CN111002102A - 主轴的回转误差的检测方法、装置、存储介质和处理器 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种主轴的回转误差的检测方法、装置、存储介质和处理器，该检测方法包括：检测主轴在三个不同径向上的位移，得到三个位移信号；根据三个位移信号确定主轴的回转误差。该检测方法通过检测主轴的位移获取位移信号，从而避免了在主轴前端安装检棒或者标准球，进而可以测量主轴有负载的工况下的回转误差。
Description
技术领域
本申请涉及机床加工技术领域，具体而言，涉及一种主轴的回转误差的检测方法、装置、机床的加工***、存储介质和处理器。
背景技术
机床主轴回转轴线的运动误差，简称主轴回转误差，是衡量主轴动态性能的关键指标，直接影响机床的加工运动和加工工件的表面质量。
主轴回转误差测量的一大难点在于负载工况下的测量。回转轴线的几何精度测试标准要求使用精度等级高的标准圆柱形检棒或标准球作为测量基准截面，且检具要求尽可能无偏心的安装在主轴前端，才能得到相对准确的测量结果。主轴前端因安装了检棒或标准球，无法实现带刀切削零件，只能空转；但实际应用中，主轴前端必须带刀加工零件(负载工况)，无法安装标准球，负载工况才是备受关注的工况，却缺乏测量回转误差的有效手段，无法实现在线测量。
主轴回转误差测量的另一大难点在于形状误差的分离。传感器的示数不仅包含主轴回转误差，还包含被测基准因形状非圆(形状误差或圆度误差)引起的读数变化，传感器安装偏差或标准检具安装偏心引起的读数变化。使用高精度检具或标准球测量主轴回转误差仅适用于回转误差远大于标准检具精度的情况，认为标准球或检具为绝对圆形，无形状误差；但当标准检具精度等级低时，或缺乏标准检具作为测量基准截面而选用其它测量截面替代的场合，形状误差及偏心误差必须从测量结果中分离出去，才能得到准确的主轴回转误差测量结果。
分离形状误差的众多方法中，三点法是应用最广泛的一种测量方法，它要求在被测截面同时使用三个位移函数传感器进行测量，用算法实现回转误差分离，具有操作步骤少，应用简单等优点，易实现在线测量；但三点法存在谐波抑制问题，即传递矩阵中因存在0值或接近0值，使分离出的圆度误差无法包含部分谐波，因此得到的回转误差精度较低。
在背景技术部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的背景技术的理解，因此，背景技术中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种主轴的回转误差的检测方法、装置、机床的加工***、存储介质和处理器，以解决现有技术中在主轴负载的工况下无法测量主轴的回转误差的问题。
为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种主轴的回转误差的检测方法，包括：检测所述主轴在三个不同径向上的位移，得到三个位移信号；根据三个所述位移信号确定所述主轴的回转误差。
进一步地，根据三个所述位移信号确定所述主轴的回转误差，包括：采用三点法对三个所述位移信号进行计算得到三个传递矩阵，一个所述传递矩阵为将一个所述径向作为X轴建立坐标系计算得到的；根据三个所述传递矩阵确定优化传递矩阵；根据所述优化传递矩阵去除三个所述位移信号中的圆度误差，得到所述主轴的回转误差。
进一步地，根据三个所述传递矩阵确定优化传递矩阵，包括：将三个所述传递矩阵的对应元素进行计算，得到优选值，所述优选值为三个所述传递矩阵的对应元素中绝对值最大的元素；将所述优选值组合得到所述优化传递矩阵。
进一步地，所述优化传递矩阵为非零矩阵。
进一步地，采用三点法对三个所述位移信号进行计算得到三个传递矩阵，一个所述传递矩阵为将一个所述径向作为X轴建立坐标系计算得到的，包括：将所述径向作为X轴，建立所述坐标系；根据所述坐标系确定三个所述位移信号与所述圆度误差、X轴方向的回转误差、Y轴方向的回转误差的关系式，得到三个第一关系式；根据三个所述第一关系式计算得到所述传递矩阵。
