EST法测量深孔母线直线度的方案及其误差分析

EST法测量深孔母线直线度的 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 及其误差 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 EST法测量深孔母线直线度的方案及其误 差分析 第2O卷第4期北京理j二大学V0L20No4 Aug.2000 文章编号:10010645(2000)040431一吡 EST法测量深孔母线直线度的 l一(f-方案及其误差分析 侍永凯.王苫义袁涣芳 ({c面械_】于百.;学院,北京100081 1q{6}\ 摘要:根据EST的基本原理,用被删深L的内 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面取通常采用的导轨作为传感器的 转动基准通过对三点法删量结果的谋差分析,得出r其测甘结果不确定度的数学表达 式.同时指出了该方案的可}性划据及其应用条什.该方法应用简单,成本较低且具有一 定精度能有效解决工程实际巾椿孔娄零件线直线崖的测量难 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 关键词:直线度;深L 中图分类号:TB921 误差分离技术 文献标识码误差分耔于;不确定度母茂,s丁 在加工质量检测中.深孔类零件的母线直线度测量一直是…个难点.由于零件的长径比 大,L内空间狭小.使得很多传统的测量方法难以实施. 误差分离技术(EST)在测量精度及自动化程度上都具有自身的优势.其特点是检删工件 直线度时不需要高精度的标准导轨,检测导轨直线度时不需要高精度的标准芯棒,并且还可 实现误差补偿加工.但对于渫孔类零件,由于无法找到台适的传感器移动基准.EST 仍然没有 很好地得到应用. 作者以EST中的代数三点法为例.提出了.一种被测深孔的内表面作为传感器移动基准 的测量方案,并对其测量不确定度进行丫数学分析,指明该方案的可行性. 1测量原理 采用EST测量零件外表面时,大多是将传感器安装在可沿机 床导轨或测量仪器导轨移动的溜板上,测量基准是导轨平面.测量 短套类零件的内表面时,是将传感器安装在可随溜板一起移动的一 个悬臂上,如图1所示.忸对于深孔类零件的内表面测量,如果只简 单地增加悬臂的长度,就会受到悬臂因自重而产生的变形和振动的 影响.使得测量精度下降.对于此种零件的删量,应当寻找新的解决 方案. EST的测量基准即是传感器的移动轨迹.在经过数据处理之 后.测量误差可与基准误差分离开.因此不要求有高精度的实际基 收稿日期:1999—1125 基金项目:部级预研项日 作者简介:绦永凯.男,1973年生,博士生 j二什 ? 三?_,一l} :甄=]二垂亡 1短喜娄.a/件内襄面 北京理工大学第20卷 准(如机床导轨等).所以.当采用零件表面本身作为测量基准时,采用EST的测量原理未受到 任何影响. 图2浑扎母线直线度删量原理图 y2Y 基于这个原理,设i1'r如图2所示的测量机构.3个位移 传感器A,t3.C垂直并列装在移动支架上,且两两间距为L.测 量前,将3个传感器的零点调在同一条基准线上.测量时,支架 由步进电机驱动.沿深孔的轴线方向移动.每移动一个传感器 间距上.进行一次采样.得到A,B.3个测量值.此时的传感 器移动轨迹(即测量基准)由支架的两个支点决定.由代数三点 法的基本原理可知,其计算公式为 2一[_1,28,1+c1],Y一0,(1) , 一 ),B+42.S一0(2) 将边界条件YF0.S?_0代八式'1)和式(2)可得 Yl—B1一A1一y:一CA. .(3) 在式(1)(2)中.?2.S分别是被测母线和传感器移动轨迹上的采样点坐标值.如果令 7'?L—A一2B1+1,(4) 则公式(?可写成 Y|一2Y|_l,Yi2,I} (1):(2)Y1+?7'(一).f=2 由式(3)可知,T一Y2Y,所以式(5)可化为 ^一. rFkY1一?T(I,1 2三点法直线度测量误差分析 2.1直线度评定结果的误差分析 直竣度的评定方法有多种蛆两端点连线洼,最小 二乘法等,作者采用最小包容区域法评定直线度误差 用这种方法时,总可以找到"低高一低"或"高低高"3 个极点围成的区域.直线度的评定可由图3所示.y— y为两个低点坐标值.y为高点的坐标值.则直线度 误差为 (6) M一&Yh/l--kI? : 一 (y'kkl (—). (7) 将式(6)代入式(7),经化简后为 "一c卜h--k~? 