时域与频域三点法直线度EST的对比研究

＠张镭＠金嘉琦＠张玉￥东北大学￥沈阳工业大学１引言八十年代后,日本学者恒野羲昭和中国学者洪迈生等分别提出了频域和时域三点法直线度误差分离技术（ＥＳＴ—ＥｒｏｒＳｅｐａｒａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）［１～２］。此后的研究,主要侧重于方法的改进和应用。本文...     

时域三点法测量直线度信息高精度获取方法研究

常规时域三点法在直线度误差测量中会把零位和随机误差的影响迭代放大,使得直线度重构曲线失真,无法得到正确的直线度误差。通过对常规时域三点法数据处理误差放大机理进行研究,提出了基于比较消除法的误差等效均化的处理办法,并利用仿真和实验证实了其有效性和实用性。优化了时域三点法的直线度测量,使得直线度信息高精度获取成为可能。     

基于频域--时域的机床直行部件运动误差在线测量

提出了以频域三点法求得的直线度误差为递推叠代初值的精确时域两点法测量机床直行部件运动误差的新方法。频域三点法所使用的测量数据是通过把传感器拾取的原始数据做对称延拓预处理后得到的，这样就可以避免经典频域三点法测量直线度误差时，由于直线度误差的非周期性、非封闭性以及端点不连续而引起的高阶谐波分量失真边缘效应。同时，利用现代控制理论分析了经典频域三点法的谐波抑制特性。并通过实验验证了该方法的正确性。     

大尺寸长轴二维直线度测量方法研究

针对大尺寸长轴的特点,采用二维测头相互补偿的机理,提出了一种基于时域三点法的二维直线度测量方法。使用二维测头对长轴水平和竖直两维方向上的轴线进行直线度测量,既消除了导轨平移误差和竖直偏摆误差,又补偿了测头由于溜板水平偏转而脱离长轴母线时引起的误差。仿真和实验证实了二维直线度测量方法的有效性。     

传感器调零误差对直线误差分离的影响规律及其确定方法分析

分析了多点法直线 EST中传感器初始调零误差对直线误差分离结果的影响 ,指出不同方法的影响规律不同 :时域三点法中调零误差使直线形状误差按抛物线规律呈非线性增大 ,对直线误差评定产生很大影响 ;时域二点法中调零误差使直线形状误差线性增大 ,但对评定无影响 ;频域三点法的直线误差则不受调零误差的影响。提出了通过构造软基准来确定调零误差的两种方法 :时域频域结合法和对称反转配置法 ,可以克服常规方法的局限性     

机床主轴运动误差的在线高精度测量

常规时域三点法误差分离技术可以在线测量机床主轴的回转运动误差，但初值问题是影响测量精确程度的主要因素。为此，作者提出了先使用频域法确定表面形状误差的误差初值，然后用时域三点法测量数控机床主轴运动误差的新方法。该方法有效地解决了限制时域三点法应用的初值问题，实验证实了该方法的正确性。     

机床主轴运动误差的在线高精度测量

初值问题是影响时域三点法测量机床主轴回转运动误差的主要因素。为此 ,提出先用频域法确定圆度误差的误差初值 ,然后用时域三点法测量数控机床主轴运动误差的新方法并实证该方法的正确     

评定直线度误差数据处理方法的分析与比较

用基础的测量方法和数据处理方法对直线度误差进行评定。测量方法采用水平仪的节距法。数据处理方法采用两端点连线法、最小二乘法、最小区域法。每一种方法都分别用计算法和作图法评定直线度误差。采用不同的方法对同一组数据评定直线度误差,其结果不尽相同,并对其精度进行比较,从而得出应用这三种方法评定直线度误差的差别。     

时域两点法误差分离技术的精度分析

为了寻找时域两点法误差分离技术中所包含的原理误差与其规律和特性。建立了进行误差分离的零件模型,通过对不同影响因素的分析找到了两点法误差分离技术所含原理误差及其规律和特性。使用两点法误差分离技术和圆度测量仪同一零件进行测量比对,发现仿真结果和实验结果相符。并由此得出结论:当转轴不存在偏心误差时,随着安装角度在理论安装角度处增大或减小,分离误差会增大;当转轴存在偏心误差时,对置安装传感器两点法分离结果的误差最小;采样点数N每扩大一倍,相应分离结果的绝对误差值的比值越来越接近于2。     

直线度误差组合分离方法及其误差分析

在分析了精密和超精密加工技术的发展对直线度误差分离技术所提出的新要求的基础上,介绍了为满足这些要求而发展的时域逐次两点法、三点法、精密逐次三点法、广义两点法以及频域方法,从数据融合和信息提取角度解释了方法的发展趋势,并提出了n阶误差分离模型。同时结合对这些方法的误差分析,提出了一种三次数据融合的时域直线度误差组合分离方法。这种方法以两点法为主,结合了广义两点法和时域三点法,使用三点法分离出的摆角补偿两点法的分离结果,使用广义两点法提供各组两点法分离结果之间的相对位置关系。提高了测量精度,对传感器的初始对准没有严格要求,避免了传感器初始对准误差的非线性累积和两点法中的摆角误差,可以满足超精密直线度测量的要求。     