进一步地，根据三个所述第一关系式计算得到所述传递矩阵，包括：根据所述坐标系确定第一线性系数和第二线性系数；根据所述第一线性系数和所述第二线性系数，将三个所述第一关系式转换为所述位移信号与所述圆度误差的关系式，得到一个第二关系式；将所述第二关系式中所述位移信号与所述圆度误差进行傅里叶变换，得到所述传递矩阵，所述传递矩阵为所述位移信号的象函数与所述圆度误差的象函数的比值。
进一步地，检测所述主轴在三个不同径向上的位移，得到三个位移信号，包括：利用安装在所述主轴内的三个位移传感器检测所述主轴在三个不同径向上的位移，得到三个所述位移信号。
进一步地，所述检测方法还包括：在所述回转误差在预定误差范围内的情况下，机床正常工作；在所述回转误差不在所述预定误差范围内的情况下，生成补偿信号；根据所述补偿信号控制所述机床进行误差补偿。
根据本申请的再一方面，提供了一种主轴的回转误差的检测装置，所述装置包括：检测单元，用于检测所述主轴在三个不同径向上的位移，得到三个位移信号；确定单元，用于根据三个所述位移信号确定所述主轴的回转误差。
根据本申请的再一方面，提供了一种机床的加工***，包括主轴的回转误差的检测装置，所述检测装置为所述的检测装置。
根据本申请的再一方面，提供了一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，所述程序执行任意一种所述的检测方法。
根据本申请的另一方面，提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行任意一种所述的检测方法。
应用本申请的技术方案，上述检测方法中，首先检测主轴在三个不同径向上的位移，得到三个位移信号，然后根据三个位移信号确定主轴的回转误差。该检测方法通过检测主轴的位移获取位移信号，从而避免了在主轴前端安装检棒或者标准球，进而可以测量主轴负载的工况下的回转误差。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本申请的实施例的主轴的回转误差的检测方法的流程图；
图2示出了根据本申请的实施例的三个径向的角度设置的示意图；以及
图3示出了根据本申请的实施例的主轴的回转误差的检测装置的示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互个合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
应该理解的是，当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“连接”至该另一元件。
正如背景技术所介绍的，现有技术中在主轴负载的工况下无法测量主轴的回转误差，为了解决如上问题，本申请提出了一种主轴的回转误差的检测方法。
图1是根据本发明实施例的主轴的回转误差的检测方法的流程图，如图1所示，该主轴的回转误差的检测方法包括如下步骤：
步骤S101，检测上述主轴在三个不同径向上的位移，得到三个位移信号；
步骤S102，根据三个上述位移信号确定上述主轴的回转误差。
上述检测方法中，首先检测机床的主轴在三个不同径向上的位移，得到三个位移信号，然后根据三个位移信号确定主轴的回转误差。该检测方法通过检测主轴的位移获取位移信号，从而避免了在主轴前端安装检棒或者标准球，进而可以测量主轴有负载的工况下的回转误差。
需要说明的是，由于上述检测装置中不用在主轴前端安装检棒或者标准球，因此，该检测方法既可以测量主轴空载的情况下的回转误差，还可以测量主轴有负载的情况下的回转误差。
为了提高回转误差测量的准确性，本申请的一种实施例中，根据三个上述位移信号确定上述主轴的回转误差，包括：采用三点法对三个上述位移信号进行计算得到三个传递矩阵，一个上述传递矩阵为将一个上述径向作为X轴建立坐标系计算得到的；根据三个上述传递矩阵确定优化传递矩阵；根据上述优化传递矩阵去除三个上述位移信号中的圆度误差，得到上述主轴的回转误差。上述检测方法中，根据三个传递矩阵进行优化，得到的优化矩阵中大大减少甚至没有零值和接近零的值，从而使得去除的圆度误差包含大部分甚至全部谐波，进而提高回转误差测量的准确性。
需要说明的是，上述检测方法中，采用一个径向作为X轴建立一个坐标系，然后采用三点法对三个上述位移信号进行计算得到一个传递矩阵，三个径向可以建立三个坐标系，总共可以计算得到三个传递矩阵。
