zhuǎn)-Φ角度后，光電自準直儀再次瞄準反射鏡并讀取測量值，如此順序?qū)Ρ粰z轉(zhuǎn)臺各被檢角度進行測量，直至整周；(5)改變多齒分度臺相對于轉(zhuǎn)臺的傾斜角，同時保持雙軸光電自準直儀不動，重復(fù)步驟2至4進行第二次檢測，讀取雙軸光電自準直儀的測量值；(6)根據(jù)公式計算被測轉(zhuǎn)臺各分度處的分度誤差為Xi=(y' ilX' j' ^ n) /(y' 式中x’i，y' i為光電自準直儀第一次測量值，χ’n，y’n為第二次測量值。第一次檢測采用單獨調(diào)整光電自準直儀方法，測量出的最大分度誤差為23. 18〃(在180°處)。第二次檢測利用雙軸光電自準直儀的Y軸讀數(shù)補償水平X軸測量值，消除調(diào)整誤差后在原最大分度誤差處的測量值為18. 38〃(見表2補償調(diào)整誤差后在180°處的值)。采用傳統(tǒng)方法對高精度的雙軸光電自準直儀十字絲進行反復(fù)調(diào)整得到第三次調(diào)整之后測得的結(jié)果18. 02"。將采用本發(fā)明方法第二次檢測并消除調(diào)整誤差后的測量值18. 38"與傳統(tǒng)方法測得的結(jié)果18. 02〃比較可得數(shù)值很接近，可以證明采用本發(fā)明方法檢測精度很高。測量數(shù)據(jù)見下表I :表I三次測量原始數(shù)據(jù)(")
權(quán)利要求
1.基于光電式兩軸準直儀的轉(zhuǎn)臺分度誤差檢測方法，其特征在于它包括以下步驟 (1)將多齒分度臺安裝在被檢轉(zhuǎn)臺工作面的中心，平面反射鏡固定在多齒分度臺上，利用自準直儀瞄準平面反射鏡； (2)將被檢轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)一周使雙軸光電自準直儀兩軸均有讀數(shù)； (3)將被檢轉(zhuǎn)臺置零位，讀取雙軸光電自準直儀的初始值，然后，將多齒分度臺及反射鏡隨被檢轉(zhuǎn)臺一起轉(zhuǎn)動Φ角度，所述的Φ = 360° /n，n為整數(shù)，且需滿足Φ是多齒分度臺最小分度間隔的整數(shù)倍； (4)將反射鏡隨多齒分度臺向相反的方向回轉(zhuǎn)-Φ角度后，光電自準直儀再次瞄準反射鏡并讀取測量值，如此順序?qū)Ρ粰z轉(zhuǎn)臺各被檢角度進行測量，直至整周； (5)改變多齒分度臺相對于轉(zhuǎn)臺的傾斜角，同時保持雙軸光電自準直儀不動，重復(fù)步驟2至4進行第二次檢測，讀取雙軸光電自準直儀的測量值； (6)根據(jù)公式計算被測轉(zhuǎn)臺各分度處的分度誤差為Xi=(y'ilX' i-y' iX' n)/(y' n-y' i)。式中x’i，y' i為光電自準直儀第一次測量值，χ’n，y’n為第二次測量值。
全文摘要
本發(fā)明公開了基于光電式兩軸準直儀的轉(zhuǎn)臺分度誤差檢測方法，它包括以下步驟(1)將多齒分度臺安裝在被檢轉(zhuǎn)臺工作面的中心，平面反射鏡固定在多齒分度臺上，利用自準直儀瞄準平面反射鏡；(2)將被檢轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)一周使雙軸光電自準直儀兩軸均有讀數(shù)；(3)將被檢轉(zhuǎn)臺置零位，讀取雙軸光電自準直儀的初始值，然后，將多齒分度臺及反射鏡隨被檢轉(zhuǎn)臺一起轉(zhuǎn)動φ角度；(4)將反射鏡隨多齒分度臺向相反的方向回轉(zhuǎn)-φ角度后，光電自準直儀再次瞄準反射鏡并讀取測量值，直至整周；(5)改變多齒分度臺相對于轉(zhuǎn)臺的傾斜角，同時保持雙軸光電自準直儀不動，重復(fù)步驟2至4進行第二次檢測，讀取雙軸光電自準直儀的測量值；采用本方法降低了對調(diào)整的要求。
文檔編號G01B11/00GK102914260SQ201210369699
公開日2013年2月6日 申請日期2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月27日
發(fā)明者郭敬濱, 常青, 曹紅艷 申請人:天津大學(xué)