第6章在線檢測與誤差補(bǔ)償技術(shù)

1、6.1 6.1 概述概述 6.2 6.2 在線檢測與誤差補(bǔ)償方法在線檢測與誤差補(bǔ)償方法 6.3 6.3 微位移技術(shù)微位移技術(shù) 一、保證零件加工精度的途徑一、保證零件加工精度的途徑 保證零件加工精度的途徑：保證零件加工精度的途徑：1 1）“蛻化蛻化”原原則，或稱則，或稱“母性母性”原則。原則。2 2）“進(jìn)化進(jìn)化”原則，原則，或稱或稱“創(chuàng)造性創(chuàng)造性”原則。原則。 提高加工精度的途徑：提高加工精度的途徑：1 1）隔離和消除誤差；）隔離和消除誤差；2 2）誤差補(bǔ)償，用相應(yīng)的措施去）誤差補(bǔ)償，用相應(yīng)的措施去“鈍化鈍化“、抵、抵消、均化誤差，使誤差減小。消、均化誤差，使誤差減小。二、加工精度的檢測二、加工

2、精度的檢測1.1.離線檢測離線檢測 工件加工完畢后，從機(jī)床上取下，在機(jī)床工件加工完畢后，從機(jī)床上取下，在機(jī)床旁或在檢測室中進(jìn)行檢測。旁或在檢測室中進(jìn)行檢測。2.2.在位檢測在位檢測 工件加工完畢后，在機(jī)床上不卸下工件的工件加工完畢后，在機(jī)床上不卸下工件的情況下進(jìn)行檢測。情況下進(jìn)行檢測。3.3.在線檢測在線檢測 工件在加工過程中的同時(shí)進(jìn)行檢測，又稱工件在加工過程中的同時(shí)進(jìn)行檢測，又稱主動(dòng)檢測、動(dòng)態(tài)檢測。主動(dòng)檢測、動(dòng)態(tài)檢測。在線檢測特點(diǎn)在線檢測特點(diǎn)1 1）能夠連續(xù)檢測加工過程中的變化，了解在加工過）能夠連續(xù)檢測加工過程中的變化，了解在加工過程中誤差分布和發(fā)展；程中誤差分布和發(fā)展；2 2）檢測結(jié)果能

3、反映實(shí)際加工情況；）檢測結(jié)果能反映實(shí)際加工情況；3 3）在線檢測的難度較大；）在線檢測的難度較大；4 4）在線檢測大都用非接觸傳感器，對(duì)傳感器的性能）在線檢測大都用非接觸傳感器，對(duì)傳感器的性能要求較高；要求較高；5 5）一般是自動(dòng)運(yùn)行，形成在線檢測系統(tǒng)。）一般是自動(dòng)運(yùn)行，形成在線檢測系統(tǒng)。在線檢測類型在線檢測類型1 1）直接檢測系統(tǒng)：直接檢測工件的加工誤差，并補(bǔ)償）直接檢測系統(tǒng)：直接檢測工件的加工誤差，并補(bǔ)償2 2）間接檢測系統(tǒng)：檢測產(chǎn)生加工誤差的誤差源，并補(bǔ)）間接檢測系統(tǒng)：檢測產(chǎn)生加工誤差的誤差源，并補(bǔ)償償三、誤差補(bǔ)償技術(shù)三、誤差補(bǔ)償技術(shù)1.1.誤差補(bǔ)償?shù)母拍钫`差補(bǔ)償?shù)母拍?在機(jī)械加工中出現(xiàn)

