[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

本發明公開了一種基于計量學的R?test標定不確定度評定方法，首先針對接觸式R?test標定過程，基于其測量模型和測量原理，分析了各項影響因素及其對應的標準不確定度，采用變參數方法計算得到靈敏度系數；然后利用GUM計算傳感器位置坐標不確定分量，最后基于MCM實現最終標定不確定度評定。本發明基于接觸式R?test標定原理，對原有評定方法進行改進，從而達到提高標定評定精度的目的，在各類接觸式R?test上都泛用。

技術領域

本發明屬于數控機床誤差測量裝置測量精度評定領域，尤其涉及一種基于計量學的R-test標定不確定度評定方法。

背景技術

接觸式R-test標定不確定度評定即利用接觸式R-test對機床誤差進行測量之前，對接觸式R-test在機床上標定時的標定精度評定過程。

測量不確定度(Uncertainty of Measurement)表征合理地賦予被測量之值的分散性，是與測量結果相聯系的參數。測量不確定度越大，表示測量能力越差；反之，表示測量能力越強。根據傳播不確定度的方法不同，接觸式R-test標定不確定度評定方法主要分為測量不確定度導則(GUM)和蒙特卡洛法(MCM)。測量不確定度導則法首先需要分析主要影響因素，根據標定數學模型，標定影響因素要有傳感器讀示值誤差、傳感器球形觸頭圓度誤差、測量球圓度誤差和標定點坐標誤差，可以按照測量不確定度表示導則的B類不確定度評定方法(即基于概率均勻分布假設的評定方法)對標定的主要影響因素進行不確定度計算；蒙特卡洛方法是一種通過利用概率分布進行隨機抽樣而進行分布傳播的數值方法，根據輸入量的概率密度函數和模型得到出輸出值的估計值和標準不確定度。

考慮到接觸式R-test標定非線性模型的復雜性，傳統的單獨采用不確定度導則或者MCM方法不能精確地對標定不確定度進行評定，因此，基于現有不確定度評定方法，提出一種適合接觸式R-test標定不確定度的精確評定方法十分有必要。

發明內容

基于現有不確定度評定方法，為更加精確對接觸式R-test標定不確定度進行評定，本發明提供一種基于計量學的R-test標定不確定度評定方法。

本發明的一種基于計量學的R-test標定不確定度評定方法，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；

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。

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。

進一步的，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：