基于多原理融合的精密旋转轴系六自由度误差同步测量

赵会宁1，2，孙虎1，2，张有虎1，2，张文颖3，常松涛1，2，刘芳芳1，2， 夏豪杰1，2（1.合肥工业大学 仪器科学与光电工程学院；2.测量理论与精密仪器安徽省重点实验室；3.吉林工程技术师范学院 量子信息技术交叉学科研究院）

摘要：为研究轴系误差变化对含有精密旋转轴系的精密测量仪器或高端制造装备的影响规律，在圆光栅安装偏心自校准原理、自准直原理和激光三角原理的基础上，提出了一种基于多原理融合的精密旋转轴系六自由度误差同步测量方法。首先，通过圆光栅安装偏心自校准原理，进一步建立了精密旋转轴系角度定位误差和径向误差分离模型。然后，设计了基于自准直原理和激光三角原理相结合的精密旋转轴系轴向和倾斜误差测量模块并进行标定。最后，以DD 马达为实验对象进行验证。实验结果表明，DD 马达的角度定位误差在±3. 5 ″以内，径向误差在±0. 5 μm 以内，X 轴倾斜误差在±6 ″以内，Y 轴倾斜误差在±8. 3 ″以内，轴向误差在±6 μm 以内。该方法与传统精密旋转轴系误差测量方法相比，无需光电自准直仪、商用主轴误差测量系统等仪器，能够实现精密旋转轴系六自由度误差同步测量，具有成本低、原位测量等优点，可用于精密旋转轴系误差的长期监测。

关键词：激光三角原理；自准直原理；六自由度误差测量；精密旋转轴系；圆光栅安装偏心自校准