CN109141225B - 基于圆光栅的轴系五、六自由度误差测量方法及测量*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于圆光栅的轴系五、六自由度误差测量方法及测量***。在轴系的被测轴的轴向位置上间隔设置两个以上的测量平面，在检测被测轴对应每个测量平面的位置处设置圆光栅，并在每个测量平面上设置与圆光栅对应的读数头，如果轴线发生移动，被测轴在测量平面转动时切向位移就会发生变化，从而产生被测轴的在检测平面上的平面位移，由于该位移为相对初始位置的相对变量，不会受到被测轴本身的圆度的影响。

Description

基于圆光栅的轴系五、六自由度误差测量方法及测量***

技术领域

本发明涉及一种基于圆光栅的轴系五、六自由度误差测量方法及测量***。

背景技术

精密回转轴系在很多精密机械中都有应用，如精密机床的刀具被测轴或工件被测轴、齿轮测量中心的转台被测轴、齿轮整体误差测量仪的蜗杆被测轴和齿轮被测轴、圆度仪的工件被测轴等都属于精密回转轴系。

理想的轴系没有误差，在工作时被测轴除回转外没有其他自由度的运动。但实际的轴系都有误差，在回转时被测轴沿各个自由度都会发生误差运动。精密回转轴系中被测轴在回转时相对于固定参照物所作的运动为六自由度的刚体空间运动，可表现为被测轴的径向跳动误差、轴向窜动误差和在两个相互垂直的轴截面内的倾斜误差。回转轴系的运动误差直接影响机床加工精度和仪器的检测精度，因此如何准确测量轴系误差、提高轴系的回转精度一直是机械加工和计量测试领域的研究重点。

现有的轴系误差测量方法均要在轴系上设置高精度的标准球作为被测面，采用电感式、电容式或光学反射式的径向线位移传感器进行轴系误差的测量。因此被测基准面的形状误差会混入轴系误差的测量结果，轴系回转误差与随轴运动的被测件自身误差的分离成为轴系误差测量的关键难点。轴系误差测量中主要的误差分离方法有多点法、反向法和多步法。其中反向法和多步法能有效分离被测轴回转误差和圆度误差的前提是被测轴回转误差的重复性很好；对于非重复性轴系误差，传统上只有使用多点法才能进行测量。在多点法中应用最为广泛的三点法使用三个线位移传感器对被测轴进行测量，可以对被测轴一个截面的径向回转误差与圆度误差进行分离。要测量被测轴六个自由度的回转误差需要布置更多的传感器才能实现。现有多点法测量原理采用的传感器主要是电感式或电容式原理的线位移传感器和基于反射式光学测量原理的倾斜角度传感器。这些传感器均存在较为严重的非线性、时漂、温漂等问题，需要校准和标定后才能使用，当传感器数量较多时需进行性能匹配，***调试的难度较大，因此多数应用于实验室条件下的研究分析，很少长期应用于生产现场。此外，现有的被测轴回转误差测试方法通常要在轴端安装标准球作为被测基准，再在其周围布置多个线位移传感器构成测量***，线位移传感器安装位置的精确程度直接影响测量结果的精度，因此测量***的结构复杂，对测试条件要求高，难以低成本地集成在量产的仪产品中实现轴系回转误差的在线测量和补偿，最主要的是被侧面的圆度误差会直接影响到产品的测量结果，测量精度较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测量精度高的轴系测量***；同时本发明还提供一种基于圆光栅的轴系五自由度误差测量方法、基于圆光栅的轴系六自由度误差测量方法。

为实现上述目的，本发明的基于圆光栅的轴系五自由度误差测量方法采用如下技术方案：

技术方案1：基于圆光栅的轴系五自由度误差测量方法，在被测轴的轴向位置上间隔设置两个以上的测量平面，在检测被测轴对应每个测量平面的位置处设置圆光栅，并在每个测量平面上设置与圆光栅对应的读数头，被测轴转动时，通过读数头与对应的圆光栅的配合检测被测轴的切向位移从而得出被测轴在该测量平面处的位移以及转动角度，根据被测轴在各个测量平面的位移计算出被测轴的偏摆量，结合被测轴的转动角度以及偏摆量计算得出被测轴转动时除被测轴的轴向窜动位移以外的五个自由度的运动参数规律从而得出被测轴的运动误差。

