[發明專利]五點圓柱度誤差分離測量方法

有效

• 申請號: 201710625307.4
• 申請日: 2017-07-27
• 公開（公告）號: CN107356222B
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 劉文文;陳婉玉;劉善林;胡毅;胡鵬浩;王標
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G01B21/20
• 分類號: G01B21/20
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

1.一種五點圓柱度誤差分離測量方法，是應用于由左架(6)和右架(7)固定在被測體(13)兩端、Z導軌(10)支撐中測架(11)在Z方向移動、支撐軸系(8)支撐并帶動被測體(13)旋轉所組成的測量系統中，所述Z導軌(10)與所述被測體(13)的軸向平行，令所述中測架(11)沿著Z方向的移動步距為d；其特征是，所述誤差分離測量方法是按如下步驟進行：

步驟1、數據采集：

步驟1.1、在所述中測架(11)上設置中截面，所述中截面垂直于所述Z導軌(10)移動方向；在所述中截面上根據三點圓度誤差分離方法配置三個傳感器，包括：第一傳感器(1)、第二傳感器(2)和第三傳感器(3)；

步驟1.2、在所述左架(6)和右架(7)上分別設置左截面和右截面，所述左截面和右截面分別垂直于所述被測體(13)的軸向；所述左截面和右截面上沿X方向配置有第四傳感器(4)和第五傳感器(5)，且測量過程中所述左架(6)和右架(7)固定不動；

步驟1.3、所述被測體(13)上沿軸向劃分M+2個截面，各截面之間的距離為d；

定義測位號為J，J＝1,2,…,M；測位是指所述中測架(11)在所述Z導軌(10)的支撐下移動并定位于所述被測體(13)上的一個截面，且所述被測體(13)在支撐軸系(8)的支撐并帶動下旋轉一周后，所述第一傳感器(1)至第五傳感器(5)分別采集一周的測量數據的過程；

步驟1.4、所述第四傳感器(4)所在的左截面和第五傳感器(5)所在的右截面分別位于被測體(13)的第0截面和第M+1截面上，且第四傳感器(4)和第五傳感器(5)的測量方向為X方向，所述第四傳感器(4)和第五傳感器(5)在測量過程中的軸向位置固定不動；

步驟1.5、初始化J＝1；

步驟1.6、移動所述中測架(11)進入第J測位，使得所述中測架(11)上的中截面位于所述被測體(13)的第J截面上，則第J截面的軸向位置坐標為z_J＝J×d；

步驟1.7、由所述支撐軸系(8)支撐并帶動所述被測體(13)旋轉一周，使得所述第一傳感器(1)、第二傳感器(2)和第三傳感器(3)采集到所述被測體(13)的第J截面上一周的測量數據；所述第四傳感器(4)采集所述被測體(13)的第0截面上一周的測量數據；所述第五傳感器(5)采集所述被測體(13)的第M+1截面上一周的測量數據，從而完成第J測位的測量，獲得第J測位的測量數據；所述第J測位的測量數據包括：第J測位的中截面數據、第J測位的左截面數據和第J測位的右截面數據；

步驟1.8、將J+1賦值給J，并判斷J＞M是否成立，若成立，則表示完成M個測位的測量，獲得M個測位的測量數據；否則，返回步驟1.6順序執行；

步驟2、數據預處理：

步驟2.1、根據第J測位的測量數據中的中截面第一傳感器(1)、第二傳感器(2)和第三傳感器(3)所采集的數據t_m(z_J,i)，其中，J＝1,2,…,M，m表示傳感器的序號，且m＝1,2,3，i表示采樣點號，且i＝0,1,…,N-1，N表示傳感器一周采樣的點數，且采樣的角間隔為δ＝2π/N；利用三點頻域先行圓度誤差分離法可以萃取所述被測體(13)的第J截面圓形狀的p階諧波矢量R(z_J,p)，p＝0,2,3,…,N-2，其中，p為諧波階次；同時利用所述三點頻域先行圓度誤差分離法獲得所述被測體(13)的第J截面處X方向跳動分離結果的1階諧波矢量

步驟2.2、分別對第J測位的測量數據中的左截面第四傳感器(4)和右截面第五傳感器(5)所采集的數據t_m(J,i)進行離散傅里葉變換，得到p階諧波矢量T_m(J,p)＝DFT[t_m(J,i)]，其中，J＝1,2,…,M，m＝4,5，i＝0,1,…,N-1，p＝0,1,2,…,N-1，DFT是離散傅里葉變換符，并取1階諧波矢量T_m(J,1)；

步驟3、重構所述被測體(13)圓柱形狀數據r(z_J,i)，J＝1,2,…,M，i＝0,1,2,…,N-1：

步驟3.1、初始化J＝1；

步驟3.2、以式(1)獲取所述被測體(13)上第J截面圓形狀的1階諧波矢量R(z_J,1)：

式(1)中，L表示在所述被測體(13)上第0截面與第M+1截面之間的距離；

步驟3.3、根據N-1階諧波矢量R(z_J,N-1)是一階諧波矢量R(z_J,1)的共軛復數，得到所述被測體(13)上第J截面圓形狀的N-1階諧波矢量R(z_J,N-1)；

步驟3.4、利用式(2)對p＝0,1,2,3,…,N-2,N-1階諧波矢量R(z_J,p)進行離散逆傅里葉變換，得所述被測體(13)上第J截面圓形狀r(z_J,i)：

r(z_J,i)＝IDFT[R(z_J,p)]，i＝0,1,2,…,N-1 (2)

步驟3.5、將J+1賦值給J，并判斷J＞M是否成立，若成立，則表示完成被測體(13)圓柱形狀的測量數據重構，執行步驟3.6；否則，執行步驟3.2；

步驟3.6、從各個截面圓形狀的幾何中心矢量2R(z_J,1)/N，J＝1,2,…,M，擬合出被測圓柱各截面幾何中心的連線所表達的基準軸線，即中心線，從而利用所述被測體(13)上第J截面圓形狀r(z_J,i)，J＝1,2,…,M，i＝0,1,…,N-1實現所述被測體(13)的圓柱度等形狀誤差評定。