基于激光尺的機(jī)床動(dòng)態(tài)測試系統(tǒng)特性研究*

姜歌東，竇成東，陳　疆

(1.西安交通大學(xué) 裝備智能診斷與控制研究所，西安　710049；2.長安大學(xué) 道路施工技術(shù)與裝備教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安　710064)

?

基于激光尺的機(jī)床動(dòng)態(tài)測試系統(tǒng)特性研究*

姜歌東1，竇成東1，陳疆2

(1.西安交通大學(xué) 裝備智能診斷與控制研究所，西安710049；2.長安大學(xué) 道路施工技術(shù)與裝備教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安710064)

摘要：激光尺具有測量精度高、測量范圍不受物理限制，配置簡便等特點(diǎn)。文章利用激光尺測量裝置，進(jìn)行了數(shù)控機(jī)床綜合動(dòng)態(tài)特性在線測試。首先，研究了激光尺的安裝調(diào)試和測試方法，提出了快速簡潔的激光光路調(diào)整方法；其次，通過對影響激光尺測試精度的相關(guān)因素進(jìn)行深入實(shí)驗(yàn)分析，提出減少外界因素干擾的有效方案；最后進(jìn)行了基于激光尺的數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性實(shí)際測試，證明激光尺測試裝置在數(shù)控機(jī)床動(dòng)態(tài)特性測試中的準(zhǔn)確性與實(shí)用性。

關(guān)鍵詞：激光尺；動(dòng)態(tài)測試；機(jī)床；進(jìn)給系統(tǒng)

0引言

數(shù)控機(jī)床的加工誤差最終積累在末端工件上，對加工工件和機(jī)床的動(dòng)態(tài)檢測是控制加工精度的關(guān)鍵。激光測量準(zhǔn)確度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、測量范圍大，能非接觸測量。激光測量裝置有激光干涉儀、激光尺及專用的激光測量裝置等，用于機(jī)床運(yùn)動(dòng)檢測、工件的精密測量和機(jī)器人運(yùn)動(dòng)定位等。激光干涉儀屬于外置傳感器，價(jià)格較高，安裝調(diào)整費(fèi)時(shí)、復(fù)雜，需專業(yè)人員操作。開發(fā)專用測量裝置需專業(yè)技術(shù)和較高的成本。對用戶來說，利用以上兩種裝置獲取機(jī)床的狀態(tài)信息并非合理的解決方案。激光尺是基于多普勒激光原理開發(fā)的位置檢測裝置，具有結(jié)構(gòu)緊湊，易于安裝,阿貝誤差小,性價(jià)比高等特點(diǎn)。激光尺安裝在工件夾持部位，采集工件的位移信息，實(shí)現(xiàn)機(jī)床系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)檢測。

從文獻(xiàn)報(bào)道來看，相關(guān)的研究主要集中在基于激光尺的產(chǎn)品研發(fā)方面。蘇州光動(dòng)精密儀器公司把LSD激光尺安裝在Ingersoll公司的高速機(jī)床上，提高了機(jī)床的運(yùn)動(dòng)速度、進(jìn)給速度和加、減速度的精度[1]。清華大學(xué)的李鑫利用激光尺，解決了平面電機(jī)在較大加速度運(yùn)動(dòng)條件下，前饋系數(shù)難以提高的問題，提高了加、減速階段的伺服性能[2]。日本慶應(yīng)大學(xué)的Hiroaki Iwai和Kimiyuki Mitsui開發(fā)了基于激光尺的三位坐標(biāo)檢測裝置，能測量任意數(shù)控機(jī)床的刀具路徑，用于立式加工中心的直線和環(huán)形路徑的測量[3]。浙江大學(xué)的王金寶對激光尺的光點(diǎn)精度檢測的目標(biāo)識(shí)別算法進(jìn)行了研究,對目標(biāo)識(shí)別的輪廓跟蹤法和輪廓提取法進(jìn)行了分析和比較[4]。激光尺還用于構(gòu)建無傳感器信息的數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)[5-6]。但是，在安裝和使用過程中，很多因素會(huì)影響激光尺的工作可靠性和檢測精度。如何正確的安裝激光尺、選擇合適的測量方法，以發(fā)揮激光尺的高精度檢測性能，是利用激光尺的關(guān)鍵。而且，從目前已發(fā)表的文獻(xiàn)來看，這方面相關(guān)的研究報(bào)道較少。因此，在國家863計(jì)劃“高檔數(shù)控機(jī)床綜合動(dòng)態(tài)特性在線測試系統(tǒng)”的支持下，利用開發(fā)的基于激光尺的“高檔數(shù)控機(jī)床綜合動(dòng)態(tài)特性在線測試系統(tǒng)”。進(jìn)行了如下研究和實(shí)驗(yàn)：激光尺的安裝、調(diào)試；激光尺光路快捷的調(diào)整方法；基于激光尺的數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性實(shí)際測試；外界干擾對激光尺測試的分析；半閉環(huán)條件下，激光尺、光柵尺、編碼器的對比測試。