4、的誤差采用在機(jī)械加工中出現(xiàn)的誤差采用修正、抵消、修正、抵消、均化、均化、“鈍化鈍化”等措施使誤差減小或消除等措施使誤差減小或消除誤差補(bǔ)償。誤差補(bǔ)償。 從狹義的角度分析：從狹義的角度分析：誤差修正誤差修正（校正）是指（校正）是指對(duì)測量、計(jì)算、預(yù)測所得的誤差進(jìn)行修正（校對(duì)測量、計(jì)算、預(yù)測所得的誤差進(jìn)行修正（校正正) )；誤差分離誤差分離是指從綜合測量所得的誤差中分是指從綜合測量所得的誤差中分離出所需的單項(xiàng)誤差；離出所需的單項(xiàng)誤差；誤差抵消誤差抵消是指兩個(gè)或更是指兩個(gè)或更多個(gè)誤差的相互抵消；多個(gè)誤差的相互抵消；誤差補(bǔ)償誤差補(bǔ)償是對(duì)一尺寸、是對(duì)一尺寸、形狀、位置差值的補(bǔ)足。形狀、位置差值的補(bǔ)足。2.2

5、.誤差補(bǔ)償?shù)念愋驼`差補(bǔ)償?shù)念愋停? 1）實(shí)時(shí)與非實(shí)時(shí)誤差補(bǔ)償）實(shí)時(shí)與非實(shí)時(shí)誤差補(bǔ)償 實(shí)時(shí)誤差補(bǔ)償實(shí)時(shí)誤差補(bǔ)償加工過程中，實(shí)時(shí)進(jìn)行誤差加工過程中，實(shí)時(shí)進(jìn)行誤差檢測，并緊接著進(jìn)行誤差補(bǔ)償，不僅可以補(bǔ)償檢測，并緊接著進(jìn)行誤差補(bǔ)償，不僅可以補(bǔ)償系統(tǒng)誤差，且可以補(bǔ)償隨機(jī)誤差。非實(shí)時(shí)誤差系統(tǒng)誤差，且可以補(bǔ)償隨機(jī)誤差。非實(shí)時(shí)誤差補(bǔ)償補(bǔ)償只能補(bǔ)償系統(tǒng)誤差。只能補(bǔ)償系統(tǒng)誤差。（2 2）軟件與硬件誤差補(bǔ)償）軟件與硬件誤差補(bǔ)償 軟件補(bǔ)償軟件補(bǔ)償通過計(jì)算機(jī)對(duì)所建立的數(shù)學(xué)模型通過計(jì)算機(jī)對(duì)所建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行運(yùn)算后，發(fā)出運(yùn)動(dòng)指令，由數(shù)控隨動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)算后，發(fā)出運(yùn)動(dòng)指令，由數(shù)控隨動(dòng)系統(tǒng)完成誤差補(bǔ)償動(dòng)作。軟件與硬件補(bǔ)償?shù)膮^(qū)分

6、是完成誤差補(bǔ)償動(dòng)作。軟件與硬件補(bǔ)償?shù)膮^(qū)分是看補(bǔ)償信息是由軟件還是硬件產(chǎn)生的?？囱a(bǔ)償信息是由軟件還是硬件產(chǎn)生的。2.2.誤差補(bǔ)償?shù)念愋驼`差補(bǔ)償?shù)念愋停? 3）單項(xiàng)與綜合誤差補(bǔ)償）單項(xiàng)與綜合誤差補(bǔ)償 綜合誤差補(bǔ)償是同時(shí)補(bǔ)償幾項(xiàng)誤差，比單項(xiàng)綜合誤差補(bǔ)償是同時(shí)補(bǔ)償幾項(xiàng)誤差，比單項(xiàng)誤差補(bǔ)償要復(fù)雜，但效率高、效果好。誤差補(bǔ)償要復(fù)雜，但效率高、效果好。（4 4）單維與多維誤差補(bǔ)償）單維與多維誤差補(bǔ)償 多維誤差補(bǔ)償是在多坐標(biāo)上進(jìn)行誤差補(bǔ)償，多維誤差補(bǔ)償是在多坐標(biāo)上進(jìn)行誤差補(bǔ)償，難度和工作量都比較大，是近幾年來發(fā)展起來難度和工作量都比較大，是近幾年來發(fā)展起來的誤差補(bǔ)償技術(shù)。的誤差補(bǔ)償技術(shù)。3.3.誤差補(bǔ)償過程誤

