气浮直线驱动平台定位误差影响因素的研究.pdfVIP

第３６卷第８期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 哈　 尔　 滨　 工　 程　 大　 学　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｖｏｌ．３６ №．８ ２０１５年８月　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈａｒｂｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ａｕｇ．２０１５ 气浮直线驱动平台定位误差影响因素研究 赵帼娟，张雷 （吉林大学机械科学与工程学院，吉林 长春 １３００２２） 摘　 要：为实现气浮直线驱动平台定位误差的精确补偿，对气浮直线驱动平台定位误差的影响因素进行了研究。 试验测 量了气浮直线驱动平台的定位误差，发现其测量结果中包含有随机误差、时变的热误差以及与位置相关的几何误差。 对 定位误差进行补偿的前提是根据不同误差的性质准确地将其分离，否则就会存在少补或过补的现象。 本文利用统计学 的方法求出随机误差的数学期望，对测量数据的均值进行修正，消除随机误差对测量值的影响。 进一步对修正后的均值 进行多项式拟合，将位置相关的几何误差和时变的热误差分离，并发现时变的热误差对超精密气浮直线驱动平台的定位 误差影响很显著，需要进行在线实时补偿。 提出使用ＮＵＲＢＳ 曲线插值的方法，建立位置相关的几何误差的预测模型，从 而实现对位置相关的几何误差进行精确的预测和离线误差补偿。 关键词：机床技术；气浮直线运动平台；ＮＵＲＢＳ；几何误差；定位误差；误差补偿 ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１００６⁃７０４３．２０１４０３０７５ 网络出版地址：ｈｔｔｐ：／ ／ ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ ｋｃｍｓ／ ｄｅｔａｉｌ／ ２３．１３９０．Ｕ１４５１．００２．ｈｔｍｌ 中图分类号：ＴＢ４　 文献标志码：Ａ　 文章编号：１００６⁃７０４３（２０１５）０８⁃１１１４⁃０６ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｆ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｅｒｒｏｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｉｒ ｂｅａｒｉｎｇ ｌｉｎｅａｒ ｍｏｔｏｒ ｓｔａｇｅ ＺＨＡＯ Ｇｕｏｊｕａｎ，ＺＨＡＮＧ Ｌｅｉ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｊｉｌｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３００２２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏｒｅａｌｉｚｅ ａｃｃｕｒａｔｅ ｅｒｒｏｒ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｆｏｒ ｔｈｅ ａｉｒ ｂｅａｒｉｎｇｌｉｎｅａｒ ｍｏｔｏｒ ｓｔａｇｅ，ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃ⁃ ｔｏｒｓ ｏｆ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｅｒｒｏｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔａｇｅ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ． Ｔｈｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｅｒｒｏｒｓｗａｓ ｍｅａｓｕｒｅｄ，ａｎｄ ｉｔ ｗａｓ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｅｓｔｉｎｇ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｅｒｒｏｒｓｃｏｎｔａｉｎｅｄｔｈｅｒａｎｄｏｍｅｒｒｏｒ，ｔｈｅｔｉｍｅｖａｒｙｉｎｇｅｒｒｏｒｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｒｍａｌｄｅｆｏｒｍ⁃ ａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｅｒｒｏｒ ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｐｏｓｉｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｐｒｅｍｉｓｅ ｏｆ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｅｒｒｏｒｓｗａｓ ａｃ⁃ ｃｕｒａｔｅ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｅｒｒｏｒｓ． Ｏｔｈｅｒｗｉｓｅ，ｔｈｅｒｅｗｉｌｌ ｂｅ ｌｅｓｓｏｒ ｏｖｅｒ ｃｏｍｐｅｎｓａ⁃ ｔｉｏｎ ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ． Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｅｄａｎｅｗ ｍｅｔｈｏｄｔｏｃｏｒｒｅｃｔｔｈｅｍｅａｎｖａｌｕｅｏｆｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｄａｔａｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆ ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ；ｔｈｅｒｅｂｙ ｅｌｉｍｉｎａｔｅｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｒａｎｄｏｍｅｒｒｏｒｏｆｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｖａｌｕｅｓｂｙ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｅｘｐｅｃｔａｔｉｏｎｏｆ ｒａｎｄｏｍ ｅｒｒｏｒｓ． Ｔ