1高檔數(shù)控機(jī)床綜合動(dòng)態(tài)特性在線測試系統(tǒng)

組成

高檔數(shù)控機(jī)床綜合動(dòng)態(tài)特性在線測試系統(tǒng)采用“PC+PCI擴(kuò)展卡”結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)硬件主要包括：①激光尺，雷紹尼(Renishaw)公司的RLU10型激光尺，傳感器網(wǎng)絡(luò)組成多軸的環(huán)境補(bǔ)償系統(tǒng)；②數(shù)據(jù)采集卡，NI公司的PCI-6602采集卡；③輔助器件，包括：補(bǔ)償電源、輔助的Reset開關(guān)、集線盒等。測試系統(tǒng)軟件用于對數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性，主軸部件軸心軌跡和振動(dòng)特性進(jìn)行測試和分析；對加工運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線實(shí)時(shí)監(jiān)測及信號的采集分析；對采集信號進(jìn)行分析，并且能對伺服進(jìn)給系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行分析處理。

2數(shù)控機(jī)床動(dòng)態(tài)特性測試實(shí)驗(yàn)

數(shù)控機(jī)床以“PC+PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡”作為控制單元。在運(yùn)動(dòng)過程中，激光尺不斷將反饋信號傳回控制單元，控制單元通過比較反饋信號與NC指令調(diào)整輸出的控制信號，實(shí)現(xiàn)精確控制。

2.1激光尺測試裝置的安裝與調(diào)試

微小的機(jī)械振動(dòng)會(huì)使激光尺產(chǎn)生較大的測量誤差，激光尺應(yīng)安裝可靠、且便于調(diào)整光路。在兩軸聯(lián)動(dòng)測量時(shí)，Y軸方向的發(fā)射器和反射鏡要能跟隨X軸的導(dǎo)軌同步移動(dòng)。

2.1.1激光反射鏡的安裝

用磁鐵夾具通過中間通孔夾緊反射鏡，磁鐵貫通以增加吸附力；為保證激光水平方向的精度，以工作臺(tái)為基準(zhǔn)；將反射鏡吸附在工作臺(tái)側(cè)面；不必重新調(diào)整豎直方向的光路，分別以X軸方向90°，Y軸方向270°安裝反射鏡。

2.1.2激光發(fā)射器的安裝

用配有水平儀的三腳架固定測量X軸運(yùn)動(dòng)的激光發(fā)射器。移動(dòng)三腳架，使光路射在反射鏡后，平行返回。以導(dǎo)軌為基準(zhǔn)，把測量Y軸運(yùn)動(dòng)的發(fā)射器水平安裝在X軸導(dǎo)軌上。為保證激光光線平行，左右轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)射器，使光路平行返回。為防止光路在測量過程中發(fā)生偏移，發(fā)射器四周用磁鐵夾緊，用鐵條吸附固定。

2.1.3激光尺的光路調(diào)整

在測試過程中，若光路和機(jī)床的運(yùn)動(dòng)軸線不平行，光路將會(huì)偏移，致使數(shù)據(jù)將無法采集，需要調(diào)整光路和運(yùn)動(dòng)軸平行。通過試驗(yàn)，得到的調(diào)整方法：將靶標(biāo)置于反射鏡上，移動(dòng)機(jī)床工作臺(tái)到近端，將光點(diǎn)打在靶心，然后將工作臺(tái)移動(dòng)到遠(yuǎn)端；若光點(diǎn)依然在靶心，說明激光尺的光路已經(jīng)校準(zhǔn)；若光束偏離靶心，說明光束與工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)軸線不平行，再旋轉(zhuǎn)三腳架調(diào)節(jié)手柄進(jìn)行調(diào)整。