7、差補(bǔ)償過程 過程：過程：1 1）反復(fù)檢測出現(xiàn)的誤差并分析，找）反復(fù)檢測出現(xiàn)的誤差并分析，找出規(guī)律，找出影響誤差的主要因素，出規(guī)律，找出影響誤差的主要因素，確定誤差確定誤差項(xiàng)目項(xiàng)目。2 2）進(jìn)行誤差信號(hào)的處理，去除干擾信）進(jìn)行誤差信號(hào)的處理，去除干擾信號(hào)，分離不需要的誤差信號(hào)，號(hào)，分離不需要的誤差信號(hào)，找出工件加工誤找出工件加工誤差與在補(bǔ)償點(diǎn)的補(bǔ)償量之間的關(guān)系，建立相應(yīng)差與在補(bǔ)償點(diǎn)的補(bǔ)償量之間的關(guān)系，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。的數(shù)學(xué)模型。3 3）選擇或設(shè)計(jì)合適的誤差補(bǔ)償）選擇或設(shè)計(jì)合適的誤差補(bǔ)償控制系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以便在補(bǔ)償點(diǎn)實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償，以便在補(bǔ)償點(diǎn)實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)。4 4）驗(yàn)證誤差

8、補(bǔ)償?shù)男Ч?，進(jìn)行必要的）驗(yàn)證誤差補(bǔ)償?shù)男ЧM(jìn)行必要的調(diào)試，保證達(dá)到預(yù)期要求。調(diào)試，保證達(dá)到預(yù)期要求。1 1）誤差信號(hào)的檢測）誤差信號(hào)的檢測2 2）誤差信號(hào)的處理）誤差信號(hào)的處理3 3）誤差信號(hào)的建模）誤差信號(hào)的建模4 4）補(bǔ)償控制）補(bǔ)償控制5 5）補(bǔ)償執(zhí)行機(jī)構(gòu)）補(bǔ)償執(zhí)行機(jī)構(gòu)12345計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)誤差補(bǔ)償系統(tǒng)組成示意圖誤差補(bǔ)償系統(tǒng)組成示意圖1 1誤差信號(hào)檢測誤差信號(hào)檢測 2 2誤差信號(hào)處理誤差信號(hào)處理 3 3誤差信號(hào)建模誤差信號(hào)建模 4 4補(bǔ)償控制補(bǔ)償控制 5 5補(bǔ)償執(zhí)行機(jī)構(gòu)補(bǔ)償執(zhí)行機(jī)構(gòu)4.4.誤差補(bǔ)償系統(tǒng)的組成誤差補(bǔ)償系統(tǒng)的組成5.5.誤差補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展誤差補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展1

9、1）預(yù)報(bào)型補(bǔ)償）預(yù)報(bào)型補(bǔ)償 ForeForecasting Compensatory Controlcasting Compensatory ControlFCCFCC技術(shù)，利用在線隨機(jī)建模理論、先進(jìn)的傳技術(shù)，利用在線隨機(jī)建模理論、先進(jìn)的傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、微位移技術(shù)等，對(duì)誤差感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、微位移技術(shù)等，對(duì)誤差進(jìn)行建模和預(yù)報(bào)，對(duì)動(dòng)態(tài)誤差進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償。進(jìn)行建模和預(yù)報(bào)，對(duì)動(dòng)態(tài)誤差進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償。2 2）綜合型補(bǔ)償）綜合型補(bǔ)償 對(duì)工件尺寸、形狀和位置誤差同時(shí)進(jìn)行綜合對(duì)工件尺寸、形狀和位置誤差同時(shí)進(jìn)行綜合補(bǔ)償，其中包括對(duì)尺寸、形狀和位置一種誤差補(bǔ)償，其中包括對(duì)尺寸、形狀和位置一種誤差中的多項(xiàng)誤差

