基于时域法的直线度误差分析

论文摘要

本文针对冶金企业轧辊加工中轮廓素线直线度误差的在线测量,开展了直线度误差测量的理论研究和实验研究。 形位误差的测量也就是将被测几何要素(点、线、面)与理想几何要素进行比较的过程。而在实际测量过程中,理想的几何要素是不能实现的,常常用一些测量基准来代替,这些基准不可避免地也带有形状或位置误差。因此,在形位误差测量中,基准件的精度高低直接影响着测量的结果。测量结果中既包含着零件的形位误差又包含着基准件的误差。如何从测量结果中将基准件的误差分离出去,是测量技术中人们不断探索研究的课题,并已取得一些行之有效的方法。 在对直线度误差测量方法研究比较中,确定采用误差分离法进行在线测量,通过分析研究多测头误差分离技术,系统地推导了直线度误差测量的时域三测头误差分离的数学模型,并对此进行了计算机仿真,仿真结果表明理论推导是正确的。本文还对时域多测头误差分离法应用于回转件素线直线度误差的在线测量引起的测量误差进行了系统的误差分析,为进一步寻求提高测量精度的途径提供了基础;本文还系统地研究了直线度误差评定的方法,建立了相应的数学模型,并进行了软件设计。 通过理论研究,设计并研制了轧辊素线直线度误差在线测量的测量系统,改进了传统的一台测微仪只带一个测头的方法,采用三个测头共用一台测微仪,实现微机控制;但在采用时域分析法时,应建立严格的测量初始条件,即使三个测头共线。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 绪言
• 1.2 课题研究的提出与意义
• 1.2.1 现实的问题
• 1.2.2 课题研究的意义
• 1.3 综述与评述
• 1.3.1 误差分离技术应用于在线测量的优点
• 1.3.2 直线度误差测量中的误差分离技术应用于实际测量
• 2 直线度误差测量方法
• 2.1 直线度误差的定义
• 2.2 直线度误差测量方法简介
• 2.2.1 测量基准
• 2.2.2 实物基准法
• 2.2.3 水平基准法
• 2.2.4 光线基准法
• 2.3 直线度误差测量的误差分离法
• 2.3.1 互比法
• 2.3.2 误差分离法
• 3 时域多测头误离分离法测量——直线度误差的理论分析
• 3.1 时域分析与频域分析的对比
• 3.2 时域三测头法误差分离原理及数学模型
• 3.3 时域多测头误差分离法的计算机仿真
• 3.3.1 时域三测头误差分离法的计算机仿真
• 3.3.2 时域分析初始条件的讨论
• 4 直线度误差的评定方法及数学模型和软件设计
• 4.1 两端点连线法评定直线度误差
• 4.2 最小二乘法评定直线度误差
• 4.3 最小区域法评定直线度误差
• 4.3.1 直线度误差最小区域判别法
• 4.3.2 最小区域法评定直线度误差的数学模型
• 4.3.3 用最优化方法求最小区域
• 4.3.4 凸多边形法确定最小区域
• 4.3.5 最小转角法求最小区域（凸多边形的另一种解法）
• 5 测量系统设计
• 5.1 机械装置的设计与研制
• 5.1.1 运动设计
• 5.1.2 结构设计
• 5.2 电路装置的设计与研制
• 5.2.1 测微仪工作原理的分析
• 5.2.2 电路设计
• 5.2.3 单片机系统设计
• 6 测量系统误差分析
• 6.1 机械装置误差对测量结果的影响
• 6.2 多测头在轴向不共线对测量结果的影响
• 6.2.1 测头水平面内不共线的影响
• 6.2.2 多测头在垂直平面内不共线的影响
• 6.3 多测头间距误差对测量结果的影响
• 6.4 采样步距误差对测量结果的影响
• 6.5 被测工件安装误差对测量结果的影响
• 6.5.1 水平方向不平行对测量结果的影响
• 6.5.2 垂直方向不平行对测量结果的影响
• 6.5.3 测头偏离工件中心平面对测量结果的影响
• 6.6 机械振动等因素对测量结果的影响
• 7 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