2.2兩個(gè)激光尺的測量對比實(shí)驗(yàn)

在實(shí)驗(yàn)中，檢測的圓運(yùn)動(dòng)誤差一定包含激光尺的安裝誤差。為進(jìn)一步探究安裝誤差對激光尺精度檢測的影響，比較X、Y軸的激光尺測量機(jī)床沿X軸運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。機(jī)床以速度5mm/s沿X軸走80mm，用兩個(gè)激光尺測量工作臺(tái)的位移，測量數(shù)據(jù)完全重合。由于坐標(biāo)單位為mm，激光尺之間的差值為μm級而被淹沒，分別以時(shí)間和位移為坐標(biāo)軸做出兩激光尺的差值，如圖3、圖4所示。圖3中，在0～10s時(shí)，機(jī)床沒有運(yùn)動(dòng)，但兩個(gè)激光尺測量值存在6μm差值。說明兩個(gè)激光尺中至少有一個(gè)的信號波動(dòng)。圖4中，在測量過程中，兩激光尺的測量值有大約6μm的差值，且有不規(guī)則的波動(dòng)；如此重復(fù)4次，結(jié)果相同。這6μm的差值可能是由于激光尺的幾何誤差、安裝誤差以及外界干擾造成。但由幾何誤差的理論分析可知，在運(yùn)行位移為80mm時(shí)，激光尺的幾何誤差不超過3μm；所以這6μm差值是由于安裝不可靠，還是激光尺受到外界干擾造成的，需進(jìn)一步深入的研究。

圖3　時(shí)間為橫坐標(biāo)的兩激光尺的差值圖

圖4　位移為橫坐標(biāo)的兩激光尺的差值圖

2.3外界干擾因素實(shí)驗(yàn)

為查明外界干擾對激光尺檢測精度的影響，對光柵尺、編碼器和兩個(gè)激光尺的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。光柵尺檢測工作臺(tái)底部的位移；編碼器檢測伺服電機(jī)的位移；一個(gè)激光尺發(fā)射器裝在三腳架上，另一個(gè)裝在導(dǎo)軌上；兩個(gè)反射鏡都裝在機(jī)床工作臺(tái)的中部，檢測工作臺(tái)的位移。測試過程中，外界干擾主要是：人走動(dòng)引起地面震動(dòng)，工作臺(tái)的碰擊和實(shí)驗(yàn)室門開閉引發(fā)的實(shí)驗(yàn)室整體震動(dòng)。采用重錘敲擊地面、敲擊工作臺(tái)和關(guān)閉實(shí)驗(yàn)室門等方式模擬外界干擾。

2.3.1重錘敲擊地面震動(dòng)

重錘敲擊地面，三類傳感器采集到工作臺(tái)的振幅數(shù)據(jù)，如圖5所示。可見，三角架上安裝的激光尺采集到的工作臺(tái)震動(dòng)幅值可達(dá)到6μm。為更清楚比較編碼器、光柵尺和激光尺采集到的數(shù)據(jù)，把三腳架上的激光尺采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行屏蔽，重新作圖，如圖6所示。在圖6中，重錘敲擊地面時(shí)，編碼器、光柵尺和工作臺(tái)上安裝的激光尺采集到的工作臺(tái)的位移變化不大(≤0.6μm)。產(chǎn)生此結(jié)果的原因是三腳架的剛度比較低，重錘敲擊地面時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)造成三腳架在水平面內(nèi)的擺動(dòng)；而試驗(yàn)臺(tái)的質(zhì)量很大，地面的機(jī)械振動(dòng)對其影響較小。地面振動(dòng)對編碼器、光柵尺和安裝在工作臺(tái)上的激光尺測試精度的影響不大。

圖5　重錘敲擊地面工作臺(tái)產(chǎn)生的振幅

圖6　去掉三腳架上的激光尺后的振幅

2.3.2重錘敲擊工作臺(tái)震動(dòng)

