专利名称：基于光电式两轴准直仪的转台分度误差检测方法
技术领域：
本发明涉及转台分度误差检测方法，尤其涉及基于光电式两轴准直仪的转台分度误差检测方法。
背景技术：
转台是进行圆分度的常用设备，经常作为机床附件，进行零件的圆分度加工，在三坐标测量机中，为了测量回转体零件，也常用到转台。随着科学技术的不断发展，对转台精度的要求也越来越高。通过误差补偿的方法可以有效地提高转台的精度，以较低的成本达到较高的精度要求。为了补偿转台的分度误差，首先需要对其进行检定。图I所示为采用比较法检定 转台的分度误差。以多齿分度台为分度基准件，其回转的角度作为标准角度，转台实际转过的角度与标准角度比较，由高精度的双轴光电自准直仪读取角度偏差。测量时，双轴自准直仪X轴读数为转台的分度误差；γ轴读数即为反射镜在转台被检各分度处在垂直方向的倾斜。该方法与其他检定方法相比，操作简单，工作量�。雀撸铱梢允迪纸闲〉谋患旒涓簦觳庾爸萌缤糏所示。采用多齿分度台和光电自准直仪对转台分度误差进行检定时，检定前需要对自准直仪和多齿分度台进行调整。如果调整未达到要求，测得的分度误差中含有调整误差，对测量结果影响较大。①光电自准直仪未调平双轴光电自准直仪可以同时对水平X、竖直Y两个方向的转角(Xi, Yi)进行测量，但自准直仪在使用前必须调平，即调整自准直仪十字丝竖线与转台的轴线相平行(调平要求一轴在±800"范围内变化时，另一轴的变化量应小于10")。②多齿分度台相对于转台倾斜由于转台的端面与其回转轴线不垂直以及安装等各种误差的影响，使多齿分度台的轴线与转台的轴线不平行(即多齿分度台相对于转台倾斜β角)，从而导致安装在多齿分度台上面的反射镜相对于转台倾斜，如图2所示。在自准直仪未调平的情况下，如果同时多齿分度台相对于转台倾斜，两者共同作用就会使分度误差X的测量值产生误差ΛΧ，即产生调整误差。为了提高检定精度，测量前须进行一系列的调整。欲使Υ角减小需要调整自准直仪。在调整过程中，由于既要使自准直仪十字丝反射像在视场中心，又要进行调平，这些都需要通过调整自准直仪可调底座的三个旋钮来达到要求，因此，两者之间会相互影响，即自准直仪的调平会影响十字丝反射像在视场中的位置，而反射像位置的调整也会影响自准直仪的调平。因此，实际的调整过程比较困难。欲使β角减�。枰髡喑莘侄忍ǎ上扔盟峁獾缱宰贾币遣獬龆喑莘侄忍ㄏ喽杂谧ǖ那阈苯牵ü治龅贸龆喑莘侄忍ǖ牡髡浚凑盏髡慷云浣械髡�。但在调整时，调整量不好控制，操作不太方便，需要反复调整。
因此，用调整的方法减小调整误差比较困难，且检定精度要求越高，对检定前的调整要求也就越高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种方法简单，消除了调整误差并提高了转台分度误差的检定精度的基于光电式两轴准直仪的转台分度误差检测方法。本发明的基于光电式两轴准直仪的转台分度误差检测方法，它包括以下步骤(I)将多齿分度台安装在被检转台工作面的中心，平面反射镜固定在多齿分度台上，利用自准直仪瞄准平面反射镜；(2)将被检转台回转一周使双轴光电自准直仪两轴均有读数；(3)将被检转台置零位，读取双轴光电自准直仪的初始值，然后，将多齿分度台及 反射镜随被检转台一起转动Φ角度，所述的Φ = 360° /n，n为整数，且需满足Φ是多齿分度台最小分度间隔的整数倍；(4)将反射镜随多齿分度台向相反的方向回转-Φ角度后，光电自准直仪再次瞄准反射镜并读取测量值，如此顺序对被检转台各被检角度进行测量，直至整周；(5)改变多齿分度台相对于转台的倾斜角，同时保持双轴光电自准直仪不动，重复步骤2至4进行第二次检测，读取双轴光电自准直仪的测量值；(6)根据公式计算被测转台各分度处的分度误差为Xi=(y' ilX' j' ^ n) /(y' 式中x’i，y' i为光电自准直仪第一次测量值，χ’n，y’n为第二次测量值。采用本发明的方法由于多齿分度台相对于转台的倾斜角β和自准直仪十字丝倾斜角Y的影响，使分度误差X的测量值产生误差ΛΧ，即产生调整误差，在自准直仪未调平情况下进行检测时，若设Y=r，由倾斜角β引起的Y轴读数最大值y’max = 60"，则A2=1.05"，影响较大。利用双轴光电自准直仪的竖直Y轴读数补偿水平X轴测量值，从而消除调整误差的方法，降低了对调整的要求。该方法也适用于其他利用双轴光电自准直仪进行测量的场合，可消除两轴之间的相互影响。通过验证，补偿后的结果与转台的分度误差很接近，大大缩短了调整时间，且精度较高。
