鉆床的傳動差錯是指在鉆床傳動鏈的輸入軸驅(qū)動且為剛性的條件下，其輸出軸的實踐位移與理論位移之差。鉆床上完成工件外表成形所需復(fù)合運動的傳動鏈——"內(nèi)聯(lián)系"傳動鏈的兩結(jié)尾履行元件之間有一直嚴厲堅持符合給定需求的運動聯(lián)系。傳動鏈的傳動精度是指其傳遞運動的程度，可用傳動差錯來衡量。因為鉆床實踐存在傳動鏈差錯，致使工件外表成形運動軌道存在差錯，終究反映到被加工工件上即導(dǎo)致成形外表的形狀差錯等。因為鉆床傳動鏈由齒輪副、蝸輪蝸桿副、螺紋副等構(gòu)成，因而傳動鏈差錯來歷于這些傳動元件的加工精度及裝置精度。從運動學(xué)視點來講，全部導(dǎo)致瞬時傳動比違背給定傳動需求的要素均是傳動鏈差錯的來歷。

對鉆床傳動差錯的丈量是對傳動差錯進行有用抵償?shù)臈l件，因而鉆床傳動差錯的丈量一直是機械傳動技能的一項重要研究課題。鉆床傳動差錯的根本丈量方法是在鉆床的有關(guān)部位裝置傳感器，借助于選用機、光、電原理的丈量儀器并運用差錯鑒定理論對鉆床傳動體系各環(huán)節(jié)的差錯進行丈量、剖析及調(diào)整，然后找出差錯發(fā)作的原因及改動規(guī)則。

2.傳感器的選用

依據(jù)傳動鏈結(jié)尾元件的運動性質(zhì)正確、合理地選用、裝置傳感器是丈量傳動鏈運動精度的條件。依據(jù)作業(yè)原理，鉆床傳動差錯丈量常用傳感器可分為以下幾類：

（1）光柵傳感器

光柵傳感器的長處是信號處置方式簡單，運用方便，丈量（聞名廠家如德國Heidenhain、西班牙Fagor等公司制造的光柵傳感器精度可達1μm/m）；缺陷是光柵尺報價較貴重，對作業(yè)環(huán)境需求較高，玻璃光柵尺的線脹系數(shù)與鉆床紛歧致，易形成丈量差錯。

（2）激光傳感器

激光傳感器（包含單頻和雙頻激光）具有較高的丈量精度，但丈量本錢也較高，對環(huán)境條件改動（如溫度、氣流、振蕩等）較靈敏，在出產(chǎn)現(xiàn)場運用時有采納辦法丈量的穩(wěn)定性和性。

（3）磁柵傳感器

磁柵尺可分為線狀（有用丈量長度3m）和帶狀（有用丈量長度可達30m）兩種型式，其長處是制造本錢較低，裝置運用方便，線脹系數(shù)與鉆床一樣；缺陷是丈量精度低于光柵尺，因為磁信號強度隨運用時刻而不斷減弱，因而需要從頭錄磁，給運用帶來不便。

（4）感應(yīng)同步器

感應(yīng)同步器的長處是制造本錢低，裝置運用方便，對作業(yè)環(huán)境條件需求不高；缺陷是信號處置方式較雜亂，丈量精度遭到丈量方法的約束（傳統(tǒng)丈量方法的丈量精度約為2——5μm）。

當(dāng)前常用的幾類鉆床傳動差錯丈量傳感器的有些運用狀況見表1。

表1幾類常用傳感器的有些運用狀況

傳感器類型-運用單位-丈量分辨率：線位移（μm）-丈量分辨率：角位移（角秒）

光柵傳感器-東京大學(xué)，漢江鉆床廠-2，2-1

激光傳感器-單頻激光：北京鉆床所，東京大學(xué)-0.632-/

激光傳感器-雙頻激光：成都工具研究所，上海鉆床廠-0.158-/

磁柵傳感器-東京大學(xué)，重慶大學(xué)，華中理工大學(xué)，漢江鉆床廠，美國威斯康星大學(xué)-2-1

感應(yīng)同步器-山東工業(yè)大學(xué)，漢川鉆床廠-1，2-0.72

依據(jù)信號輸出方式的紛歧樣，可將傳感器分為模仿式和數(shù)字式兩大類。數(shù)字式傳感器又可分為增量式、肯定式和信號調(diào)制式等幾種。

在核算機測驗體系中，模仿式傳感器的輸出信號需使用模數(shù)變換器（A/D）進行數(shù)字化處置，而在高分辨率狀況下A/D變換的本錢較高，此外處置微小模仿信號（如微伏級）的抗干擾疑問也適當(dāng)困難。