直线度误差评定方法简述

本文简要叙述了用两端点法、最小二乘法和最小区域法来评定平面内直线度误差的求解方法和步骤。     

基于时间飞行法的轴线直线度误差测量

在轴类机械零件加工过程中,对于轴线直线度的适时准确快速测量能够提高加工成品率,减少材料浪费。介绍了基于时间飞行法的轴类零件轴线直线度误差测量系统能够快速获取轴线零件表面点云数据,然后采用最小二乘法方便地对点云进行拟合和理论轴线计算,从而快速得出直线度误差。经过实验验证,该方案有很好的精度和重复性。     

基于三点法的拟人化研磨测量仪器设计

针对目前国内尚无快速、经济、有效的模仿手工研磨抛光操作的大尺寸平面自动化研磨直线度检测的现状,通过对测量对象的深入研究,提出了基于三点法的直线度测量方法,在此基础上确定了测具的结构参数和LES1型位移传感器,选用Atmega16单片机应用于捕捉脉冲信号的传感系统,完成了测量仪器的设计和制造。研究结果表明,该测量仪器能够满足自动加工中对直线度测量精度的要求,为挤出平模头自动化研磨技术提供了一种可以选用的测量仪器。并且,此设计方案已经得到应用。     

四点法测量圆柱度误差的仿真与优化

本文针对企业生产一线测量机械零件圆柱度误差的现状,提出了用四点法测量呈棱圆型的机械零件的圆柱度误差的新方法,借助工程软件pro/Engineer的仿真优化模块,对测量棱圆型的圆柱度误差的四点法进行了仿真和优化,得出了圆柱度误差的棱圆数n、V型块的最佳夹角和测量放大比之间的关系,并将四点法与偏角三点法测量圆柱度误差进行了对比,仿真优化研究的结果表明,四点法测量机械零件的圆柱度误差具有灵敏度高,且优化的结果减弱了对圆柱度误差棱圆数奇偶性的敏感。     

评定直线度误差的最小二乘法与最小包容区域法精度之比较

介绍了直线度误差评定的最小二乘法和最小包容区域法的算法模型与实现方法。在三坐标测量机上对八种不同被测直线进行了采样点坐标数据提取,分别用最小二乘法和最小包容区域法的基于搜索逼近-逐次旋转逼近法进行了给定平面内直线度误差的评定。结果表明:最小二乘法的评定结果与最小包容区域法的基于搜索逼近-逐次旋转逼近法的评定结果完全一致,即直线度误差的最小二乘法评定结果符合最小条件。     

圆度误差分离的三点法及其演化形式与精度分析

论述了圆度误差分离的三点法及其演化形式一二点法和四点法的基本原理,并对它们各自特点和测量精度进行了分析、讨论。指出应针对具体情况选择适当的圆度误差分离方法。     

三点连环测量法

对于窄长的精密表面,如平尺、正弦尺等工作表面的直线度误差,常用平晶以干涉法测量。当有大平晶时可以一次测量。没有大干晶时可以用分段法测量(见图)。测量时,根据平晶的直径将被测表面等分成若干段,每段以平晶两端点为零,测出此范围内的局部直线度误差值作为中同一点的读     

三点法圆度测量精度分析

详细分析了三点法中测头的读数及角位置误差对圆度测量精度的影响。从三点法的原理出发,根据误差理论,推导了测头及位置误差在圆度测量过程中的误差传播关系式。结果表明：三点法圆度测量结果失真的根本原因在于三个测头间的夹角选择不当,使测头读数误差在某些谐波上被大大放大。为提高三点法圆度测量精度,必须恰当选择三个测头间的夹角,以使读数误差对圆度各次谐波测量结果的影响都较小。     

用激光三点法进行深孔轴直线测量

深孔轴线直线度检测是全国性难题,文章构建了深孔直线度检测模型,首次提出"激光三点法",并设计了一种基于该方法的孔轴线直线度非接触式检测装置,介绍了装置核心部件的工作原理,分析了装置检测姿态,得到了任意孔截面的圆心空间坐标关于三个激光探头所测距离和光栅角度传感器所测转角的矩阵关系式,可准确得到深孔轴线对理想轴线的偏斜。装置具有自适应性,为非接触式检测,可全程动态检测并实时反映深孔轴线直线度水平。     

评定直线度误差的最小二乘法

直线度误差的评定方法,根据评定基准线的不同,可以分为包容线法、两端点连线法和最小二乘法。包容线法和两端点连线法计算导轨直线度误差,《机械制造》1982年第4期“床身导轨精度的计算”一文已作介绍、本文介绍最小二乘法计算直线度误差。把误差曲线的一元回归直线作为直线度的评定基准线,作图计算直线度的方法,由于回归直线的回归系数是用最小二乘法计算的,故此法称之为最小二乘法。一、原理按回归分析方法,我们用一元回归直线作为误差的评定基准线。其方程为: y=ax+b(1)式中回归系数a、b通常用最小二乘法来计算。设在测量长度每一档x_i上,对应着直线度误差实