[发明专利]一种大型高速回转装备圆柱轮廓测量模型

说明书

本发明公开了一种基于多偏置误差的大型高速回转装备圆柱轮廓测量模型。所述测量模型包括七个偏置误差分量，分别是偏心误差(α,e)，几何轴线倾斜误差γ，传感器测头偏移误差d_j(j＝1,2,…,p,p为采样截面数)，传感器测球半径r，传感器测头支杆倾斜误差水平导轨轴线倾斜误差w和竖直导轨轴线倾斜误差φ，圆柱轮廓不同高度截面处的测量模型。误差源在圆柱轮廓测量中均会产生较大影响，使得现有模型无法满足当前对大型高速回转装备圆柱轮廓精密测量的精度要求。

技术领域

本发明属于表面形状测量技术领域；具体涉及一种基于多偏置误差的大型高速回转装备圆柱轮廓测量模型。

背景技术

圆柱度误差是反映回转类零件表面形状的核心技术指标。随着精密工程技术和航空航天技术的发展，回转类零件圆柱度误差的精度要求越来越高，如某型号航空发动机低压涡轮轴的圆柱度误差要求在5μm以内；尽管测量仪器具有较高的精度，但各系统误差的绝对存在对回转类零件表面形状的测量产生很大影响，因此应该研究大型高速回转装备测量系统可能存在的偏置误差源，通过“软技术”进一步提升回转类零件的测量精度。

目前国内外对圆柱轮廓测量的研究主要集中于被测试件的整体偏心误差及其几何轴线相对于测量回转轴线不重合而造成的倾斜误差，Murthy最先提出了双参数圆柱轮廓测量模型，将被测试件倾斜误差对偏心的二次影响考虑到模型中。Whitehouse在圆柱轮廓测量时分析了竖直导轨误差的影响机理，考虑其在测量方向上的线性误差并加以补偿。黄景志在圆轮廓测量中注意到当传感器测量方向不通过仪器回转中心时会造成较大测量误差，建立了考虑偏心误差和传感器测头偏移误差的双参数圆轮廓测量模型；此后，一些学者也开展了对其他偏置误差源如传感器测球半径等的研究，建立了相应的模型。

但是，目前研究大多针对二维圆轮廓的测量，圆轮廓测量模型已经非常成熟，对于三维圆柱轮廓测量模型的研究还比较薄弱，如被测试件几何轴线倾斜不仅会引起测量的二次偏心，还会使被测截面轮廓发生椭圆化；竖直导轨倾斜除直接对轮廓测量产生影响外，还会影响传感器测头偏移误差；此外，一些新的误差源还未被研究，如水平导轨轴线无法保证与水平基准完全平行，传感器测球支杆轴线无法保证与竖直基准完全平行等，这些误差源在圆柱轮廓测量中均会产生较大影响，使得现有模型无法满足当前对大型高速回转装备圆柱轮廓精密测量的精度要求。因此建立一种基于多偏置误差的大型高速回转装备圆柱轮廓测量模型十分迫切。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的问题，提出一种基于多偏置误差的大型高速回转装备圆柱轮廓测量模型，该测量模型同时考虑被测试件整体偏心误差、几何轴线与转台回转轴线不重合造成的倾斜误差、传感器测头偏移误差、传感器测球半径、传感器测球支杆倾斜误差、水平导轨倾斜误差和竖直导轨倾斜误差七个偏置误差分量，能够完整准确的反映测量系统中各偏置误差对圆柱轮廓测量的影响，得到被测试件的真实表面形状参数，达到提高大型高速回转装备圆柱轮廓超精密测量精度的目的。

本发明通过以下技术方案实现：

一种基于多偏置误差的大型高速回转装备圆柱轮廓测量模型，所述测量模型包括七个偏置误差分量，分别是偏心误差(α,e)即被测试件基面中心与转台回转中心的偏差量，几何轴线倾斜误差γ，传感器测头偏移误差d_j(j＝1,2,…,p,p为采样截面数)，传感器测球半径r，传感器测头支杆倾斜误差水平导轨轴线倾斜误差w和竖直导轨轴线倾斜误差φ，圆柱轮廓不同高度截面处的测量模型为：