10、進(jìn)行綜合補(bǔ)償。中的多項(xiàng)誤差進(jìn)行綜合補(bǔ)償。一、形狀位置誤差的在線檢測一、形狀位置誤差的在線檢測1.1.外圓、孔類形狀位置誤差的測量方法外圓、孔類形狀位置誤差的測量方法三點(diǎn)法三點(diǎn)法 建立如圖所示的直角坐標(biāo)系。建立如圖所示的直角坐標(biāo)系。O O1 1點(diǎn)的極坐標(biāo)為點(diǎn)的極坐標(biāo)為x(x() )和和y(y() )。s(s() )為被測工件的輪廓形狀誤為被測工件的輪廓形狀誤差。測微儀差。測微儀A A、B B、C C的輸出信號(hào)的輸出信號(hào)分別為分別為A(A() )、B(B() )、C(C() )，則則)()()( xSA 211sin)(cos)()()( yxSB )sin()()cos()()()(212121

11、 yxSC 消去消去x(x() )和和y(y() )得三點(diǎn)法誤差分離基本方得三點(diǎn)法誤差分離基本方程為程為)()()()()()()(2131232 SCSCSCCBCAP2212sin/ )sin( C213sin/cos C傳傳感感器器組組合合信信號(hào)號(hào) )( P測量時(shí)，若取采樣點(diǎn)數(shù)為測量時(shí)，若取采樣點(diǎn)數(shù)為N N，則令，則令Nk /2 Nm /211 Nm /222 并將并將)()()()(21312 SCSCSP離散化離散化)()()()(21312mmkSCmkSCkSkP 最后求得任意時(shí)刻機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)誤差最后求得任意時(shí)刻機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)誤差)()()(kSkAkx )/2sin()/

12、2cos()()()()(111NmNmkxmkSkBky 只有在主軸回轉(zhuǎn)完整一周后，才能求得回轉(zhuǎn)誤差只有在主軸回轉(zhuǎn)完整一周后，才能求得回轉(zhuǎn)誤差轉(zhuǎn)位法轉(zhuǎn)位法 采用圓光柵測量角度采用圓光柵測量角度位置，用測微儀（測頭位置，用測微儀（測頭傳感器）測量工件形狀傳感器）測量工件形狀誤差和回轉(zhuǎn)軸系運(yùn)動(dòng)誤誤差和回轉(zhuǎn)軸系運(yùn)動(dòng)誤差，起點(diǎn)電路提供一個(gè)差，起點(diǎn)電路提供一個(gè)作為角度位置的起始點(diǎn)作為角度位置的起始點(diǎn)信號(hào)。信號(hào)。轉(zhuǎn)位法轉(zhuǎn)位法反轉(zhuǎn)法反轉(zhuǎn)法測量時(shí)只作一次轉(zhuǎn)位，共測得兩組數(shù)據(jù)測量時(shí)只作一次轉(zhuǎn)位，共測得兩組數(shù)據(jù))()()(11iiiSMV )()()(22iiiSMV 軸軸系系運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)誤誤差差分分別別為為兩兩次

13、次測測得得的的回回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)、所所測測得得的的兩兩組組信信號(hào)號(hào)分分別別為為測測頭頭傳傳感感器器兩兩次次、 )()()()(2121iiiiMMVV 中中工工件件形形狀狀誤誤差差部部分分測測頭頭傳傳感感器器所所測測得得信信號(hào)號(hào) )(iS 采采樣樣點(diǎn)點(diǎn)序序號(hào)號(hào) i采采樣樣點(diǎn)點(diǎn)角角度度位位置置 i 式中式中若整個(gè)檢測裝置的檢測重復(fù)性好，則若整個(gè)檢測裝置的檢測重復(fù)性好，則)()()(21iiiMMM 可得可得 2/)()()(2/)()()(2121iiiiiiVVMVVS 閉合等角轉(zhuǎn)位法閉合等角轉(zhuǎn)位法每次轉(zhuǎn)位時(shí)，測頭不動(dòng)，工件相對(duì)于軸系轉(zhuǎn)每次轉(zhuǎn)位時(shí)，測頭不動(dòng)，工件相對(duì)于軸系轉(zhuǎn) 角，共角，共測測m m個(gè)位置