用重錘多次敲擊工作臺(tái)上的不同的位置，得到三類傳感器采集到工作臺(tái)的振幅，如圖7所示。三角架上安裝的激光尺采集到的工作臺(tái)震動(dòng)幅值較大，可達(dá)70μm。為了更清楚的顯示編碼器、光柵尺和工作臺(tái)上安裝的激光尺采集到的振幅數(shù)據(jù)，把三腳架上安裝的激光尺采集的數(shù)據(jù)屏蔽掉，重新作圖，如圖8所示。在圖8中，光柵尺、編碼器和工作臺(tái)上安裝的激光尺檢測到工作臺(tái)的振幅較小(<1μm)。產(chǎn)生此結(jié)果的原因是：重錘敲擊工作臺(tái)，會(huì)使得整個(gè)機(jī)床產(chǎn)生震動(dòng)；由于編碼器、光柵尺和安裝在工作臺(tái)上的激光尺三者的測量元件和對應(yīng)的反射元件都隨機(jī)床同步振動(dòng)，所以相對振幅較小，檢測的數(shù)據(jù)也較小。但此時(shí)地面上的三腳架不動(dòng)，安裝在三腳架頂部的激光尺發(fā)射器沒有震動(dòng)，所以機(jī)床上安裝的反射鏡和三腳架上的激光尺反射鏡有相對振動(dòng)，幅值達(dá)到70μm。同樣，用同樣的力度敲擊工作臺(tái)的不同方位，在沿激光尺測量方向上敲擊時(shí)，產(chǎn)生的幅值最大，在豎直方向和垂直于測量方向敲擊時(shí)幅值相對較小。

圖7　重錘敲擊工作臺(tái)時(shí)采集到的振幅

圖8　去掉三腳架上的激光尺后的振幅

2.3.3開閉實(shí)驗(yàn)室門的影響

為探究實(shí)驗(yàn)室門開閉引起的空氣流動(dòng)是否對本裝置造成影響和影響的程度，在保持工作臺(tái)靜止的情況下，以一定速度關(guān)閉實(shí)驗(yàn)室門，將各類傳感器同時(shí)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。各類傳感器采集的工作臺(tái)的振幅，如圖9所示。

圖9　關(guān)門引起的工作臺(tái)響應(yīng)

圖10　去掉三腳架上的激光尺后的振幅

在圖9中，三角架上的激光尺采集到的工作臺(tái)震動(dòng)幅值相對比較大，大約2.5μm；其他三者采集的數(shù)據(jù)較小。為更清楚顯示編碼器、光柵尺和工作臺(tái)上的激光尺采集的數(shù)據(jù)，把三腳架上的激光尺采集的數(shù)據(jù)屏蔽掉，重新作圖，如圖10所示。在圖10中，實(shí)驗(yàn)室門開閉引發(fā)的實(shí)驗(yàn)室整體震動(dòng)對編碼器、光柵尺和安裝在工作臺(tái)上的激光尺影響不大，振幅<0.6μm。產(chǎn)生上述結(jié)果的原因是：實(shí)驗(yàn)室門開閉引發(fā)的實(shí)驗(yàn)室整體震動(dòng)使三腳架上安裝的激光尺產(chǎn)生振幅為2.5μm的振動(dòng)；但由于試驗(yàn)臺(tái)的質(zhì)量較大，關(guān)門對其影響很小，測得的振幅較小。

綜上所述，由于三腳架上的安裝裝置質(zhì)量和剛度都較小，在進(jìn)行高精度測量時(shí)，易受到外界干擾。振動(dòng)對安裝在三腳架上的激光尺影響較大，對安裝在工作臺(tái)上的激光尺影響較小。建議采用兩種改進(jìn)方案：借助于工作臺(tái)的穩(wěn)定性，把激光尺固定在工作臺(tái)上；信號采集后，針對三腳架的振動(dòng)頻率對信號進(jìn)行濾波處理。

2.4實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

2.4.1數(shù)據(jù)濾波

在重錘敲擊地面試驗(yàn)中，將三腳架上的激光尺采集到的數(shù)據(jù)利用五點(diǎn)濾波法進(jìn)行濾波處理。同時(shí)做出編碼器、光柵尺，工作臺(tái)上的激光尺和三腳架上激光尺濾波后數(shù)據(jù)的幅值，如圖11所示。把三腳架上安裝的激光尺采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行屏蔽，重新作圖，如圖12所示。由圖11可見三腳架上激光尺采集到的工作臺(tái)震動(dòng)幅值依然可達(dá)到6μm，濾波后的數(shù)據(jù)與濾波前數(shù)據(jù)相比沒有太大的改善，說明濾波處理不能有效解決地面震動(dòng)導(dǎo)致三腳架采集數(shù)據(jù)不穩(wěn)定的問題。