本申请的一种实施例中，在根据三个上述位移信号确定上述主轴的回转误差之前，上述检测方法还包括：对三个上述位移信号分别进行信号预处理，使得三个上述位移信号分解为三个同步径向位移信号和三个异步径向位移信号。上述检测方法中，信号预处理的方式为滤波和去直流分量，三个上述位移信号分解为三个同步径向位移信号和三个异步径向位移信号后，采用三个同步径向位移信号确定上述主轴的回转误差，从而消除位移检测装置安装偏心的误差，进一步提高回转误差测量的准确性。
本申请的一种实施例中，根据三个上述传递矩阵确定优化传递矩阵，包括：将三个上述传递矩阵的对应元素进行计算，得到优选值，上述优选值为三个上述传递矩阵的对应元素中绝对值最大的元素；将上述优选值组合得到上述优化传递矩阵。具体地，将三个矩阵中对应的元素进行比较，选取最大值作为优化传递矩阵的对应的元素，例如，三个传递矩阵分别为
和
这三个传递矩阵确定的优化传递矩阵为
需要说明的是，在上述传递矩阵中存在复数的情况下，先计算复数的模，然后比较模的大小，确定最大值为优选值。
本申请的一种实施例中，上述优化传递矩阵为非零矩阵。由于非零矩阵中不存在零值，使得去除的圆度误差包含全部谐波，进一步提高回转误差测量的准确性。
本申请的一种实施例中，采用三点法对三个上述位移信号进行计算得到三个传递矩阵，一个上述传递矩阵为将一个上述径向作为X轴建立坐标系计算得到的，包括：将上述径向作为X轴，建立上述坐标系；根据上述坐标系确定三个上述位移信号与上述圆度误差、X轴方向的回转误差、Y轴方向的回转误差的关系式，得到三个第一关系式；根据三个上述第一关系式计算得到上述传递矩阵。
具体地，如图2所示，三个不同的上述径向分别为V1、V2和V3，α1、α2和α3分别为V1、V2和V3之间的夹角，采用V1作为X轴建立坐标系，得到三个第一关系式，三个第一关系式分别为v1(θ)＝s(θ)+(x)θ，v2(θ)＝s(θ+α1)+x(θ)cosα1+y(θ)sinα1，
v3(θ)＝s(θ+α1+α2)+x(θ)cos(α1+α2)+y(θ)sin(α1+α2)，其中，s(θ)为圆度误差，x(θ)
为X轴方向的回转误差，y(θ)为Y轴方向的回转误差，根据上述三个第一关系式计算得到X轴方向的回转误差和Y轴方向的回转误差，从而得到主轴的回转误差。
本申请的一种实施例中，根据三个上述第一关系式计算得到上述传递矩阵，包括：根据上述坐标系确定第一线性系数和第二线性系数；根据上述第一线性系数和上述第二线性系数，将三个上述第一关系式转换为上述位移信号与上述圆度误差的关系式，得到一个第二关系式；将上述第二关系式中上述位移信号与上述圆度误差进行傅里叶变换，得到上述传递矩阵，上述传递矩阵为上述位移信号的象函数与上述圆度误差的象函数的比值。
具体地，根据上述坐标系确定V1、V2和V3之间的夹角，从而得到第一线性系数a和第二线性系数b，其中，
采用第一线性系数a和第二线性系数b消除三个第一关系式的x(θ)项和y(θ)项，得到一个第二关系式，第二关系式为v(θ)＝v1(θ)+a·v2(θ)+b·v3(θ)＝s(θ)+a·s(θ+α1)+b·s(θ+α1+α2)，将上述第二关系式中上述位移信号与上述圆度误差进行傅里叶变换，得到第三关系式，上述第三关系式为Fs(n)＝Fv(n)/Wn，其中，Fs(n)为位移信号的象函数，Fv(n)为圆度误差的象函数，Wn为传递矩阵，且传递矩阵的函数为Wn＝1+a·ejnα1+b·ejn(α1+α1)。
本申请的一种实施例中，根据上述优化传递矩阵去除三个上述位移信号中的圆度误差，得到上述主轴的回转误差，包括：将上述第三关系式进行傅里叶逆变换，得到上述圆度误差，根据上述圆度误差和上述三个位移信号计算得到上述主轴的回转误差。上述检测方法中，圆度误差为
根据径向V1的位移信号v1(θ)和圆度误差计算得到X轴方向的回转误差x(θ)，即x(θ)＝v1(θ)-s(θ)，根据径向V2的位移信号v2(θ)和圆度误差计算得到Y轴方向的回转误差y(θ)，即y(θ)＝[v2(θ)-s(θ+α1)-x(θ)cosα1]/sinα1，根据X轴方向的回转误差x(θ)和Y轴方向的回转误差y(θ)计算得到主轴的回转误差。