技术方案2，在技术方案1的基础上：所述测量平面有两个，两个测量平面的一个上的读数头的数量为m，另一个测量平面上的读数头的数量为n，且m≥2，n≥2，m+n≥5。

技术方案3，在技术方案2的基础上：设两个测量平面分别为平面P1和平面P2，在平面P1以理论回转中心O₁为原点建立坐标系X₁O₁Y₁，在平面P2上以理论回转中心O₂为原点建立坐标系X₂O₂Y₂，O₁O₂的连线定义为Z轴，设各个读数头的初始读数为0，绕Z轴的逆时针转动方向为正方向，H_1i(t)表示圆光栅切线方向的位移量，则被测轴在X₁O₁Y₁坐标平面的位移和被测轴的旋转角度为：

式中，R_O、圆光栅的外圆半径；θ(t)、圆光栅的旋转角度；

当平面P2上的读数头在圆周方向上均布时，被测轴绕O₂点的旋转角θ₂(t)为：

当平面P2上的读数头在圆周方向上不是均布时，则令：

θ₂(t)＝θ₁(t)，

则被测轴在X₂O₂Y₂坐标平面的位移为：

被测轴空间运动的六自由度坐标中的位移坐标Tx(t)、Ty(t)和绕初始坐标轴X、Y、Z的旋转坐标Rx(t)、Ry(t)、Rz(t)为：

式中L为平面P1和P2之间的距离。

技术方案4，在技术方案3的基础上：当求出的O_1x(t)和O_1y(t)的绝对值大于设定值时，对计算结果进行非线性效应的补偿，即，

式中的nlc_1x和nlc_1y是事先在实验室条件下通过实验由精度更高的仪器获取的非线性补偿函数。

技术方案5，在技术方案4的基础上：所述设定值为100微米。

本发明的基于圆光栅的轴系六自由度误差测量方法采用如下技术方案：

技术方案1：基于圆光栅的轴系六自由度误差测量方法，在被测轴的轴向位置上间隔设置两个以上的测量平面，在检测被测轴对应每个测量平面的位置处设置圆光栅，并在每个测量平面上设置与圆光栅对应的读数头，被测轴转动时，通过读数头与对应的圆光栅的配合检测被测轴的切向位移从而得出被测轴在该测量平面处的位移以及转动角度，同时检测被测轴轴向窜动的位移，根据被测轴在各个测量平面的位移计算出被测轴的偏摆量，结合被测轴的转动角度、轴向窜动位移以及偏摆量计算得出被测轴转动时除被测轴的轴向窜动位移以外的六个自由度的运动参数规律从而得出被测轴的运动误差。

技术方案2，在技术方案1的基础上：所述测量平面有两个，两个测量平面的一个上的读数头的数量为m，另一个测量平面上的读数头的数量为n，且m≥2，n≥2，m+n≥5。

技术方案3，在技术方案2的基础上：设两个测量平面分别为平面P1和平面P2，在平面P1以理论回转中心O1为原点建立坐标系X1O1Y1，在平面P2上以理论回转中心O2为原点建立坐标系X2O2Y2，O1O2的连线定义为Z轴，设各个读数头的初始读数为0，绕Z轴的逆时针转动方向为正方向，H1i(t)表示圆光栅切线方向的位移量，则被测轴在X1O1Y1坐标平面的位移和被测轴的旋转角度为：