图I为现有的检测装置示意图；图2为多齿分度台相对于转台倾斜β角结构示意图；图3为图I所示的自准直仪的十字丝倾斜结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明作以详细描述。结合图2和3本发明方法的原理为利用双轴光电自准直仪的Y轴读数补偿X轴测量值，从而消除调整误差。图2中I为转台轴线；2为多齿分度台轴线；3为平面反射镜；4为多齿分度台；5为被检转台；β为转台轴线与多齿分度台轴线的夹角。图3中O点为十字丝交点起始位置；Υ轴方向为转台的轴线方向；Υ’轴为十字丝竖线方向；Y角为十字丝与转台的轴线夹角光电自准直仪测量值；Xi为转台分度误差，Ii为多齿分度台相对于转台的倾斜。采用双轴光电自准直仪测量转台的分度误差时，在自准直仪未调平的情况下，如果同时多齿分度台相对于转台倾斜，两者共同作用就会使X的测量值产生误差Λχ，如图3所示。假设双轴光电自准直仪十字丝交点起始位置为O点，由于竖直方向反射镜的倾斜Yi以及水平方向分度误差Xi的存在，使得十字丝交点由O移至A点时，读数值应为(Xi，yi)。但由于十字丝倾斜Y角，当在光电自准直仪坐标系中Γ OY'读数时，实际读数值为(x' i, l' i)°由图3可得出Xi= (x' j-y' jtan Y ) cos Y(I) = x，i cos y -y' jsin y式中Xi为转台的零起分度误差；X’ ” y' i为光电自准直仪测量值；y为十字丝倾斜角。由式(I)知，调整误差对测量结果的影响Axi为Δ Xi = χ' J-Xi= x' j (1-cos Y ) +y' i sin Y (2)^ y' jsin y式中x’ p y' i为光电自准直仪读数值(其中X’ i表示转台分度误差的测量值，f i表示由于多齿分度台相对于转台倾斜β角引起的沿竖直方向的角度变动值)，为已知量，，十字丝倾斜角Y未知。由式(2)可知，调整误差是由多齿分度台相对于转台的倾斜(β )以及十字丝与转台轴线不平行(夹角为Y)共同作用引起的，两者单独存在时对测量结果无影响，即自准直仪在调平状态下测量时，多齿分度台相对于转台的倾斜不会使测量结果产生误差；未调平测量时，若多齿分度台的轴线与转台的轴线相平行，也不会产生误差。当β和Υ同时存在时，X’ i包括由于调整引起的系统误差，即x' j = Xi+ Δ Xi = Xj+y' i sin y(3)Δ Xi是一个与Y轴读数有关的量，随Y轴读数变化而变化；而sin Y与十字丝倾斜有关，在测量过程中自准直仪是不动的，因此，siny是一个常数。如果改变多齿分度台相对于转台的倾斜角β，同时保持自准直仪不动，进行第二次检测，此时x' n = XiV nsiny (4)联立(3)和(4)两个等式就可消去调整误差Axi，从而得到转台各分度处的分度
误差XiO这种方法对检定前的调整要求不高，只要保证在整个检定过程中水平和竖直两个方向的偏角都在测量范围内即可。如图1-3所示，根据上述工作原理本发明的基于光电式两轴准直仪的转台分度误差检测方法，它包括以下步骤(I)将多齿分度台4安装在被检转台5工作面的中心，平面反射镜3固定在多齿分度台上，利用双轴光电自准直仪瞄准平面反射镜；(2)将被检转台回转一周使双轴光电自准直仪6两轴均有读数；(3)将被检转台置零位，读取自准直仪的初始值％，然后，将多齿分度台及反射镜随被检转台一起转动Φ角度，所述的Φ = 360° /n, η为整数，且需满足Φ是多齿分度台最小分度间隔的整数倍；(4)将反射镜随多齿分度台向相反的方向回转-Φ角度后，光电自准直仪再次瞄准反射镜并读取测量值χ’”太i，如此顺序对被检转台各被检角度进行测量，直至整周；(5)改变多齿分度台相对于转台的倾斜角β，同时保持双轴光电自准直仪不动，重复步骤2至4进行第二次检测，读取双轴光电自准直仪的测量值χ’n，y’η ; (6)进行数据处理,联立两个等式χ' i = X^Axi = xi+y/ i sin y和1’11 = \+7’11^11^消去调整误差Λ Xi，从而得到被测转台各分度处的分度误差Xi为Xi= (Yi ilx/iX' il)/(y/ η-γ' ^式中χ’ y y' i为光电自准直仪第一次测量值，X’ n，y’ η为第二次测量值。实施例I
