简要介绍机床传动误差的测量方法(下)

   日期:2022-04-05     浏览:22    评论:0    
       1.机床传动误差比较测量方法。
       两个传感器之间的相位关系反映了传动链的传动误差。当传动误差TE=0时,传动比恒定时,传动误差TE。当传动比I发生变化时,传动误差TE。随着数字技术的发展。随着计算机技术的发展,比相测量法经历了从模拟比相到数字比相的发展过程。
       (1)模拟比较法。
       常用的触发相位计采用模拟比较法。模拟比较的原理:两个信号在分频后变成相同频率的信号进入比较计。它们之间的时差取决于1.ー2之间的相位差(t)。经双稳态触发器鉴定后,转换为与比相矩形波占空比相对应的模拟量。占空比的变化反映了传动链的传动误差。
       模拟比相测量系统存在以下问题:(t)是以2π为周期,按一定规律变化的周期函数。如果设置f为相位变化频率,ω=2πf为角频率,则为(t)=←(ωt)。当两个信号进行比较时,相位测量是以1/f为周期的重复测量。从条件0≤(ωt)≤2π可以看出,←u与←(t)有线性关系。因为(ωt)是周期变化的,所以模拟记录表头的时间常数要求小于被测变化相位差的周期,即≤1/f,否则在前一个相位变化周期中没有准确读数,后一个周期已经开始重复,所以相位差的变化无法实时记录。因此,模拟比相法的动态测量性能较差,不能满足实时分析处理的动态测量要求。②测量分辨率和测量范围相互制约。如果分辨率提高,测量范围就会减小。因此,需要配置测量信号的相位差必须小于360°。③要求进入比较计的两个信号频率相同,即只能进行同频比较。因此,两个信号的分频/倍频器必须满足传动比变化的要求。电路结构复杂,抗干扰能力差,适用范围小。
       (2)数字比较法。
       数字比较是通过逻辑门和计数器实现的,相位差直接以数字量的形式输出。比较原理:两组脉冲信号u1.u2在放大整形手术后分别通过逻辑门电路控制计数器的开启和关闭。计数器的计数结果是ー1.ー2之间的时间间隔,与相位差(t)成正比。如果设比相信号周期为T,则有←(t)=2πー/t.
       数字比相测量方法的主要特点是:①因为←T值不仅取决于两个信号的相位差(T),还取决于两个信号的频率。因此,为了获得更高精度的测量结果,必须确保两个比相脉冲信号和时钟信号都具有更高的精度。在比相周期T中,任何导致比相信号频率变化的因素都会影响测量结果。②虽然数字比相弥补了模拟比相的一些不足,提高了测量的稳定性和可靠性,但仍只能适用于同频比较。
       (3)微机细分比较法。
       自20世纪80年代以来,测试仪器微机化已成为测量技术的重要发展趋势。在机床传动误差测量中,微机于机床传动误差测量中。
       微机细分比较法是数字比较法的微机应用。由于计算机具有很强的逻辑性。数值操作功能和控制功能,很容易实现两个信号的高频时钟细分。比较和输出,因此外围线路的生产相对简单。传动误差为(T)=2πNT/N。在比较过程中,高频脉冲不再由外部振荡电路产生,而是直接使用计算机内的时钟CP;脉冲CP的计数不再使用逻辑门电路计数器,而是计算机内的可编程定时/计数器。微机细分比较测量法具有以下优点:①两个比较信号不需要相同频率(即测量传动链的传动比可以是任意值)。在传动链误差的计算中,传动比是一常数。②比较相位差可以是任意值,不受相位差必须小于360°的限制。③实现了时钟细分和比较的集成,大大简化了硬件接口线。由于可编程计数器的频率可以由计算机软件控制,因此可以方便地调整采样频率,以适应不同速度下传动链误差的测量。④系统的细分精度和测量精度较高,易于构成智能。多功能测量系统。
       2.机床传动误差计数测量方法。
       模拟比较和数字比较是相同频率的比较。为了获得相同频率的比较信号,必须先进行传动比分频;为了确保每个误差范围不会发生2π相位翻转,还需要进行量程分频。由于分频会降低测量分辨率,因此必须在分频前进行双频,这使得测量系统更加复杂。此外,非整数传动比因无法分频。
       数字计数测量方法采用不同的频率比较,因此无需对两个脉冲信号进行分频处理。机床传动误差可直接利用两个传感器输出脉冲之间的数量关系来计算。
       (1)直接计数测量法。
       直接计数测量方法原理:设置输入。输出轴传感器的每转输出信号分别为ー1.ー2。选择输出轴ー2作为基准轴,采样间隔T等于ー2脉冲信号的周期或其整数倍。根据传动误差的定义,第一次采样时的传动误差为:←(j)=N1(tj)-N2(tj)(iー1/ー2))。
       由于ー1.ー2是时间上分散的脉冲序列,所以在测量过程中,采样时间间隔(N2个ー2脉冲)内的计数N1(TJ)随时间变化,通常为非整数。这样,小数部分的误差就被忽略了。此外,实际传动系统的(iー1/ー2)不一定总是整数,也就是说,脉冲ー1的频率不一定是ー2的整数倍。如果将N1理论视为整数处理,将导致理论误差,从而限制其应用范围。
       (2)微机细分计数测量法。
       微机细分计数测量方法的测量步骤如下:(1)前一个ー2脉冲作为开启信号,后一个ー2脉冲作为关闭信号,用计数器计数ー1脉冲数N0;②利用时钟脉冲CP细分脉冲序列ー1插值,分别计数ー1脉冲信号的小数周期计数值和整数周期计数值T2;③计算传动误差:←(T)=(N0+T)。
       微机细分计数测量方法具有以下优点:①可有效减少测量误差;②可充分利用计算机内部资源和软件控制,简化外部硬件电路;③集测量采样、数据处理和结果分析于一体,实现智能测量。
 
 
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