[發明專利]一種基于計量學的R-test標定不確定度評定方法

有效

• 申請號: 202110288834.7
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN113031514B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 江磊;丁國富;周永兵;馬術文;張劍;梁紅琴
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G05B19/401
• 分類號: G05B19/401;G06F30/17;G06F30/20
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 舒啟龍

1.一種基于計量學的R-test標定不確定度評定方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：分析標定方法影響因素并計算其標準不確定度；

步驟2：采用變參數方法計算影響因素的靈敏度系數；

采用變參數方法計算各輸入量的靈敏度系數，依次分別變化某一個輸入量，其余輸入量保持不變，觀察最后輸出量的變化情況；輸入量包括傳感器示值、傳感器球形觸頭圓度誤差、測量球半徑圓度誤差和標定點坐標誤差；

其計算傳感器1示值l₁的步驟如下：

S21定義l₁的合理變化區間為±δ，變化步長為e，步長個數為n；

S22分別計算每個步長所對應的示值l_{1_m}，m＝1,2,…,n；

S23保證其余輸入量不變，分別根據模型計算l_{1_m}對應的點C_{1_1}的坐標變化量(Δx_{1_1_m},Δy_{1_1_m},Δz_{1_1_m})；

S24分別計算出點C_{1_1}的坐標變化量均值即為傳感器1的靈敏度系數c_{l_1}；

對其余輸入量計算得到各自對應的靈敏度系數；

步驟3：利用GUM對傳感器位置標定坐標的不確定度分量進行計算；

步驟4：基于MCM實現最終標定不確定度進行評定。

2.根據權利要求1所述的一種基于計量學的R-test標定不確定度評定方法，其特征在于，在評定接觸式R-test標定不確定度時，評定模型如下：

其中，(x，y，z)是測量球的球心坐標，(x_{i_1}，y_{i_1}，z_{i_1})是傳感器位置坐標，l_i是三個傳感器讀數，R是測量球半徑，r是傳感器探測球面半徑。

3.根據權利要求1所述的一種基于計量學的R-test標定不確定度評定方法，其特征在于，所述步驟1中對影響因素標準不確定度分量的計算公式分別為：

(1)單個傳感器示值誤差為由傳感器線性度Δ_cs1、重復度Δ_cs2、分辨力Δ_cs3導致的誤差，其引入的標準不確定度u_cs計算為：

其中

(2)傳感器球形觸頭圓度誤差引入的標準不確定度分量：

定義傳感器探測球面圓度誤差為Δ_r，其引入的標準不確定分量u_cr為：

(3)測量球圓度誤差引入的標準不確定度分量：

定義測量球圓度誤差Δ_R，其引入的標準不確定分量u_cb為：

(4)標定點坐標誤差引入的標準不確定度分量：

通過數控機床的進給軸移動到標定點X、Y、Z坐標的過程中，定義由于機床進給軸定位誤差而導致點P_j的坐標誤差為Δ_xyz，其引入的標準不確定度分量u_cp為：

4.根據權利要求1所述的一種基于計量學的R-test標定不確定度評定方法，其特征在于，所述步驟3具體為：

利用GUM對傳感器位置坐標的不確定度分量計算，計算式如下：

韋爾奇-薩塔斯維特公式得到傳感器位置計算的有效自由度v_{eff_i}為：

設置信區間為p_i，按v_{eff_i}查t分布表得傳感器位置計算的包含因子k_{p_i}，得傳感器位置的擴展不確定度為：

U_i＝k_{p_i}·u_{c_i},i＝1,2,3。

5.根據權利要求1所述的一種基于計量學的R-test標定不確定度評定方法，其特征在于，所述步驟4具體為：

S41設定MCM法的試驗次數T，T取10⁶；

S42由三個傳感器位置坐標(x_{i_1}、y_{i_1}、z_{i_1}),i＝1,2,3、傳感器球形觸頭半徑r、測量球半徑R的概率分布函數PDF和傳感器讀數l_i生成T組隨機樣本值；

S43從生成的隨機數中隨機抽取樣本值并計算對應的球心坐標值；

S44重復步驟S43，分別計算得到T組球心坐標x_T、y_T、z_T模型值；

S45根據x_T、y_T、z_T模型值計算得到球心坐標估計值x、y、z以及標定方法的不確定度u(x)、u(y)、u(z)。