14、，個(gè)位置， ，可得，可得m m組數(shù)據(jù)組數(shù)據(jù)0360 m )/360()()(0miSMVii 運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)誤誤差差；所所測測得得的的一一組組回回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸軸系系測測頭頭傳傳感感器器在在某某個(gè)個(gè)位位置置所所測測得得的的一一組組數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)；測測頭頭傳傳感感器器在在某某個(gè)個(gè)位位置置 )()( iiMV件形狀誤差部分；件形狀誤差部分；所測得的一組信號(hào)中工所測得的一組信號(hào)中工測頭傳感器在某個(gè)位置測頭傳感器在某個(gè)位置 )/360(0miS m1 測測量量位位置置序序號(hào)號(hào)，ii mVMi/)()( 當(dāng)當(dāng)m m很大時(shí)，很大時(shí)， 的平均值忽略不計(jì)，可得回轉(zhuǎn)軸系平的平均值忽略不計(jì)，可得回轉(zhuǎn)軸系平均運(yùn)動(dòng)誤差均運(yùn)動(dòng)誤差)( i

15、S對(duì)稱轉(zhuǎn)位法對(duì)稱轉(zhuǎn)位法在在0 0度位置測完后，測頭不動(dòng)，工件相對(duì)于軸系各作度位置測完后，測頭不動(dòng)，工件相對(duì)于軸系各作一次一次 、 轉(zhuǎn)位角，取轉(zhuǎn)位角等于采樣間隔角轉(zhuǎn)位角，取轉(zhuǎn)位角等于采樣間隔角 ，共得共得3 3組數(shù)據(jù)組數(shù)據(jù) )()()(0iiiSMV ；采采樣樣序序號(hào)號(hào)，n1 ii位位置置所所測測得得的的信信號(hào)號(hào)；、測測頭頭傳傳感感器器分分別別在在、 01200)()()( iiiVVV軸軸系系運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)誤誤差差；測測頭頭傳傳感感器器所所測測得得回回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) )(iM 中中工工件件形形狀狀誤誤差差部部分分。測測頭頭傳傳感感器器所所測測得得信信號(hào)號(hào) )(iS (1)(2)(3)()()()()(12 i

16、iiiiSMSMV )()()()()(11 iiiiiSMSMV 由式（由式（1 1）、（）、（3 3）可得）可得由式（由式（1 1）、（）、（2 2）可得）可得)()()()()(111011iiiiiiMMMVV )()()()()(121210iiiiiiMMMVV 取平均值取平均值 2/)()()(12111iiiiiiMMM 一般式一般式2/)(/)()(1121111 niiiiiniiinMnMM 由式（由式（4 4）、（）、（5 5）可得）可得（4）（5） 2/)()()()()(2110101iiiiiiVVVVM 2.2.平面類形狀位置誤差的測量方法平面類形狀位置誤差的測

17、量方法反轉(zhuǎn)法反轉(zhuǎn)法測量分兩次進(jìn)行，在第二次測量時(shí)，工件轉(zhuǎn)過測量分兩次進(jìn)行，在第二次測量時(shí)，工件轉(zhuǎn)過180180度，度，得到兩組數(shù)據(jù)得到兩組數(shù)據(jù))()()(11iiixSxMxV )()()(22iiixSxMxV 方向直線位置。方向直線位置。采樣點(diǎn)采樣點(diǎn)采樣點(diǎn)序號(hào)；采樣點(diǎn)序號(hào)；形狀誤差部分；形狀誤差部分；測頭所測得信號(hào)中工件測頭所測得信號(hào)中工件直線運(yùn)動(dòng)誤差；直線運(yùn)動(dòng)誤差；分別為兩次測得的機(jī)床分別為兩次測得的機(jī)床、的兩組信號(hào)；的兩組信號(hào)；分別為測頭兩次所測得分別為測頭兩次所測得、xxixSxMxMxVxViiiiii )()()()()(2121式中式中若檢測裝置重復(fù)性好，可認(rèn)為若檢測裝置重復(fù)性