本申请的一种实施例中，检测上述主轴在三个不同径向上的位移，得到三个位移信号，包括：利用安装在上述主轴内的三个位移传感器检测上述主轴在三个不同径向上的位移，得到三个上述位移信号。上述检测方法中，将三个位移传感器安装在主轴内，避免受切削铁屑影响，从而进一步提高回转误差的测量精度。
为了进一步降低加工零件的误差，本申请的一种实施例中，上述检测方法还包括：在上述回转误差在预定误差范围内的情况下，上述机床正常工作；在上述回转误差不在上述预定误差范围内的情况下，生成补偿信号；根据上述补偿信号控制上述机床进行误差补偿。上述检测方法中，通过补偿信号控制上述机床进行误差补偿，从而将零件的加工误差控制在预定误差范围内。需要说明的是，预定误差范围可以根据加工零件的不同进行调整，从而满足不同加工精度的零件的要求。
需要说明的是，机床主轴具有敏感方向，敏感方向的回转误差对于零件加工精确度的影响较大，上述x、y方向的回转误差分量可进一步得到主轴敏感方向的回转误差。对于车床主轴，敏感方向是单一的固定方向，即垂直于加工工件表面且经过刀具的方向，与x轴呈固定夹角；对铣削或镗孔主轴，敏感方向是单一的旋转方向，敏感角为旋转角。获取敏感方向的回转误差的过程包括：根据上述坐标轴确定敏感角
选定敏感方向回转误差可视化的半径常数r0，代入敏感方向回转误差计算公式中，公式为
另外，异步径向位移信号不为零的情况下，上述回转误差为根据同步径向位移信号确定的回转误差与异步径向位移信号的位移向量之和。
还需要说明的是，上述检测方法可以实时测量主轴的回转误差，并将主轴的回转误差的曲线显示在检测屏幕，在该曲线保持上述预定误差范围的情况下，记录该主轴的回转误差的曲线，在该曲线超出上述预定误差范围的情况下，立刻生成补偿信号，及时控制上述机床进行误差补偿，从而将零件的加工误差控制在预定误差范围内。
根据本发明实施例还提供了一种主轴的回转误差的检测装置，需要说明的是，本发明实施例的主轴的回转误差的检测装置可以用于执行本发明实施例所提供的主轴的回转误差的检测方法。以下对本发明实施例提供的主轴的回转误差的检测装置进行介绍。
图3是根据本发明实施例的主轴的回转误差的检测装置的示意图，如图3所示，该检测装置包括：
检测单元100，用于检测上述主轴在三个不同径向上的位移，得到三个位移信号；
确定单元200，用于根据三个上述位移信号确定上述主轴的回转误差。
上述检测装置中，检测单元检测机床的主轴在三个不同径向上的位移，得到三个位移信号，确定单元根据三个位移信号确定主轴的回转误差。该检测装置通过检测主轴的位移获取位移信号，从而避免了在主轴前端安装检棒或者标准球，进而可以测量主轴负载的工况下的回转误差。
需要说明的是，由于上述检测装置中不用在主轴前端安装检棒或者标准球，因此，该检测装置即可以测量主轴空载的情况下的回转误差，还可以负载的情况下的回转误差。
本申请的一种实施例中，在根据三个上述位移信号确定上述主轴的回转误差之前，上述检测装置还包括预处理单元，上述预处理单元用于在根据三个上述位移信号确定上述主轴的回转误差之前，对三个上述位移信号分别进行信号预处理，使得三个上述位移信号分解为三个同步径向位移信号和三个异步径向位移信号。上述检测装置中，信号预处理的方式为滤波和去直流分量，三个上述位移信号分解为三个同步径向位移信号和三个异步径向位移信号后，采用三个同步径向位移信号确定上述主轴的回转误差，从而消除位移检测装置安装偏心的误差，进一步提高回转误差测量的准确性。
为了提高回转误差测量的准确性，本申请的一种实施例中，上述确定单元包括第一计算模块、第二计算模块和第三计算模块，其中，上述第一计算模块用于采用三点法对三个上述位移信号进行计算得到三个传递矩阵，一个上述传递矩阵为将一个上述径向作为X轴建立坐标系计算得到的；上述第二计算模块用于根据三个上述传递矩阵确定优化传递矩阵；上述第三计算模块用于根据上述优化传递矩阵去除三个上述位移信号中的圆度误差，得到上述主轴的回转误差。上述检测装置中，根据三个传递矩阵进行优化，得到的优化矩阵中大大减少甚至没有零值和接近零的值，从而使得去除的圆度误差包含大部分甚至全部谐波，进而提高回转误差测量的准确性。
