[發明專利]一種圓度誤差評定算法

有效

• 申請號: 201810604645.4
• 申請日: 2018-06-13
• 公開（公告）號: CN108871256B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 王杰;劉曉軍;雷自力;王宇
• 申請（專利權）人: 襄陽愛默思智能檢測裝備有限公司
• 主分類號: G01B21/20
• 分類號: G01B21/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于測量工具技術領域，特指一種用于圓度誤差評定的算法。所述算法以回轉體工件截面最小二乘圓心為參考點，以一定數值（如截面的最小二乘圓度誤差或者估計的圓度誤差值）為邊長構造一正多邊形，依次以正多邊形多個頂點為圓心，依次計算各頂點到所有測量點的半徑值，并找出每一個頂點為圓心時的最大半徑、最小半徑以及半徑的極差值，依據圓度誤差的評定算法的定義（最小區域法、最小外接圓法、最大內接圓法）確定相對應的圓心坐標點，從而得到要求的圓度誤差。該方法原理簡單，易于實現，通用性強，并很容易地安裝到圓度儀、三坐標測量機和其它帶有計算機的圓度精密測量儀器上，并能夠滿足圓度誤差的精確評定，并可在實際工程中應用于其他形位誤差的評定。

技術領域

本發明屬于測量工具技術領域，更具體地，涉及一種用于圓度誤差評定的算法。

背景技術

圓度誤差是實際被測圓對理想圓的允許變動量，用于限制回轉軸徑向截面(即垂直于軸線的截面)的形狀誤差，圓度誤差值根據從一特定圓心算起，以包容被測輪廓兩同心圓的最大和最小半徑差來確定。目前圓度誤差的評定算法有四種：最小二乘法、最小區域法、最小外接圓法和最大內接圓法。最小二乘法因其理論成熟、算法簡便易行等優點，應用最為普遍，但其不滿足最小條件的圓度誤差評定準則，且圓度誤差評定的最小二乘法屬非線性問題，在線性化過程中對測量的數據采集提出了一些附加條件，這給實際測量帶來了不便，與最小二乘法不同，最小外接圓法、最大內接圓法和最小區域法評定圓度誤差不能以簡單的數學模型表示，也沒有固定的解析式，但可以使用特殊的算法得出圓度誤差結果。國內外學者對圓度誤差的評定問題提出過多種算法，這些算法的核心是以被測圓輪廓的最小二乘圓心為起始點，以半徑或者半徑差作為優化目標，采用各種有效的優化算法尋找符合定義的包容圓圓心，如常用的移心算法、遺傳算法、仿增量算法、逐步二次規劃、網格搜索算法和計算幾何算法等。在其優化過程中，每計算一步都需要重新選擇步長和確定下一步的移心方向，算法較繁瑣，且不直觀，特別是當測量點數比較多時，求解圓度誤差值就更為復雜。

因此，本發明以圓度誤差評定為研究對象，提出了一種采用正多邊形搜索的圓度誤差評定的算法，對于圓度誤差的評定工作具有重要意義。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種圓度誤差的評定算法，其目的在于，通過以回轉體工件截面最小二乘圓心為參考點，以一定數值(如截面的最小二乘圓度誤差或者估計的圓度誤差值)為邊長構造一正多邊形，依次以正多邊形多個頂點為圓心，依次計算各頂點到所有測量點的半徑值，并找出每一個頂點為圓心時的最大半徑、最小半徑以及半徑的極差值，依據圓度誤差的評定算法的定義(最小區域法、最小外接圓法、最大內接圓法)確定相對應的圓心坐標點，從而得到要求的圓度誤差。該方法原理簡單，易于實現，通用性強。依據該算法設計出的圓度誤差評定軟件可以很容易地安裝到圓度儀、三坐標測量機和其它帶有計算機的圓度精密測量儀器上，并能夠滿足圓度誤差的精確評定，并可在實際工程中應用于其他形位誤差的評定。

為實現上述目的，本發明提供一種圓度誤差評定的算法，包括：第一步，用最小二乘法計算出被測回轉體截面輪廓的最小二乘圓心坐標及最小二乘圓度誤差；

第二步，以最小二乘圓心坐標為參考點，以最小二乘法評定的圓度誤差(或者估計的圓度誤差值)為邊長構造正多邊形及其各頂點；

第三步，以各頂點為圓心，計算到所有測點的半徑值并找出此時的最大半徑、最小半徑和半徑的極差值；

第四步，比較所有的最大半徑,其中最小者為被測圓輪廓的最小外接圓半徑和所對應頂點即為最小外接圓圓心，依據最小外接圓法評定定義即可得到最小外接圓法圓度誤差值；

比較所有的最小半徑,其中最大者為被測圓輪廓的最大內接圓半徑和所對應頂點即為最大內接圓圓心，則依據最大內接圓法評定定義即可得到最大內接圓法圓度誤差值；

比較所有的半徑極差值最小值，其中最小者即為包容被測圓輪廓的最小區域和所對應頂點即為最小區域圓圓心，即可得到最小區域法圓度誤差值。