在數(shù)字式傳感器中，肯定式編碼器可輸出并行數(shù)字信號，無需A/D變換，易與核算機接口。但隨著丈量精度的進步，肯定式編碼器的本錢也越來越高，乃至高于A/D變換的本錢，因而在許多實踐運用場合難以被承受。增量式傳感器和信號調(diào)制式傳感器的制造本錢較低，抗干擾能力較強，可在不改動編碼器刻線密度的狀況下選用細分技能大幅度進步分辨率，因而在傳動鏈精度丈量中這兩類傳感器運用。常見的增量式傳感器包含光柵增量編碼器、磁柵傳感器、容柵編碼器等；信號調(diào)制式傳感器有感應(yīng)同步器、激光干涉儀、地震儀、旋轉(zhuǎn)變壓器等。

3.鉆床傳動差錯的動態(tài)丈量方法

傳動差錯的根本丈量原理：設(shè)θ1、θ2別離為輸入、輸出軸的位移（角位移或線位移），輸入、輸出之間的理論傳動比為i，如以θ1作為基準(zhǔn)，輸出軸的實踐位移與理論位移的差值即為傳動鏈差錯δ，即δ＝θ2-θ1/i。依據(jù)對位移信號θ1、θ2的丈量方法紛歧樣，傳動差錯丈量方法可分為比相丈量法和計數(shù)丈量法兩大類。

3.1鉆床傳動差錯比相丈量方法

兩傳感器的輸出信號θ1、θ2之間的相位聯(lián)系反映了傳動鏈的傳動差錯。當(dāng)傳動差錯TE＝0，即傳動比穩(wěn)守時，θ1、θ2之間堅持穩(wěn)定的相位聯(lián)系；當(dāng)傳動比i發(fā)作改動時，θ1、θ2之間的相位聯(lián)系也隨之發(fā)作改動。比相丈量法即是經(jīng)過測定θ1、θ2之間的相位聯(lián)系來間接丈量傳動差錯TE。隨著數(shù)字技能、核算機技能的發(fā)展，比相丈量法經(jīng)歷了從模仿比相→數(shù)字比相→核算機數(shù)字比相的發(fā)展過程。

（1）模仿比相法

常用的觸發(fā)式相位計即選用了模仿比相法。模仿比相的原理：兩路信號經(jīng)分頻后變?yōu)橥l率信號進入比相計，它們之間的時差Δt取決于θ1、θ2之間的相位差δ（t）。經(jīng)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器鑒別后，Δt變換為與比相矩形波占空比相對應(yīng)的模仿量Δu，占空比的改動即反映了傳動鏈的傳動差錯。

模仿比相丈量體系存在以下疑問：①δ（t）是以2π為周期并按規(guī)則改動的周期函數(shù)，設(shè)f為相位改動頻率，ω＝2πf為角頻率，則有δ（t）＝δ（ωt）。兩信號比相時，相位丈量是以1/f為周期的重復(fù)丈量，由條件0≤δ（ωt）≤2π可知，Δu與δ（t）具有線性聯(lián)系。因為δ（ωt）呈周期改動，因而需求模仿記載表頭的時刻常數(shù)τ小于被測改動相位差的周期，即τ≤1/f，不然在前一個相位改動周期內(nèi)還未取得讀數(shù)時，后一個周期已開端重復(fù)，這樣就無法實時記載相位差的改動。因而模仿比相法的動態(tài)丈量性能較差，不能習(xí)慣實時剖析處置的動態(tài)丈量需求。②丈量分辨率與丈量規(guī)模相互制約，如進步分辨率，則會減小量程，為此需裝備量程挑選電路，被測信號的相位差有小于360°。③需求進入比相計的兩路信號頻率一樣，即只能進行同頻比相，因而兩路信號的分頻/倍頻器有滿意傳動比改動需求，電路布局雜亂，抗干擾能力差，適用規(guī)模較小。

（2）數(shù)字比相法

數(shù)字比相選用邏輯門和計數(shù)器來完成，相位差直接以數(shù)字量形式輸出。比相原理：兩同頻信號θ1、θ2經(jīng)擴大后兩組脈沖信號u1、u2，它們別離經(jīng)過邏輯門電路操控計數(shù)器的開、關(guān)。計數(shù)器的計數(shù)成果即為θ1、θ2之間的時刻距離Δt，它與相位差δ（t）成正比。設(shè)比相信號周期為T，則有δ（t）＝2πΔt/T。