式中，R_O、圆光栅的外圆半径；θ(t)、圆光栅的旋转角度；

当平面P2上的读数头在圆周方向上均布时，被测轴绕O₂点的旋转角θ₂(t)为：

当平面P2上的读数头在圆周方向上不是均布时，则令：

θ₂(t)＝θ₁(t)，

则被测轴在X₂O₂Y₂坐标平面的位移为：

被测轴轴向的窜动的位移为O_z(t)；

被测轴空间运动的六自由度坐标中的位移坐标Tx(t)、Ty(t)、Tz(t)和绕初始坐标轴X、Y、Z的旋转坐标Rx(t)、Ry(t)、Rz(t)为：

式中L为平面P1和P2之间的距离。

技术方案4，在技术方案3的基础上：当求出的O_1x(t)和O_1y(t)的绝对值大于设定值时，对计算结果进行非线性效应的补偿，即，

式中的nlc_1x和nlc_1y是事先在实验室条件下通过实验由精度更高的仪器获取的非线性补偿函数。

技术方案5，在技术方案4的基础上：所述设定值为100微米。

本发明的轴系测量***采用如下技术方案：

技术方案1：基于圆光栅的轴系测量误差***，包括多点位移传感器子***、数据采集子***以及数据分析处理子***，所述多点位移传感器子***包括至少两个在被测轴的轴向上间隔设置的用于检测被测轴在对应位置处的径向位移以及被测轴的转动角度的位移传感器组件，所述位移传感器组件包括用于安装在被测轴上并随被测轴转动的圆光栅盘以及与圆光栅盘的外周对应设置的读数头，所述数据采集子***与所述多点位移传感器子***以及数据分析处理子***导电连接从而将多点位移传感器子***的数据采集并传输给所述数据分析处理子***，从而使所述数据分析处理子***根据被测轴在不同位置处的径向位移计算出被测轴的偏摆量，并结合被测轴的转动角度计算得出被测轴转动时除轴向的窜动位移以外的其他五个自由度的运动参数规律从而得出被测轴的运动误差。

技术方案2，在技术方案1的基础上：所述多点位移传感器子***还包括用于检测被测轴的轴线窜动位移的轴向位移传感器。

技术方案3，在技术方案1或2的基础上：所述位移传感器组件有两个，所述位移传感器组件的圆光栅盘上下间隔设置，两个圆光栅中的一个对应读数头的数量为m，另一个对应的读数头数量为n，且m≥2，n≥2，m+n≥5。

本发明的有益效果是：本发明的基于圆光栅的轴系六自由度误差测量方法是在轴系的被测轴的轴向位置上间隔设置两个以上的测量平面，在检测被测轴对应每个测量平面的位置处设置圆光栅，并在每个测量平面上设置与圆光栅对应的读数头，被测轴转动时，通过读数头与对应的圆光栅的配合检测被测轴的切向位移从而得出被测轴在该测量平面处的位移以及转动角度，同时检测被测轴轴向窜动的位移，根据被测轴在各个测量平面的位移计算出被测轴的偏摆量，结合被测轴的转动角度、轴向窜动位移以及偏摆量计算得出被测轴转动时除被测轴的轴向窜动位移以外的六个自由度的运动参数规律从而得出被测轴的运动误差，被测轴在转动时，如果轴线发生移动，被测轴在测量平面转动时切向位移就会发生变化，从而产生被测轴的在检测平面上的平面位移，由于该位移为相对初始位置的相对变量，不会受到被测轴本身的圆度的影响。

附图说明

图1为本发明的基于圆光栅的轴系六自由度误差测量方法的实施例的原理示意图；

图2为图1中的多点位移传感器子***具有9个传感器时的原理示意图；

图3为图2的立体示意图；

图4为图1中的多点位移传感器子***具有6个传感器时的立体示意图；

图5为本发明的基于圆光栅的轴系六自由度误差测量方法的实施例中的平面P1的平面运动测量原理图；

图6为本发明的基于圆光栅的轴系六自由度误差测量方法的实施例中的平面P2的平面运动测量原理图；

图7为本发明的基于圆光栅的轴系六自由度误差测量方法的空间运动测量原理图；

附图中：1、读数头；2、轴向位移传感器；3、第一光栅盘；4、第二光栅盘。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的基于圆光栅的轴系六自由度误差测量方法的具体实施例，如图1至图7所示，该测量***以已经在工业现场得到广泛应用的圆光栅作为主要传感器件，以圆光栅读数头作为切向位移传感器，建立起高精度、高可靠性、环境适应性强的轴系误差测量***，实现对轴系误差的测量。该测量方法通过对各个传感器的读数进行分析和处理，获取轴系六自由度运动的坐标。

如图1所示，所述测量***由三部分组成：(1)多点位移传感器子***，(2)数据采集子***，(3)数据分析处理子***。

其中，多点位移传感器子***由三部分组成：(1)在被测轴不同轴向位置安装的位移传感器组件，该位移传感器组件包括在被测轴的不同位置处安装的两个圆光栅盘；(2)在圆光栅盘周围布置的多个读数头；(3)在轴的端部设置的线位移传感器。第一光栅盘1和第二光栅盘2所处两个平面之间的距离应在结构允许的范围内尽量选大一些，以提高测量精度。第一光栅盘1周围布置m个读数头，第二光栅盘2周围布置n个读数头，读数头的个数满足m≥2，n≥2，m+n≥5。。圆光栅盘周围的读数头可以沿圆周方向均匀布置，也可以不均匀布置。在轴线方向设置的线位移传感器可以设置一个或多个，可以设置在轴的一端，也可以分别设置在轴的两端。图3中布置的光栅读数头的数目较多，共有八个，可以有较多的冗余数据用于互相印证，实现测量***的自检定；图4中布置的光栅读数头数目较少，成本较低。实际应用本发明时，读数头的数目和排布方式可以与图3、图4中的不同，但所用的测量原理是一样的；还可以设置在被测轴的轴向位置上间隔设置多个圆光栅从而形成多个测量平面。