需要说明的是，上述检测装置中，采用一个径向作为X轴建立一个坐标系，然后采用三点法对三个上述位移信号进行计算得到一个传递矩阵，三个径向可以建立三个坐标系，总共可以计算得到三个传递矩阵。
本申请的一种实施例中，上述第二计算模块包括第一计算子模块和第一处理子模块，其中，上述第一计算子模块用于将三个上述传递矩阵的对应元素进行计算，得到优选值，上述优选值为三个上述传递矩阵的对应元素中绝对值最大的元素；上述第一处理子模块用于将上述优选值组合得到上述优化传递矩阵。具体地，将三个矩阵中对应的元素进行比较，选取最大值作为优化传递矩阵的对应的元素，例如，三个传递矩阵分别为
和
这三个传递矩阵确定的优化传递矩阵为
需要说明的是，在上述传递矩阵中存在复数的情况下，先计算复数的模，然后比较模的大小，确定最大值为优选值。
本申请的一种实施例中，上述优化传递矩阵为非零矩阵。由于非零矩阵中不存在零值，使得去除的圆度误差包含全部谐波，进一步提高回转误差测量的准确性。
本申请的一种实施例中，上述第一计算模块包括第二处理子模块、第二计算子模块和第三计算子模块，其中，上述第二处理子模块用于将上述径向作为X轴，建立上述坐标系；上述第二计算子模块用于根据上述坐标系确定三个上述位移信号与上述圆度误差、X轴方向的回转误差、Y轴方向的回转误差的关系式，得到三个第一关系式；上述第三计算子模块用于根据三个上述第一关系式计算得到上述传递矩阵。
具体地，如图2所示，三个不同的上述径向分别为V1、V2和V3，α1、α2和α3分别为V1、V2和V3之间的夹角，采用V1作为X轴建立坐标系，得到三个第一关系式，三个第一关系式分别为v1(θ)＝s(θ)+(x)θ，v2(θ)＝s(θ+α1)+x(θ)cosα1+y(θ)sinα1，v3(θ)＝s(θ+α1+α2)+x(θ)cos(α1+α2)+y(θ)sin(α1+α2)，其中，s(θ)为圆度误差，x(θ)为X轴方向的回转误差，y(θ)为Y轴方向的回转误差，根据上述三个第一关系式计算得到X轴方向的回转误差和Y轴方向的回转误差，从而得到主轴的回转误差。
本申请的一种实施例中，上述第三计算子模块还用于根据上述坐标系确定第一线性系数和第二线性系数；根据上述第一线性系数和上述第二线性系数，将三个上述第一关系式转换为上述位移信号与上述圆度误差的关系式，得到一个第二关系式；将上述第二关系式中上述位移信号与上述圆度误差进行傅里叶变换，得到上述传递矩阵，上述传递矩阵为上述位移信号的象函数与上述圆度误差的象函数的比值。
具体地，根据上述坐标系确定V1、V2和V3之间的夹角，从而得到第一线性系数a和第二线性系数b，其中，
采用第一线性系数a和第二线性系数b消除三个第一关系式的x(θ)项和y(θ)项，得到一个第二关系式，第二关系式为v(θ)＝v1(θ)+a·v2(θ)+b·v3(θ)＝s(θ)+a·s(θ+α1)+b·s(θ+α1+α2)，将上述第二关系式中上述位移信号与上述圆度误差进行傅里叶变换，得到第三关系式，上述第三关系式为Fs(n)＝Fv(n)/Wn，其中，Fs(n)为位移信号的象函数，Fv(n)为圆度误差的象函数，Wn为传递矩阵，且传递矩阵的函数为Wn＝1+a·ejnα1+b·ejn(α1+α1)。
本申请的一种实施例中，上述第三计算模块包括第四计算子模块和第五计算子模块，上述第四计算子模块用于将上述第三关系式进行傅里叶逆变换，得到上述圆度误差，上述第五计算子模块用于根据上述圆度误差和上述三个位移信号计算得到上述主轴的回转误差。上述检测装置中，圆度误差为
根据径向V1的位移信号v1(θ)和圆度误差计算得到X轴方向的回转误差x(θ)，即x(θ)＝v1(θ)-s(θ)，根据径向V2的位移信号v2(θ)和圆度误差计算得到Y轴方向的回转误差y(θ)，即
y(θ)＝[2v()θ-(s+θ1)-α()xcosθ]1/sinα，根据X轴方向的回转误差x(θ)和Y轴方向的回转误差y(θ)计算得到主轴的回转误差。
本申请的一种实施例中，上述检测单元还用于利用安装在上述主轴内的三个位移传感器检测上述主轴在三个不同径向上的位移，得到三个上述位移信号。上述检测装置中，将三个位移传感器安装在主轴内，避免受切削铁屑影响，从而进一步提高回转误差的测量精度。