18、好，可認(rèn)為)()()(21iiixMxMxM 可得可得 2/)()()(2/)()()(2121iiiiiixVxVxMxVxVxS 平移法平移法測量分兩次進(jìn)行，在第二次測量時(shí)，工件平移一個(gè)步測量分兩次進(jìn)行，在第二次測量時(shí)，工件平移一個(gè)步距距S S，得到兩組數(shù)據(jù)，得到兩組數(shù)據(jù))()()()()()(121 iiiiiixSxMxVxSxMxV若機(jī)床和檢測裝置重復(fù)性好，可認(rèn)為若機(jī)床和檢測裝置重復(fù)性好，可認(rèn)為)()()(21iiixMxMxM 可得可得)()()()(211iiiixVxVxSxS 兩點(diǎn)法兩點(diǎn)法取步距取步距S S為兩測頭的間距進(jìn)行測量，若將機(jī)床直線運(yùn)動(dòng)為兩測頭的間距進(jìn)行測量，若將機(jī)

19、床直線運(yùn)動(dòng)部件的角運(yùn)動(dòng)誤差部件的角運(yùn)動(dòng)誤差 忽略不計(jì)，則得到忽略不計(jì)，則得到)()()()()()(121 iiiiiixSxMxVxSxMxV)(ix 三點(diǎn)法三點(diǎn)法用間距為步距用間距為步距S S的三個(gè)測頭進(jìn)行測量，則考慮機(jī)床直線的三個(gè)測頭進(jìn)行測量，則考慮機(jī)床直線運(yùn)動(dòng)部件角運(yùn)動(dòng)誤差運(yùn)動(dòng)部件角運(yùn)動(dòng)誤差 ，得到，得到3 3組方程組方程)(ix 三點(diǎn)法三點(diǎn)法 將式（將式（1 1）與式（）與式（3 3）相加后減去）相加后減去2 2倍的式（倍的式（2 2）得）得)(2)()()(2)()(11iiiiiixSxSxSxBxCxA )()()()(1iiiixxSxMxA )()()(iiixSxMxB

20、)()()()(1iiiixxSxMxC （1 1）（2 2）（3 3）二、在線檢測與誤差補(bǔ)償系統(tǒng)應(yīng)用二、在線檢測與誤差補(bǔ)償系統(tǒng)應(yīng)用1.1.車削工件圓度和圓柱度的誤差補(bǔ)償車削工件圓度和圓柱度的誤差補(bǔ)償工件圓度誤差工件圓度誤差平均減小平均減小4040，工件圓柱度誤工件圓柱度誤差平均減小差平均減小23232.2.磨削工件圓度的誤差補(bǔ)償磨削工件圓度的誤差補(bǔ)償工件圓度工件圓度誤差由誤差由0.740.74m m減少到減少到0.375 0.375 m。3.3.鏜削工件內(nèi)孔圓柱度的誤差補(bǔ)償鏜削工件內(nèi)孔圓柱度的誤差補(bǔ)償補(bǔ)償后的內(nèi)補(bǔ)償后的內(nèi)孔圓柱度誤孔圓柱度誤差減少了差減少了565664644.4.立銑工件直線

21、度的誤差補(bǔ)償立銑工件直線度的誤差補(bǔ)償該系統(tǒng)直線該系統(tǒng)直線度誤差減少度誤差減少了了8080。5.5.數(shù)控立銑工件平面度的誤差補(bǔ)償數(shù)控立銑工件平面度的誤差補(bǔ)償平面度誤平面度誤差減少了差減少了80806.6.精密絲杠螺距的誤差補(bǔ)償精密絲杠螺距的誤差補(bǔ)償主軸主軸溜板溜板壓電陶瓷壓電陶瓷單個(gè)螺距單個(gè)螺距誤差可減誤差可減少少8989一、微位移系統(tǒng)及應(yīng)用一、微位移系統(tǒng)及應(yīng)用 微位移系統(tǒng)由微位移系統(tǒng)由微位移機(jī)構(gòu)、檢測裝置和控制系微位移機(jī)構(gòu)、檢測裝置和控制系統(tǒng)統(tǒng)組成，為了實(shí)現(xiàn)小行程、高靈敏度和高精度的組成，為了實(shí)現(xiàn)小行程、高靈敏度和高精度的位移。位移。 微位移機(jī)構(gòu)微位移機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)微位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其核心是實(shí)現(xiàn)微