数据采集子***由各个读数头、传感器的接口电路、数据采集与存储硬件电路和相关的软件组成，其作用是同步地记录各个读数头的读数，为之后的数据分析处理子***提供数据。数据采集子***可用成品的运动控制卡、计数器卡实现，也可以开发专用的基于MCU、DSP、FPGA的数据采集装置。

数据分析处理子***对数据采集子***获取和记录的各个读数头、传感器的测量数据进行分析和计算，从中获取被测被测轴的六自由度运动坐标数据。数据分析处理子***主要由软件完成其功能，所涉及的软件可运行在嵌入式计算机平台，也可以运行在基于PC的工控机***，也可以运行在云计算平台或其他的计算机平台上。

精密轴系中被测轴在旋转时误差的量值很小，两个圆光栅盘所处平面的两个相互垂直方向的径向跳动一般不超过100微米，而两个平面之间的距离远远大于100微米，因此可以把被测轴的六自由度刚体空间运动近似分解为两个平面内相互独立的微幅刚体平面运动和沿被测轴轴线方向的微幅平动。同样的，由于精密轴系被测轴在旋转时误差量值很小，圆光栅盘和读数头之间的位置变化很少，因此读数头在测量中可以正常地计数。

所述的测量方法是指从各个读数头、传感器获取的测量结果中分析和计算被测轴系被测轴的六自由度运动坐标数据的方法。总的流程是先分别计算两个圆光栅盘平面内的刚体微幅平面运动的三个自由度的坐标，然后结合轴向位移传感器计算出刚体微幅空间运动的六个自由度的坐标。

测量方法由以下步骤组成：

(1)建立坐标系。

如图5、图6和图7所示，第一光栅盘1所处平面的标记为P1，第二光栅盘2所处平面的标记为P2。在平面P1上建立坐标系X₁O₁Y₁，点O₁为理论的回转中心。在平面P2上建立坐标系X₂O₂Y₂，点O₂为理论的回转中心。坐标轴X₁与X₂平行，Y₁与Y₂平行。O₁O₂连线与坐标轴X₁，Y₁，X₂，Y₂都垂直，定义为Z轴。本方法测量的被测轴回转中心线的误差是相对值，因此点O₁和点O₂并不需要非常精确地确定其位置。可以首先认为开始测量时轴线所处的初始位置就是O₁、O₂点，然后在测量完成后再把O₁、O₂点的位置修正到实测轴心轨迹的最小二乘圆的圆心处，这样做的目的是方便以图形方式显示测量结果。

(2)在平面P1中计算圆光栅盘的微幅平面运动三个自由度的坐标。

如图4所示，记平面P1内第i个读数头H_1i所处的方位角为θ_1i，i＝1，2，…，m。方位角以X₁轴正向为0°，以绕中心0逆时针旋转的方向为正方向。设各个读数头的初始读数均为0，在时刻t第i个读数头的读数为H_1i(t)。H_1i(t)表示圆光栅切线方向的位移量，以长度计值。则在t时刻，刚体随基点坐标O₁(O_1x(t)，O_1y(t))的平动和刚体绕O点的旋转角O₁(t)可表示为

式中，R₀为圆光栅的外圆半径；O(t)为圆光栅的旋转角度，也即被测轴的旋转角度。

当求出的O_1x(t)和O_1y(t)的绝对值大于设定值时，需要对计算结果进行非线性效应的补偿，该设定值为100微米，当然还可以为其他数值，即

式中的非线性补偿函数nlc_1x和nlc_1y是事先在实验室条件下通过实验由精度更高的仪器获取的。对于一般的精密轴系，由于O_1x(t)和O_1y(t)的绝对值很小(不超过100微米)，可以不进行非线性补偿，即令

