[发明专利]五点圆柱度误差分离测量方法有效

专利信息
申请号: 201710625307.4 申请日: 2017-07-27
公开(公告)号: CN107356222B 公开(公告)日: 2019-06-14
发明(设计)人: 刘文文;陈婉玉;刘善林;胡毅;胡鹏浩;王标 申请(专利权)人: 合肥工业大学
主分类号: G01B21/20 分类号: G01B21/20
代理公司: 安徽省合肥新安专利代理有限责任公司 34101 代理人: 陆丽莉;何梅生
地址: 230009 安*** 国省代码: 安徽;34
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摘要:
搜索关键词: 五点 圆柱 误差 分离 测量方法
【说明书】:

发明公开了一种五点圆柱度误差分离测量方法,通过轴向三截面五测头采集的测量数据,基于特定的误差分离方法,以被测圆柱左、右固定截面圆形状的几何中心的连线为基准,萃取被测圆柱上各个截面圆形状的几何中心矢量,进而实现以被测圆柱各截面圆形状的几何中心的连线作为基准轴线(通常不是直线)的圆柱体形状数据重构,在此基础上进行圆柱度等形状误差高精度测量评定。本发明能实现测量过程中轴系的径向和倾角误差运动以及导轨直线误差运动的全谐波分离,保障圆柱形状测量重构的高精度、降低大型圆柱形状在线测量装备的制造成本。

技术领域

本发明涉及精密测试技术以及大型在线测量装备设计制造领域,是一种面向圆柱表面形状包括圆柱度、母线直线度和锥度等形状误差测量的误差分离测量方法。

背景技术

精密轴辊(圆柱)是生产太阳能电池板、液晶屏、汽车钢板、高品质纸张以及工业复合板材等装备的核心构件,在实际的生产过程中,其表面的形状误差如圆柱度、母线直线度等将被复制到产品上,引起产品表面质量问题。因此如何测量精密轴辊的圆柱度等形状误差是装备制造业中亟待解决的技术难题。从原理上看,圆柱度测量系统必定涉及回转轴系和直线运动导轨,传统的圆柱度测量仪通过配置高精度的回转轴系和直线导轨作为回转运动和直线运动基准,因此仪器成本高昂,而且难以适宜在线测量需求。

如何消除轴系和导轨的误差运动对圆柱表面形状测量的影响以提高测量精度是近年来表面形状测试技术中最引人注目的关键问题。误差分离技术(Error SeparationTechniques,EST)已广泛应用于二维形状(圆度和直线度)测量中[李圣怡,戴一帆等著.精密和超精密加工在位检测与误差分离技术[M].国防科技大学出版社,2007],其运用一定的测量技术和数学方法,将形状误差与轴系和导轨的误差运动分离开来,较大幅度地提高了形状测量精度。圆柱可视为由无数截面圆沿轴向的叠合,理论上可以采用截面法实现圆柱度测量,成熟的三点圆度误差分离方法[李圣怡,戴一帆等著.精密和超精密加工在位检测与误差分离技术[M].国防科技大学出版社,2007]测量各个截面的圆度误差和半径偏差,但是,由于三点圆度误差分离方法固有缺陷:一阶谐波抑制[李圣怡,戴一帆等著.精密和超精密加工在位检测与误差分离技术[M].国防科技大学出版社,2007]使得其应用于圆柱度测量时难以实现正确分离轴系径向误差运动与截面圆形状的一阶谐波矢量,导致难以正确萃取各截面圆的几何中心矢量,以至于不能正确实现以各截面圆的几何中心(截面圆形状的一阶谐波矢量)的连线构建的基准中线(通常不是直线)来重构圆柱廓形[洪迈生,李自军,李济顺等.圆柱度表面廓形重构基准的提纯[J].上海交通大学学报,2002,36(8):1068~1070],因此成为现有圆柱形状测量中亟待解决的问题。

发明内容

本发明为克服现有技术存在的不足之处,提出一种五点圆柱度误差分离测量方法,以期通过测点配置和误差分离计算,实现在圆柱形状测量过程中剔除轴系误差运动和导轨误差运动,从而保障萃取正确的被测圆柱形状信息,以更好的适应在线高精度圆度测量、降低圆柱形状在线测量装备的制造成本。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案:

本发明一种五点圆柱度误差分离测量方法,是应用于由左架和右架固定在被测体两端、Z导轨支撑中测架在Z方向移动、支撑轴系支撑并带动被测体旋转所组成的测量系统中,所述Z导轨与所述被测体的轴向平行,令所述中测架沿着Z方向的移动步距为d;其特点是,所述误差分离测量方法是按如下步骤进行:

步骤1、数据采集:

步骤1.1、在所述中测架上设置中截面,所述中截面垂直于所述Z导轨移动方向;在所述中截面上根据三点圆度误差分离方法配置三个传感器,包括:第一传感器、第二传感器和第三传感器;

步骤1.2、在所述左架和右架上分别设置左截面和右截面,所述左截面和右截面分别垂直于所述被测体的轴向;所述左截面和右截面上沿X方向配置有第四传感器和第五传感器,且测量过程中所述左架和右架固定不动;

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