51、陀螺仪速率偏移消除与五轴机床枢轴点误差补偿研究

陀螺仪速率偏移消除与五轴机床枢轴点误差补偿研究

1. 陀螺仪速率偏移消除

在大规模直线度评估中，使用陀螺仪检测直线切线角度是一种有效的方法。然而，陀螺仪的速率偏移（即角信号的波动）是精确测量的主要误差源。为了消除速率偏移的影响，采用了旋转机制，实现短间隔的连续反转测量。

1.1 速率偏移与对准误差推导

通过测量相隔一个旋转周期的两个角信号的差值，可以推导陀螺仪的速率偏移。如图7所示，该差值与陀螺仪旋转周期的关系图中，斜率代表速率偏移$r_0$，截距可推导出陀螺仪方向的对准误差$\psi$。实验得到$r_0 = -63.1 \ \mu rad/s$，$\psi = 6.8 \ mrad$，与之前的测量结果相近，且考虑到旋转机制的结构和装配过程，这些值是可靠的。

1.2 角偏转推导

考虑陀螺仪方向的对准误差$\psi$，推导陀螺仪旋转轴的角偏转$\theta_y$和$\theta_p$。相关公式如下：
- $\theta(t) = \theta_0 + \sin^{-1}[\cos(\omega_g \cdot t) \cdot \sin(\theta_y) + \sin(\omega_g \cdot t) \cdot \sin(\theta_p)] + \frac{\omega}{\omega_g} \sin(\alpha) \cdot \sin(\omega_g \cdot t) + \frac{\omega}{\omega_g} \cos(\alpha) \cdot \sin(\beta) \cdot [1 - \cos(\omega_g \cdot t)] + [r_0 + \omega_g \cdot \sin(\psi)] \cd