圖11　濾波后重錘敲擊地面產(chǎn)生的振幅

圖12　去掉三腳架上的激光尺后的振幅

2.4.2兩激光尺同時(shí)固定在工作臺(tái)

保持兩個(gè)激光反射鏡和X軸導(dǎo)軌上固定的激光發(fā)射器安裝位置不變，把三腳架上的激光發(fā)射器用磁座固定在工作臺(tái)上，調(diào)整光路，重復(fù)重錘敲擊地面試驗(yàn)。三類傳感器采集到工作臺(tái)的振幅數(shù)據(jù)，如圖13所示。把磁座固定在工作臺(tái)上的激光尺采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行屏蔽，重新作圖，如圖14所示。由圖14可見，用磁座固定在工作臺(tái)上的激光尺采集到的震動(dòng)幅值僅為1.2μm。與改進(jìn)前測量的6μm的震動(dòng)幅值相比有很大的改善。

圖13　改進(jìn)試驗(yàn)后重錘敲擊地面產(chǎn)生的振幅

圖14　去掉三腳架上的激光尺后的振幅

以上兩組改進(jìn)實(shí)驗(yàn)說明借助于工作臺(tái)的穩(wěn)定性，把兩個(gè)激光尺都固定在工作臺(tái)上可以有效地減小外界環(huán)境的震動(dòng)對激光尺測量精度的影響。

2.5圓運(yùn)動(dòng)精度影響因素分析實(shí)驗(yàn)

由于圓運(yùn)動(dòng)需要兩軸聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，利用激光尺測量，在不同速度和直徑下，機(jī)床圓運(yùn)動(dòng)的精度變化，分析機(jī)床的圓精度與運(yùn)行速度、直徑的關(guān)系，驗(yàn)證激光尺的精確性以及測試裝置的實(shí)用性。

2.5.1速度因素測試

保持機(jī)床圓運(yùn)動(dòng)的直徑D=20mm，分別以速度f(2mm/s,5mm/s,10mm/s)做圓運(yùn)動(dòng)，利用激光尺測機(jī)床圓運(yùn)動(dòng)的精度，如圖15a、15b、15c所示。可見，機(jī)床圓運(yùn)動(dòng)在0°，90°，180°，270°時(shí)出現(xiàn)尖峰，是由于機(jī)床的每一根軸在反向運(yùn)動(dòng)時(shí)的反向間隙造成的。激光尺檢測結(jié)果表明，機(jī)床圓運(yùn)動(dòng)的精度隨著運(yùn)動(dòng)速度增大而增大。

圖15　不同速度下機(jī)床的圓運(yùn)動(dòng)精度

2.5.2直徑因素測試

保持機(jī)床運(yùn)動(dòng)速度f=10mm/s，分別使機(jī)床以直徑D(20mm,50mm,80mm)進(jìn)行圓運(yùn)動(dòng)，測機(jī)床圓運(yùn)動(dòng)精度，如圖16a、16b、16c所示?？梢?，在機(jī)床圓運(yùn)動(dòng)速度不變的情況下，激光尺測得機(jī)床圓運(yùn)動(dòng)精度隨著直徑的增大而增大。

圖16　不同直徑下機(jī)床圓運(yùn)動(dòng)的精度圖

綜合兩組實(shí)驗(yàn)結(jié)果，激光尺測試裝置能精確的檢測出，機(jī)床的圓運(yùn)動(dòng)的誤差值以及精度隨運(yùn)動(dòng)直徑、速度的變化趨勢，驗(yàn)證了激光尺檢測的精確性以及測試裝置的實(shí)用性。

3結(jié)論

本文闡述了激光尺的安裝和光路的調(diào)整方法。用兩個(gè)激光尺對機(jī)床沿X軸運(yùn)行進(jìn)行了對比檢測，發(fā)現(xiàn)激光尺檢測的不足。利用重錘敲擊地面、工作臺(tái)和關(guān)門來模擬實(shí)際試驗(yàn)的外界干擾源，研究外界干擾對激光尺檢測精度的影響。通過兩組改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)方案，有效提高激光尺的檢測精度。利用激光尺檢測裝置對機(jī)床的圓運(yùn)動(dòng)精度進(jìn)行測量，驗(yàn)證了激光尺對數(shù)控機(jī)床精度檢測的精確性和實(shí)用性。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 潘青友. LOS激光尺位置反饋技術(shù)及其應(yīng)用[J]. 制造技術(shù)與機(jī)床，2008(11): 130-132.