(3)在平面P2中计算圆光栅盘的微幅平面运动的三个自由度坐标。

如图6所示，记平面P2内第i个读数头H_2i所处的方位角为θ_2i，i＝1，2，…，n。方位角以X₂轴正向为0°，以绕中心O₂逆时针旋转的方向为正方向。

设各个读数头的初始读数均为0，在时刻t第i个读数头的读数为H_2i(t)。H_2i(t)表示圆光栅切线方向的位移量，以长度计值。

首先计算刚体绕O₂点的旋转角O₂(t)。当平面P2内第二光栅盘2周围的n个读数头在圆周方向为均布时，有

式中，R₀为圆光栅的外圆半径；O₂(t)为圆光栅2的旋转角度。

当n个读数头不是圆周方向均布时，则令

θ₂(t)＝θ₁(t)

也即不由平面P2计算旋转角度，而直接采用平面P1的旋转角度作为平面P2的旋转角度。这样做的目的是在某些情况下，为了节省成本，平面P2中可以仅在敏感方向布置两个甚至一个读数头。

刚体随基点坐标O₂(O_2x(t)，O_2y(t))的平动可表示为

当求出的O_2x(t)和O_2y(t)绝对值大于设定值时，需要对计算结果进行非线性效应的补偿，该设定值为100微米，当然，设定值也可以为其他数值，即

式中的非线性补偿函数nlc_2x和nlc_2y是事先通过实验获取的。对于一般的精密轴系，由于O_2x(t)和O_2y(t)的绝对值很小(不超过100微米)，可以不进行非线性补偿，即令

(4)计算被测轴轴向平动坐标。

如图3和图4所示，被测轴轴向平动坐标可由轴向线位移传感器的读数计算得到，以各个轴向线位移传感器的算术平均值为被测轴轴向平动坐标值，记为O_z(t)。

(5)计算被测轴刚体空间平面运动的六自由度坐标。

如图7所示，选定被测轴在平面P1上与O₁重合的点为刚体空间运动的基点。当旋转到时刻t时，由于轴系误差的影响，O₁点运动到O₁’处。刚体空间运动的六自由度坐标为随基点的平动坐标Tx(t)、Ty(t)、Tz(t)和绕初始坐标轴X、Y、Z的旋转坐标Rx(t)、Ry(t)、Rz(t)。这六个坐标可由下式计算：

式中，L为平面P1和P2之间的距离。

根据上述六个坐标的参数与标准轴的理论运动参数相比较即可得出被测轴的运动误差，被测轴在转动时，如果轴线发生移动，被测轴在测量平面转动时切向位移就会发生变化，从而产生被测轴的在检测平面上的平面位移，由于该位移为相对初始位置的相对变量，不会受到被测轴本身的圆度的影响。

本发明的基于圆光栅的轴系五自由度误差测量方法的实施例，所述基于圆光栅的轴系五自由度误差测量方法与上述基于圆光栅的轴系六自由度误差测量方法的实施例的不同之处在于不设置轴向位移传感器，只进行除轴向窜动位移以外的其他五个自由度的测量。

本发明的轴系测量***的实施例，所述轴系误差测量***如上述基于圆光栅的轴系六自由度误差测量方法的实施例中的测量***，不再赘述。

Claims (3)

1.基于圆光栅的轴系五自由度误差测量方法，其特征在于：在被测轴的轴向位置上间隔设置两个以上的测量平面，在检测被测轴对应每个测量平面的位置处设置圆光栅，并在每个测量平面上设置与圆光栅对应的读数头，被测轴转动时，通过读数头与对应的圆光栅的配合检测被测轴的切向位移从而得出被测轴在该测量平面处的位移以及转动角度，根据被测轴在各个测量平面的位移计算出被测轴的偏摆量，结合被测轴的转动角度以及偏摆量计算得出被测轴转动时除被测轴的轴向窜动位移以外的五个自由度的运动参数规律从而得出被测轴的运动误差；

所述测量平面有两个，两个测量平面的一个上的读数头的数量为m，另一个测量平面上的读数头的数量为n，且m≥2，n≥2，m+n≥5；

设两个测量平面分别为平面P1和平面P2，在平面P1以理论回转中心O₁为原点建立坐标系X₁O₁Y₁，在平面P2上以理论回转中心O₂为原点建立坐标系X₂O₂Y₂，O₁O₂的连线定义为Z轴，设各个读数头的初始读数为0，绕Z轴的逆时针转动方向为正方向，H_1i(t)表示圆光栅切线方向的位移量，则被测轴在X₁O₁Y₁坐标平面的位移和被测轴的旋转角度为：

