[发明专利]一种机械传动链综合误差的动态检测方法及装置

说明书

本发明公开了一种机械传动链综合误差的动态检测方法，包括步骤：(1)控制车间温度为恒定温度，运行伺服轴系统令其在有效性行程内往复进给一段时间，使机械传动链达到热稳定状态；(2)控制伺服轴在有效性行程内往复进给一次，同时利用内置圆编码器、直线光栅尺及数据采集系统测量电机转角θ与工作台的实际位置，将电机转角θ转换为工作台的名义位置；(3)计算伺服轴传动链的反向间隙；(4)计算正向进给时传动链的导程误差以及正向进给时传动链导程误差的评价参数；(5)计算反向导程误差的评价参数。本发明建立一种综合、便利、精密的传动链综合误差检测方法。

技术领域

本发明涉及机械传动系统精度检测与监测领域，尤其涉及一种机械传动链综合误差的动态检测方法及装置。

背景技术

伺服运动控制系统被广泛地用于各类机电设备中，如光刻机、医用机器人、数控机床、全电动注塑机等，是实现工业自动化、精密化与智能化的关键基础部件。为获得期望的运动轨迹及力学特性，机械传动链是伺服系统不可或缺的零部件。而传动链的传动误差会影响伺服系统的运动控制精度及稳定性。在半闭环伺服系统中，传动误差对系统定位精度具有决定性影响；此外，传动误差也是伺服系统振动的主要激励源。可见，为确保精密机电设备的性能，需对传动链的传动误差进行在线、实时监测，并进一步研究传动链传动误差的传递机理，最终实现设备性能的闭环控制。为了达到这一目的，不仅需要更加综合、有效的机械传动链传动误差评价参数，而且需要建立精密、便利的传动链误差测量方法及装置。

国际标准ISO 3408-3(ISO 3408-3:2006.Ball Screws–Part 3:AcceptanceConditions and Acceptance Tests)给出了滚珠丝杠精度的评价指标——导程误差，并介绍了一种基于激光干涉仪系统的测量方法。激光干涉仪精度较高，但是价格昂贵，而且为了获得理想的测量结果，测量前需要进行精密的校准，使得耗时较长，不利于大批量检测与实时在线监测。

在重载伺服系统中，传动链不仅包含滚珠丝杆以将旋转运动转换为直线进给，还会串联齿轮减速箱或其他传动机构以获得足够的驱动力矩。但由于减速箱等传动机构的存在，重载传动链往往含有较大的反向间隙。此外，精密伺服轴常被用于同时实现正、反向伺服进给，且在两个方向上都要求很高的运动控制精度。可见，较之于单独的滚珠丝杠，重载、精密传动链误差的表征及其传递机理更加复杂。由于国际标准ISO 3408-3不利于在线监测传动链传动误差，且其提出的指标参数不能综合地评价传动链的传动性能，因此，ISO3408-3并不能直接用于指导传动链的检测与监测。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种机械传动链综合误差的动态检测方法。本发明提出传动链误差的综合评价指标并给出其测算方法，通过利用圆编码器和直线光栅尺实现电机和工作台位置的实时同步测量，结合相应的数据处理算法，最终建立起一种综合、便利、精密的传动链误差检测方法。

本发明的目的能够通过以下技术方案实现：

一种机械传动链综合误差的动态检测方法，包括步骤：

控制车间温度为恒定温度，运行伺服轴系统在有效性行程内往复进给一段时间，使机械传动链达到热稳定状态；

控制伺服轴在有效性行程内往复进给一次，利用圆编码器、直线光栅尺以及数据采集系统测量电机转角θ与工作台的实际位置x_a；

计算机械传动链的反向间隙；

计算正向进给时传动链的导程误差以及正向进给时传动链导程误差的评价参数，评价参数包括平均导程偏差幅值e_p+、导程波动v_u+、导程波动v₃₀₀₊以及导程波动v_2π+；