22、位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其核心部分是微位移器件；部分是微位移器件；檢測裝置檢測裝置是用來測量微位移是用來測量微位移的移動(dòng)量及其精度，在閉環(huán)系統(tǒng)中作為反饋信號(hào)；的移動(dòng)量及其精度，在閉環(huán)系統(tǒng)中作為反饋信號(hào)；控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)用來控制整個(gè)系統(tǒng)的工作，通過控制策用來控制整個(gè)系統(tǒng)的工作，通過控制策略實(shí)現(xiàn)需求的技術(shù)性能指標(biāo)。略實(shí)現(xiàn)需求的技術(shù)性能指標(biāo)。1 1）微進(jìn)給）微進(jìn)給 2 2）誤差補(bǔ)償）誤差補(bǔ)償 3 3）精密調(diào)整）精密調(diào)整二、微位移機(jī)構(gòu)的類型二、微位移機(jī)構(gòu)的類型三、典型微位移工作臺(tái)三、典型微位移工作臺(tái)1.1.平行彈性導(dǎo)軌微位移工作臺(tái)平行彈性導(dǎo)軌微位移工作臺(tái) 若步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的輸入位移為若步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的輸入位移為 ，微

23、動(dòng)工作臺(tái)的，微動(dòng)工作臺(tái)的輸出位移為輸出位移為 ，兩個(gè)彈簧的剛度分別為，兩個(gè)彈簧的剛度分別為 ，則則1x2xAkBkBABkkkxx 122.2.電磁控制微位移工作臺(tái)電磁控制微位移工作臺(tái)3.3.磁致伸縮微位移工作臺(tái)磁致伸縮微位移工作臺(tái) 放置于磁場中的材料發(fā)生尺寸和形狀變放置于磁場中的材料發(fā)生尺寸和形狀變化的現(xiàn)象化的現(xiàn)象磁致伸縮效應(yīng)。磁致伸縮效應(yīng)。 磁致伸縮機(jī)構(gòu)是利用鐵磁材料在磁場的磁致伸縮機(jī)構(gòu)是利用鐵磁材料在磁場的作用下產(chǎn)生微伸長運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)微位移的，作用下產(chǎn)生微伸長運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)微位移的，改變磁場強(qiáng)度可控制伸長率，但鐵磁材料改變磁場強(qiáng)度可控制伸長率，但鐵磁材料在磁場的作用下，除了產(chǎn)生磁致伸縮外，在磁

24、場的作用下，除了產(chǎn)生磁致伸縮外，還伴有發(fā)熱伸長。還伴有發(fā)熱伸長。 4.4.電致伸縮微位移工作臺(tái)電致伸縮微位移工作臺(tái) 電介質(zhì)在外電場的作用下，由于感應(yīng)極化電介質(zhì)在外電場的作用下，由于感應(yīng)極化的作用而產(chǎn)生應(yīng)變，其應(yīng)變大小與電場強(qiáng)度的作用而產(chǎn)生應(yīng)變，其應(yīng)變大小與電場強(qiáng)度的平方成正比，其應(yīng)變方向與電場方向無的平方成正比，其應(yīng)變方向與電場方向無關(guān)關(guān)電致伸縮效應(yīng)。電致伸縮效應(yīng)。 電致伸縮材料：鈮鎂酸鉛系列（電致伸縮材料：鈮鎂酸鉛系列（PMNPMN）、）、弛豫鐵電體、雙弛豫鐵電體、弛豫鐵電體、雙弛豫鐵電體、PZTPZT鐵電陶瓷系鐵電陶瓷系列等。列等。 電致伸縮器件具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、分電致伸縮器件具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、分辨率高、無發(fā)熱現(xiàn)象、控制簡單等特點(diǎn)。辨率高、無發(fā)熱現(xiàn)象、控制簡單等特點(diǎn)。