采用多齿分度台为分度基准件，其回转角度作为标准角度，转台实际转过的角度与标准角度比较，由高精度的双轴光电自准直仪读取角度偏差方法对被检测转台进行两次测量。测量方法为(1)将多齿分度台安装在被检转台工作面的中心，平面反射镜固定在多齿分度台上，利用自准直仪瞄准平面反射镜；(2)将被检转台回转一周使双轴光电自准直仪两轴均有读数；(3)将被检转台置零位，读取双轴光电自准直仪的初始值，然后，将多齿分度台及反射镜随被检转台一起转动Φ角度，所述的Φ = 360° /η，η为整数，且需满足Φ是多齿分度台最小分度间隔的整数倍；(4)将反射镜随多齿分度台向相反的方向回转-Φ角度后，光电自准直仪再次瞄准反射镜并读取测量值，如此顺序对被检转台各被检角度进行测量，直至整周；(5)改变多齿分度台相对于转台的倾斜角，同时保持双轴光电自准直仪不动，重复步骤2至4进行第二次检测，读取双轴光电自准直仪的测量值；(6)根据公式计算被测转台各分度处的分度误差为Xi=(y' ilX' j' ^ n) /(y' 式中x’i，y' i为光电自准直仪第一次测量值，χ’n，y’n为第二次测量值。第一次检测采用单独调整光电自准直仪方法，测量出的最大分度误差为23. 18〃(在180°处)。第二次检测利用双轴光电自准直仪的Y轴读数补偿水平X轴测量值，消除调整误差后在原最大分度误差处的测量值为18. 38〃(见表2补偿调整误差后在180°处的值)。采用传统方法对高精度的双轴光电自准直仪十字丝进行反复调整得到第三次调整之后测得的结果18. 02"。将采用本发明方法第二次检测并消除调整误差后的测量值18. 38"与传统方法测得的结果18. 02〃比较可得数值很接近，可以证明采用本发明方法检测精度很高。测量数据见下表I :表I三次测量原始数据(")
权利要求
1.基于光电式两轴准直仪的转台分度误差检测方法，其特征在于它包括以下步骤 (1)将多齿分度台安装在被检转台工作面的中心，平面反射镜固定在多齿分度台上，利用自准直仪瞄准平面反射镜； (2)将被检转台回转一周使双轴光电自准直仪两轴均有读数； (3)将被检转台置零位，读取双轴光电自准直仪的初始值，然后，将多齿分度台及反射镜随被检转台一起转动Φ角度，所述的Φ = 360° /n，n为整数，且需满足Φ是多齿分度台最小分度间隔的整数倍； (4)将反射镜随多齿分度台向相反的方向回转-Φ角度后，光电自准直仪再次瞄准反射镜并读取测量值，如此顺序对被检转台各被检角度进行测量，直至整周； (5)改变多齿分度台相对于转台的倾斜角，同时保持双轴光电自准直仪不动，重复步骤2至4进行第二次检测，读取双轴光电自准直仪的测量值； (6)根据公式计算被测转台各分度处的分度误差为Xi=(y'ilX' i-y' iX' n)/(y' n-y' i)。式中x’i，y' i为光电自准直仪第一次测量值，χ’n，y’n为第二次测量值。
全文摘要
本发明公开了基于光电式两轴准直仪的转台分度误差检测方法，它包括以下步骤(1)将多齿分度台安装在被检转台工作面的中心，平面反射镜固定在多齿分度台上，利用自准直仪瞄准平面反射镜；(2)将被检转台回转一周使双轴光电自准直仪两轴均有读数；(3)将被检转台置零位，读取双轴光电自准直仪的初始值，然后，将多齿分度台及反射镜随被检转台一起转动φ角度；(4)将反射镜随多齿分度台向相反的方向回转-φ角度后，光电自准直仪再次瞄准反射镜并读取测量值，直至整周；(5)改变多齿分度台相对于转台的倾斜角，同时保持双轴光电自准直仪不动，重复步骤2至4进行第二次检测，读取双轴光电自准直仪的测量值；采用本方法降低了对调整的要求。
文档编号G01B11/00GK102914260SQ201210369699
公开日2013年2月6日 申请日期2012年9月27日 优先权日2012年9月27日
发明者郭敬滨, 常青, 曹红艳 申请人:天津大学
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