式中，R_O、圆光栅的外圆半径；θ(t)、圆光栅的旋转角度；

当平面P2上的读数头在圆周方向上均布时，被测轴绕O₂点的旋转角θ₂(t)为：

当平面P2上的读数头在圆周方向上不是均布时，则令：

θ₂(t)＝θ₁(t)，

则被测轴在X₂O₂Y₂坐标平面的位移为：

被测轴空间运动的五自由度坐标中的位移坐标Tx(t)、Ty(t)和绕初始坐标轴X、Y、Z的旋转坐标Rx(t)、Ry(t)、Rz(t)为：

式中L为平面P1和P2之间的距离；

当求出的O_1x(t)和O_1y(t)的绝对值大于设定值时，对计算结果进行非线性效应的补偿，即，

式中的nlc_1x和nlc_1y是事先在实验室条件下通过实验由精度更高的仪器获取的非线性补偿函数。

2.基于圆光栅的轴系六自由度误差测量方法，其特征在于：在被测轴的轴向位置上间隔设置两个以上的测量平面，在检测被测轴对应每个测量平面的位置处设置圆光栅，并在每个测量平面上设置与圆光栅对应的读数头，被测轴转动时，通过读数头与对应的圆光栅的配合检测被测轴的切向位移从而得出被测轴在该测量平面处的位移以及转动角度，同时检测被测轴轴向窜动的位移，根据被测轴在各个测量平面的位移计算出被测轴的偏摆量，结合被测轴的转动角度、轴向窜动位移以及偏摆量计算得出被测轴转动时六个自由度的运动参数规律从而得出被测轴的运动误差；

所述测量平面有两个，两个测量平面的一个上的读数头的数量为m，另一个测量平面上的读数头的数量为n，且m≥2，n≥2，m+n≥5；

设两个测量平面分别为平面P1和平面P2，在平面P1以理论回转中心O₁为原点建立坐标系X₁O₁Y₁，在平面P2上以理论回转中心O₂为原点建立坐标系X₂O₂Y₂，O₁O₂的连线定义为Z轴，设各个读数头的初始读数为0，绕Z轴的逆时针转动方向为正方向，H_1i(t)表示圆光栅切线方向的位移量，则被测轴在X₁O₁Y₁坐标平面的位移和被测轴的旋转角度为：

式中，R_O、圆光栅的外圆半径；θ(t)、圆光栅的旋转角度；

当平面P2上的读数头在圆周方向上均布时，被测轴绕O₂点的旋转角θ₂(t)为：

当平面P2上的读数头在圆周方向上不是均布时，则令：

θ₂(t)＝θ₁(t)，

则被测轴在X₂O₂Y₂坐标平面的位移为：

被测轴轴向的窜动的位移为O_z(t)；

被测轴空间运动的六自由度坐标中的位移坐标Tx(t)、Ty(t)、Tz(t)和绕初始坐标轴X、Y、Z的旋转坐标Rx(t)、Ry(t)、Rz(t)为：

式中L为平面P1和P2之间的距离；

当求出的O_1x(t)和O_1y(t)的绝对值大于设定值时，对计算结果进行非线性效应的补偿，即，

式中的nlc_1x和nlc_1y是事先在实验室条件下通过实验由精度更高的仪器获取的非线性补偿函数。

3.基于圆光栅的轴系测量误差***，其特征在于：包括多点位移传感器子***、数据采集子***以及数据分析处理子***，所述多点位移传感器子***包括至少两个在被测轴的轴向上间隔设置的用于检测被测轴在对应位置处的径向位移以及被测轴的转动角度的位移传感器组件，所述位移传感器组件包括用于安装在被测轴上并随被测轴转动的圆光栅盘以及与圆光栅盘的外周对应设置的读数头，所述数据采集子***与所述多点位移传感器子***以及数据分析处理子***导电连接从而将多点位移传感器子***的数据采集并传输给所述数据分析处理子***，从而使所述数据分析处理子***根据被测轴在不同位置处的径向位移计算出被测轴的偏摆量，并结合被测轴的转动角度计算得出被测轴转动时除轴向的窜动位移以外的其他五个自由度的运动参数规律从而得出被测轴的运动误差；

所述位移传感器组件有两个，所述位移传感器组件的圆光栅盘上下间隔设置，两个圆光栅中的一个对应读数头的数量为m，另一个对应的读数头数量为n，且m≥2，n≥2，m+n≥5。

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