文献综述
1、背景
高速化一直是数控机床追求的目标。1990年以来，欧美各国应用新的机床运动学理论和先进的驱动技术，优化机床结构，提高功能部件性能，轻量化移动型部件，减少运动摩擦。高速加工技术的应用缩短了切削时间和辅助时间，实现了加工制造的高质量和高效率，同时精密化已成为数控机床的重要性能参数。通过优化机床的结构，提高了制造和装配的精度，减少了数控和伺服系统的反应时间。采用温度、振动误差补偿等技术，提高了数控机床的几何精度、运动精度等[1]，但是，高速运转会产生误差，机床加工过程中主轴产生的振动对产品加工精度以及刀具的磨损和寿命都有较大影响，在相关的设备故障中，绝大部分故障与机械振动有直接或间接的关联,与此同时，机械振动还将产生噪声而危害人身健康，因此针对振动情况的研究是很有必要的[2]。
2、国外的研究现状
传统的接触式检测可能会受到影响的摩擦或位移传感器中的支撑弹簧的动态特别是动态的测量。有人提出了一种使用激光位移传感器的非接触式测试。例如，在五轴机床中，提出激光位移传感器测量误差的补偿，开发了一个原型非接触测试设备用于验证提出了非接触检验算法。
在使用机床的工厂中，随着高效率加工具有几何复杂性的部件的需求日益增加，它们广泛用于各种制造应用中。它们运动精度的提高是市场上至关重要的需求。作为其基础，制定一种方法以精确和有效的方式进行衡量非常重要[3]，这时，需要一个传感器来精确得到测量工件的边缘位置和高度位移，达到高精度加工的高需求，为此，可使用接触式传感器，例如接触式探针传感器或千分表已经是常规的用于机床[4]。但是，接触式传感器需要一个测量时间长，因为它必须移向工件缓慢以免破坏传感器。此外，存在风险划伤工件表面。因此，使用非接触式传感器，既可避免一些问题，同时还可提高机上测量的速度。在此之上，光学传感器已被开发为非接触式传感器应用在机床上[5]。三角测量激光位移传感器是常用来测量工件的位移的一种。三角测量激光位移传感器比其他位移传感器在优势上具有几点，如低成本和高速测量。通用的散射型三角测量传感器将激光束投射到工件上，并将在倾斜方向上散射和反射的光线集中在检测器上。当传感器与工件之间的距离发生变化时，探测器上的斑点图像质心向几何平面方向移动。因此，我们可以根据点图像的偏移来估计工件位移，然而，激光位移传感器目前并未广泛用作机上传感器，因为难以精确测量金属表面。尽管已经证明了使用多个位移传感器来实现高精度的方法，但是该方法增加了测量系统的尺寸，使得传感器系统对于机床来说是麻烦的。不过，激光位移传感器是新型测量仪表，它的优点是能实现无接触远距离测量，速度快，精度高，量程大，抗光、电干扰能力强等。
因此日本有人提出了一种新型光学传感器，可以用一个投影光束精确测量金属工件的高度和边缘，提出了一种边缘测量方法，用于测量传感器在工件边缘以近似plusmn;1mu;m的精度移动时反射光的光强度。用精确度plusmn;1mu;m精确测量高度的新方法是采用多方向三角测量和扫描曝光方法，多方向三角测量位移传感器将激光束垂直投射到工件上，并通过使用位于围绕投影光束的四个方向的四个透镜的三角测量来测量高度。此外，使用的扫描曝光方法通过平均反射光强度与工件上的位置的差异来快速轻松地减少测量误差[6]。这些都有助于提高机床振动误差的获取与提高精准度。
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