技术专题 / 几何与解算

偏心10微米,会吃掉多少角秒?

把读数半径、有效偏心和外缘跳动分开,再用小偏心模型计算安装误差。

核对于 2026.10.24

同样10微米的偏心,放在半径20毫米和100毫米的圆周刻度上,角误差会差五倍。把“18位”“偏心允许量”分别列在规格表上,仍不足以判断装机后能否达到目标;两者之间还缺读数半径。

先算几何刻度,别先套磁体

令机械位置为归一化角 uu,一圈为1。圆周刻度的有效中心相对转轴偏移 ee,读数半径为 RR。在 e≪Re\ll R 的几何模型下:

δu≃e2πRsin⁡(2πu−α) \delta u\simeq\frac{e}{2\pi R}\sin(2\pi u-\alpha)

α\alpha 是偏心方向。误差一圈重复一次;峰值换成角秒是 206265e/R206265e/R。这里的 RR 是实际读取刻度的半径,不是码盘外径。

设 e=0.010e=0.010 mm、R=20R=20 mm,则峰值约103.1角秒。若仍是同样偏心,而读数半径变成100 mm,峰值降为20.6角秒。设定的几何模型没有改变电子分辨率,安装误差却已明显不同。

千分表的20微米不能直接填进公式

圆形轮缘在纯偏心条件下,径向跳动峰峰值约为 2e2e。因此表针总摆幅20微米,对应偏心约10微米;若直接把20微米当 ee,预算就翻倍。

实物还可能有不圆、倾斜、轴承运动,以及刻度中心与轮缘中心不一致。千分表测到的量只有在这些因素已分离后,才与公式中的有效偏心对应。用轮缘跳动直接解释全部角度误差,会把不同误差源混到一起。

怎样验证这一圈一次

先用独立角度参考记录整圈残差,再同步记录径向跳动与其相位。保持读头不动,将刻度相对轮毂转位重装,比较一次谐波的幅值和相位是否跟着变化;同时保留未参与补偿的复测圈。

该式适合圆周刻度的小偏心估算。轴端双极磁体测的是局部场方向,磁体尺寸、气隙和敏感轴都会改变结果,不能把这103.1角秒当成磁角度芯片的通用偏心指标。更高分辨率也不会自动消除这个几何项。

还要区分“角度报告错了”和“被测点真实偏离轴线”。双读头能减小某些读数误差,却不会让实际偏摆的工件恢复同心。若最终任务是定位工件上的一个点,轴承运动和结构变形仍要进入整机位置预算。

公开依据

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