數(shù)字比相丈量法的特點為：①因為Δt值不只取決于兩信號的相位差δ（t），并且還與兩信號的頻率有關(guān)。因而，為取得較的丈量成果，就有兩比相脈沖信號和時鐘信號均有較。在一個比相周期T內(nèi)，任何導(dǎo)致比相信號頻率改動的要素都將影響丈量成果。②盡管數(shù)字比相彌補了模仿比相的一些缺乏，丈量穩(wěn)定性和性有所進步，但仍然只能適用于同頻比相。

（3）微機細分比相法

20世紀80年代以來，測驗儀器微機化變成丈量技能的重要發(fā)展趨勢。在鉆床傳動差錯丈量中，微機細分比相法開端廣泛運用。

微機細分比相法是數(shù)字比相法的微機化運用。因為核算機具有強壯的邏輯、數(shù)值運算功用和操控功用，很容易完成兩路信號的高頻時鐘細分、比相及輸出，因而外圍線路的制造比較簡單。傳動差錯為δ（t）＝2πNt/N。在比相過程中，高頻脈沖φ不再由外部振蕩電路發(fā)作，而直接選用核算機內(nèi)部的時鐘CP；脈沖CP的計數(shù)不再選用邏輯門電路計數(shù)器，而選用核算機內(nèi)的可編程守時/計數(shù)器。微機細分比相丈量法具有如下長處：①兩路比相信號無須頻率一樣（即被測傳動鏈的傳動比可為恣意值），在傳動鏈差錯的核算中，傳動比為一常數(shù)。②比相相位差可為恣意值，不受相位差有小于360°的約束。③完成了時鐘細分與比相的一體化，使硬件接口線路簡化。因為可編程計數(shù)器的分頻數(shù)可由核算機軟件操控，因而可方便地調(diào)整采樣頻率，以習(xí)慣紛歧樣轉(zhuǎn)速下傳動鏈差錯的丈量。④體系的細分精度和丈量精度較高，便于構(gòu)成智能化、多功用丈量體系。

3.2鉆床傳動差錯計數(shù)丈量方法

模仿比相和數(shù)字比相均為同頻比相，為取得同頻比相信號，有進行傳動比分頻；為各差錯規(guī)模不致發(fā)作2π相位翻轉(zhuǎn)，還需要進行量程分頻。因為分頻會下降丈量分辨率，因而有在分頻前行倍頻，這就使丈量體系變得較為雜亂。此外，關(guān)于非整數(shù)傳動比因無法分頻而不能進行丈量。

數(shù)字計數(shù)丈量法選用非同頻比相，因而不需對兩路脈沖信號進行分頻處置，可直接使用兩傳感器輸出脈沖之間的數(shù)量聯(lián)系來核算鉆床傳動差錯。

（1）直接計數(shù)丈量法

直接計數(shù)丈量法原理：設(shè)輸入、輸出軸傳感器的每轉(zhuǎn)輸出信號數(shù)別離為λ1、λ2，挑選輸出軸θ2作為基準(zhǔn)軸，采樣距離T等于θ2脈沖信號的周期或它的整數(shù)倍。依據(jù)傳動差錯的定義，第j次采樣時的傳動差錯為：δ（j）＝［N1（tj）-N2（tj）（iλ1/λ2）］2π/λ1。

因為θ1、θ2是時刻上離散的脈沖序列，因而在丈量過程中，采樣時刻距離（N2個θ2脈沖）內(nèi)θ1脈沖的計數(shù)N1（tj）是隨時刻而改動的，且通常為非整數(shù)。這樣，其小數(shù)有些Δ所形成的差錯Δ2π/λ1就被忽略了。此外，實踐傳動體系的（iλ1/λ2）不總為整數(shù)，即脈沖θ1的頻率不是θ2的整數(shù)倍，如將N1理論視為整數(shù)處置將形成理論差錯，然后約束其運用規(guī)模。

（2）微機細分計數(shù)丈量法

微機細分計數(shù)丈量法的丈量步驟為：①曾經(jīng)一個θ2脈沖作為開門信號，后一個θ2脈沖作為關(guān)門信號，用計數(shù)器對θ1的脈沖個數(shù)N0進行計數(shù)；②使用時鐘脈沖CP對脈沖序列θ1進行插值細分，對θ1脈沖信號的小數(shù)周期計數(shù)值TΔ和整數(shù)周期計數(shù)值T2別離計數(shù)；③核算傳動差錯：δ（t）＝（N0+TΔ/T2-iλ1/λ2）2π/λ1。

微機細分計數(shù)丈量法具有以下長處：①可有用減小丈量差錯Δ；②可充分使用核算機內(nèi)部資本及軟件操控來簡化外部硬件電路；③將丈量采樣、數(shù)據(jù)處置和成果剖析融為一體，完成了智能化丈量。