为了进一步降低加工零件的误差，本申请的一种实施例中，上述检测装置还包括控制单元，上述控制单元包括第一控制模块和第二控制模块，其中，上述第一控制模块用于上述在上述回转误差在预定误差范围内的情况下，控制上述机床正常工作；上述第二控制模块用于在上述回转误差不在上述预定误差范围内的情况下，生成补偿信号，并根据上述补偿信号控制上述机床进行误差补偿。上述检测装置中，通过补偿信号控制上述机床进行误差补偿，从而将加工零件的误差控制在预定误差范围内。需要说明的是，预定误差范围可以根据加工零件的不同进行调整，从而满足不同加工精度的零件的要求。
需要说明的是，机床主轴具有敏感方向，敏感方向的回转误差对于零件加工精确度的影响较大，上述x、y方向的回转误差分量可进一步得到主轴敏感方向的回转误差。对于车床主轴，敏感方向是单一的固定方向，即垂直于加工工件表面且经过刀具的方向，与x轴呈固定夹角；对铣削或镗孔主轴，敏感方向是单一的旋转方向，敏感角为旋转角。获取敏感方向的回转误差的过程包括：根据上述坐标轴确定敏感角
选定敏感方向回转误差可视化的半径常数r0，代入敏感方向回转误差计算公式中，公式为
另外，异步径向位移信号不为零的情况下，上述回转误差为根据同步径向位移信号确定的回转误差与异步径向位移信号的位移向量之和。
还需要说明的是，上述检测装置可以实时测量主轴的回转误差，并将主轴的回转误差的曲线显示在检测屏幕，在该曲线保持上述预定误差范围的情况下，记录该主轴的回转误差的曲线，在该曲线超出上述预定误差范围的情况下，立刻生成补偿信号，及时控制上述机床进行误差补偿，从而将零件的加工误差控制在预定误差范围内。
本发明实施例提供了一种机床的加工***，包括主轴的回转误差的检测装置，该检测装置为上述的检测装置。
上述加工***中，检测单元检测机床的主轴在三个不同径向上的位移，得到三个位移信号，确定单元根据三个位移信号确定主轴的回转误差。该加工***通过检测主轴的位移获取位移信号，从而避免了在主轴前端安装检棒或者标准球，进而可以测量主轴负载的工况下的回转误差。
上述主轴的回转误差的检测装置包括处理器和存储器，上述检测单元和确定单元等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。
处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来现有技术中在主轴负载的工况下无法测量主轴的回转误差的问题。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)，存储器包括至少一个存储芯片。
本发明实施例提供了一种存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现上述主轴的回转误差的检测方法。
本发明实施例提供了一种处理器，上述处理器用于运行程序，其中，上述程序运行时执行上述主轴的回转误差的检测方法。
本发明实施例提供了一种设备，设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现至少以下步骤：
步骤S101，检测上述主轴在三个不同径向上的位移，得到三个位移信号；
步骤S102，根据三个上述位移信号确定上述主轴的回转误差。
本文中的设备可以是服务器、PC、PAD、手机等。
本申请还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有至少如下方法步骤的程序：
步骤S101，检测上述主轴在三个不同径向上的位移，得到三个位移信号；
步骤S102，根据三个上述位移信号确定上述主轴的回转误差。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：
1)、本申请的主轴的回转误差的检测方法中，首先检测机床的主轴在三个不同径向上的位移，得到三个位移信号，然后根据三个位移信号确定主轴的回转误差。该检测方法通过检测主轴的位移获取位移信号，从而避免了在主轴前端安装检棒或者标准球，进而可以测量主轴负载的工况下的回转误差。
