误差的分离与补偿

误差的分离与补偿

一、误差的分离

误差分离是指从所测信号中分离并去除由测量系统引入的影响测量精度的信号分量，从而得到所要测量的准确信号。常见的基本的误差分离方法有以下四种：

1、反向法

反向法是将被测件进行两次安装与测量，两次安装测量的位置关系刚好相反。反向法是一种完全的误差分离方法，能简单。但是，反向法要求系统的重复性好，所要求的相位。达到很高的分离精度，并且需要的实验设备并且要转测头和标准球，转后不易保证对准。

2、三点法

多点法最常见的是三点法。图2.3为其测量原理图

图1三点测量法的原理图

三点法适应于动态回转误差的测量但是需要同时使用三个传感器，对硬件要求高，而且三个传感器需要互成一定的角度进行安装，对安装提出了很高要求，几乎很少被使用。

3、多步法

多步法又叫全周等角多步转位法。如图2.4所示，固定一个传感器在被测球的一个位置，然后旋转标准球，使其匀速转动，传感器整周均匀的采集数据，每个数据包括主轴的回转误差和标准球的圆度误差。

图2.3 多步法测量的原理图

多步法的优点是只使用一个传感器，因此不需要保证几个传感器安装的相对

位置;缺点是需要工件多次转位安装，各组数据测量也是不连续的，因此它更加需要主轴具有良好的重复性和系统状态的一致性。

2.4 数理统计法

数理统计法是基于多步法提出的误差分离方法。采用先行消除数量级较小的主轴回转误差，得到误差相当小、精确度相当高的主轴圆度误差，再用传感器采集数据减去高精确度的主轴圆度误差从而得到主轴的回转误差。

图2.4 数理统计法的测量原理图

二、误差补偿

随着科学技术的发展，在工业的各个行业对机器精度的要求都越来越高，从而对机器的零件等的要求也越来越高。随着数控设备的普及应用，提高各种数控机床的精度成为必然趋势。提高机床的精度有两种方法：一种是通过提高零件的设计、制造和装备水平来消除可能的误差源，称为误差防止法，该方法的一方面主要受到加工母机精度的制约，另一方面零件质量的提高导致加工成本的膨胀，致使该方法的使用受到一定限制。另一种叫误差补偿法，通常通过修改机床的加工指令，对机床进行误差补偿，达到理想的运动轨迹，实现机床精度的软升级。

误差补偿方法很多很杂，根据误差的来源不同有这不同的方法，同时对于不同的仪器也有这不同的，故不好一一列举。故在这对误差补偿过程进行分析，误差补偿最重要的过程是对误差进行建模、测量、并最终进行补偿。这些过程中涉及到的一些技术会对误差补偿的开展效果具有重要的影响，因此成为误差补偿的关键技术。

（1）误差建模技术

对误差进行建模是进行误差补偿的重要前提，误差的建模可以分为误差综合建模和误差元素建模。误差建模技术的关键在于寻找更为有效的建模方法将机床存在的误差通过所建模型准确的反应出来。

（2）误差测量技术

因为运动学模型是基于机床的各个独立误差成分来计算最终的位置和方向误差的，因而，需要对误差成分进行精确和有效的测量和识别。误差测量方法可以分为直接误差测量和间接误差识别。一般来讲，直接误差测量更为精确，其测量原理更简单，但比较耗时。而间接误差测量则是一种快速、有效的测量机床误差分量的方法。误差测量技术的关键在于建立精度和效率间的平衡，在不牺牲精度需要的情况下，尽可能的提高误差测量方法的效率。

（3）误差的补偿实施技术

误差的建模、测量的研究的开展，最终是为了对误差进行补偿，误差补偿的实施过程可以分为离线补偿和实施补偿两种。