[2] 李鑫, 楊開明, 朱煜,等. 平面電機(jī)自適應(yīng)加速度前饋運(yùn)動(dòng)控制[J]. 電機(jī)與控制學(xué)報(bào), 2012,16(9): 95-102.

[3] Hiroaki Iwai, Kimiyuki Mitsui. Development of a measuring method for motion accuracy of NC machine tools using links and rotary encoders[J]. International Journal of Machine Tools & Manufacture, 2009, 49: 99-108.

[4] 王金寶, 朱善安, 林 峰. 目標(biāo)識(shí)別在激光水平尺光點(diǎn)精度檢測中的應(yīng)用[J]. 機(jī)電工程, 2006, 23(12): 46-48.

[5] 李立艷, 王堅(jiān), 韓春陽, 等. 用于納米測量的集成化單頻激光干涉儀[J]. 中國激光, 2011,38(4): 0408001-1-6.

[6] Wenhua Du, Shulian Zhang, Yan Li. Principles and realization of a novel instrument for high performance displacement measurement-nanometer laser ruler [J]. Optics and Lasers in Engineering, 2005, 43: 1214-1225.

(編輯趙蓉)

申請優(yōu)先審稿須知

為振興我國機(jī)械裝備制造業(yè)，弘揚(yáng)民族科學(xué)文化精神，提升期刊質(zhì)量，本刊從即日起，凡是符合本刊報(bào)道范圍且同時(shí)受到“國家863計(jì)劃資助項(xiàng)目”、“國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目”、“國家重點(diǎn)科技攻關(guān)資助項(xiàng)目”等國家級基金資助項(xiàng)目的原創(chuàng)論文，可申請優(yōu)先審稿，一經(jīng)錄用，優(yōu)先發(fā)表，歡迎業(yè)內(nèi)人事、專家、學(xué)者踴躍投稿(來稿注明：“優(yōu)先審稿”字樣)。

注：1.本刊正常審稿時(shí)間一般為一個(gè)月，優(yōu)先審稿時(shí)間為15-20天;

2.本刊正常發(fā)表文章周期為采用后7-10個(gè)月，優(yōu)先發(fā)表文章周期為7-9個(gè)月。

——本刊編輯部

Research on Testing System of Machine Tool Dynamic Characteristics Based on Laser Ruler

JIANG Ge-dong1，DOU Cheng-dong1，CHEN Jiang2

(1.Equipment Intelligent Diagnosis and Control Research Institute, Xi′an Jiao Tong University, Xi′an 710048, China;2.Key Laboratory of Road Working Technique and Equipment, Ministry of Education, Chang′an University, Xi′an 710064, China)

Abstract：Laser ruler is a sensor with high measuring accuracy and can be arranged in work holding device to implement dynamic measuring machine tool. The overall objective of this study is discussing some properties of laser measuring device by some experiments. The test experiments which were used consisted of analyzing laser ruler′s measuring accuracy -related factors and testing dynamic characteristics of CNC machine feed unit. From experiments, some existing problems are found in the application of measurement device based on laser ruler and solved by the further experiment. The results of experiment indicate that measurement device based on laser ruler is more precise and practical.

Key words：laser ruler; dynamic testing; machine tool; feed unit

中圖分類號：TH166；TG659

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

作者簡介：姜歌東(1970—)，女，陜西咸陽人，西安交通大學(xué)教授、博士研究生導(dǎo)師，研究方向?yàn)閿?shù)字控制和制造技術(shù)，精密機(jī)械及測量技術(shù)，機(jī)電系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究；通訊作者：竇成東(1989—)，男，山東臨沂人，西安交通大學(xué)碩士研究生，研究方向?yàn)閿?shù)控機(jī)床動(dòng)態(tài)特性檢測, (E-mail)douchengdong@126.com。

*基金項(xiàng)目：“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”科技重大專項(xiàng)“開放式高檔數(shù)控系統(tǒng)、伺服裝置和電機(jī)成套產(chǎn)品開發(fā)與綜合驗(yàn)證(2012ZX04001-012-04)

收稿日期：2015-02-14

文章編號：1001-2265(2015)12-0065-05

DOI:10.13462/j.cnki.mmtamt.2015.12.018