3直线度定示意圈 (8) 第l期缘水等:EST法删量深扎母线直线度的方案及其误差分析 令一^k1.,j—k!k?』一i?进仃变量代换后?式(8为 z一 ?1,)?7,(J)一…'?|I c詈l:?T'詈?7一J)一 等1I?(.1.吨!,)等?J)(.4]+kI--2上}+c,一).(9) 设传感器A.B,C的测量误差均为,,则按照误差传递公式.可苒出直线度"的评定误 荠d.为 r_-——一一 ?l一iL一…一1):詈I一()(,"1)(2f2m--]J.(1.) 中1??1.由式'10)町以看m,直线度评定结果的误差取决于误差曲线的实际形状 用同样的设备和同样的方法测量不同的母线,其评定结果的不确定度是不一样的. 2.2可行性分析 般在实施删量方案之前,需要判断其测量精度能否满足要求.但由前面的分析可知, 评 定结果的不确定度叉依赖J被涮曲线的形状,而曲线的形状在}咧量之前是未知的.解决的办法 之,是'先估计}Jl的个概值.,lI此判断是否满足精度要求.为此,需将式(10)做进 步变换. <占?1一2卅:+【署I一2(nm+1).< ?+3)1詈I兰?l詈j+一 詈*…) 设7一则式(1I)转化为 d<?2d一?"一3(1一rj)+古J一7[V雨(1)十1].(12) 通过对式(12)求导可知,当一l2十1(2,?j),即?一,研一/2+1/(2?)时,式 (12)有板大值 考虑到"为警数,取"一一2(为偶数)或H2一("1)/2(n为奇数).取—12代入式 [17).可得 dJ=(?2)(,~/?+1).(13) 式中是图3中阿极低c高)之间的间距.当"足够大时,式(13)还可进一步简化为 孚:孚一,~-,/2I2--]'一扎… 显然,当"=N【?为昱采样点数)时.式(14)有最大值I2鼠.这样.利用算出的估就可粗 略判断出该方案的测量精度能占满足要求. 434北京理工大学第20卷 3结论 在对EST基本原理进行分析的基础上,提出了一种解决深孔母线直线度测量难题的新方 法,即采用被测零件的表面作为测量基准,避免了选用导轨作为基准时所带来的种种困难和弊 端.同时,通过对三点法测量不确定度的分析,导H{了其直线度评定误差的数学表达式,并且为 实际测量提供一种精度估计的简便算法. 由导出的公式可看出,用三点法进行直线度评定时的不确定度随着采样专数的增 加而 迅速增大.这也是由EST的原理造成的固有弊端.因此,当被测零件较长时.可适当 地增大传 感器的间距t减少总采样点数来满足测量精度的要求,但这时可能会使一些短周 期误差未被 发现. 参考文献: [1]秦岚,薛联,廖念钊形位误差在位测量的误差分离技术[J]宇航汁测技术.1996,16 4L5. Z2]张善钟,于瀛洁.张之江.直线度平面度测量技术Eg.北京:中国计量出版 社,1997138—139 [3l费业泰误差理论与数据处理[M.北京:机械工业出版社,1995.64--65. SchemeandErrorAnalysisofGeneratrixStraightness MeasurementforDeepHoleswithEST XUYongkai,WANGXinyi.YUANHongfang (SchoolofMechanicalEngiDeeringandAutomation,BeijingInstituteofTechnology,Beijln g100081) Abstract:AsimpleschemewithlowCOStandhighprecisi.nt.measurethe straightnessofdeepholes'generatricesWaSproposed. Basedonthe口rinciple.f ESTtthesurfaceoftheholewasadopted8Sthebaseofmeasurement,1nstead.fthe guidewayswhicharegenerallyused.Atthesametime,withtheexample.fthree— pomtmethod,themathematicalexpressionofthemeasuremerituncertaintvwa deducted,andasimplifiedwaytOjudgeitsfeasibilitywasg1ven.Thepresented schemecaneffectivelysolvetheproblemofgeneratrixstraightnessmeasurementf.r deepholes. Keywords:straightness uncerta[nty