基于误差分离的圆柱度测量系统的研究

摘要

随着计算机技术在机械制造领域内的广泛应用，精密和超精密加工技术取得了巨大的发展，同时也使工件的加工精度要求越来越高，而精密加工的精度主要是靠测量精度来保证，从而对工件的测量提出了更高要求。圆柱度的测量是需要有测量基准的，通常情况下基准误差足够小可以忽略，而对于超精密测量来说，基准误差与工件形状误差的精度具有相同的数量级，测量时无法忽略。为将工件形状误差提取出来，应用误差分离技术设计了高精度的圆柱度测量系统。
　　 课题的研究工作主要包括分析现有圆柱度测量原理和技术，探讨改进圆柱度测量系统的方法，研究误差分离技术及其在圆柱度测量系统中的应用。本文首先对误差分离技术的基本原理和研究现状进行了介绍，分析了从形状误差混合信号中提取圆柱度误差的基本方法。其次，提出了数据采集板的总体设计方案，完成相应采集系统的软硬件设计，实现了原始信号的采样、A/D转换、滤波以及存储等工作，编写了数据采集板与PC机的之间的串行通信程序。最后，编写了圆柱度误差数据处理程序，利用算法将形状误差与其它混合误差信号相分离，对分离的结果进行了评定，并利用OpenGL函数库使圆柱三维模型的原始形貌得以重构显示。
　　 通过实验，测量系统的可行性、正确性和精度要求都得到了满足，系统可以快速的完成误差数据的采集、分离、重构以及评定等，圆柱三维图形的可视化显示也得以实现。本系统提高了圆柱度的测量精度，为进行提高测量仪器的检测精度的研究提供了方便。