2)、本申请的主轴的回转误差的检测装置中，检测单元检测机床的主轴在三个不同径向上的位移，得到三个位移信号，确定单元根据三个位移信号确定主轴的回转误差。该加工装置通过检测主轴的位移获取位移信号，从而避免了在主轴前端安装检棒或者标准球，进而可以测量主轴负载的工况下的回转误差。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种主轴的回转误差的检测方法，其特征在于，包括：
检测所述主轴在三个不同径向上的位移，得到三个位移信号；
根据三个所述位移信号确定所述主轴的回转误差。
2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，根据三个所述位移信号确定所述主轴的回转误差，包括：
采用三点法对三个所述位移信号进行计算得到三个传递矩阵，一个所述传递矩阵为将一个所述径向作为X轴建立坐标系计算得到的；
根据三个所述传递矩阵确定优化传递矩阵；
根据所述优化传递矩阵去除三个所述位移信号中的圆度误差，得到所述主轴的回转误差。
3.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，根据三个所述传递矩阵确定优化传递矩阵，包括：
将三个所述传递矩阵的对应元素进行计算，得到优选值，所述优选值为三个所述传递矩阵的对应元素中绝对值最大的元素；
将所述优选值组合得到所述优化传递矩阵。
4.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，所述优化传递矩阵为非零矩阵。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其特征在于，采用三点法对三个所述位移信号进行计算得到三个传递矩阵，一个所述传递矩阵为将一个所述径向作为X轴建立坐标系计算得到的，包括：
将所述径向作为X轴，建立所述坐标系；
根据所述坐标系确定三个所述位移信号与所述圆度误差、X轴方向的回转误差、Y轴方向的回转误差的关系式，得到三个第一关系式；
根据三个所述第一关系式计算得到所述传递矩阵。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据三个所述第一关系式计算得到所述传递矩阵，包括：
根据所述坐标系确定第一线性系数和第二线性系数；
根据所述第一线性系数和所述第二线性系数，将三个所述第一关系式转换为所述位移信号与所述圆度误差的关系式，得到一个第二关系式；
将所述第二关系式中所述位移信号与所述圆度误差进行傅里叶变换，得到所述传递矩阵，所述传递矩阵为所述位移信号的象函数与所述圆度误差的象函数的比值。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的检测方法，其特征在于，检测所述主轴在三个不同径向上的位移，得到三个位移信号，包括：
利用安装在所述主轴内的三个位移传感器检测所述主轴在三个不同径向上的位移，得到三个所述位移信号。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的检测方法，其特征在于，所述检测方法还包括：
在所述回转误差在预定误差范围内的情况下，机床正常工作；
在所述回转误差不在所述预定误差范围内的情况下，生成补偿信号；
根据所述补偿信号控制所述机床进行误差补偿。
9.一种主轴的回转误差的检测装置，其特征在于，所述装置包括：
检测单元，用于检测所述主轴在三个不同径向上的位移，得到三个位移信号；
确定单元，用于根据三个所述位移信号确定所述主轴的回转误差。
10.一种机床的加工***，包括主轴的回转误差的检测装置，其特征在于，所述检测装置为权利要求9所述的检测装置。
11.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，所述程序执行权利要求1至8中任意一项所述的检测方法。
12.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至8中任意一项所述的检测方法。
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