改变测量条件对圆度误差的影响

回转类零件作为制造业中的关键零件,应用非常广泛,其加工（如轴类零件的加工）精度和参数监测（如平面磨床砂轮尺寸实时监测）精度要求较高,必须通过使用高效的检测方法对回转体的参数进行精密检测,才能保证生产效率的提高。本文采用光学非接触精密测量方法,实现了对回转体零件圆度误差的快速测量与评价。该方法应用于回转体零件的生产质量检测,极大地提高了回转体圆度误差测量的检测效率、准确率和可靠性。     

壳体类内孔圆度和圆柱度量规的设计

回转体形状的外表面圆度或圆柱度误差一般使用两点法或三点法等近似检测方法，对大件壳体上具有回转体形状的内表面的圆度或圆柱度误差就无法检测了。而壳体上的孔系通常是轴承件的安装孔，该孔系形状误差的大小直接影响着装配部件的质量和工作性能。能否便捷逼真地检测壳体上内孔的圆度或圆柱度误差？这是摆在检测人员面前的一个课题。     

未知相对位置条件下回转体厚度的双激光检测

为了实现对大型空心回转体厚度的测量,提出了一种基于双激光位移传感器的非接触扫描检测方法。在回转体与双激光位移传感器相对位置未知的条件下,分析了由回转体安装偏心以及传感器光轴与原点不共线时所引入的测量误差,建立了双传感器信号与被测位置厚度之间的数学模型。并借助于相关理论相位差计算法、牛顿迭代法以及循环平移方法,将实际厚度值从传感器信号中提取出来。对回转体厚度检测算法的仿真实验表明,当检测信号中干扰分量的幅值不大于0.3mm时,算法检测厚度的相对误差总体保持在0.5%以内,并将此作为调整旋转台转速的依据。分析实验测量数据发现,两路信号的最大相对平移量为4;通过对数据进行偏心补偿以及平移,本厚度检测算法的测量重复性误差不大于0.05mm,可以实现在随机位置状态下对回转体厚度的高精度检测。     

回转体零件装配同轴度误差的激光在线测量研究

给出了回转体零件同轴度误差的激光在线测量方案,应用激光位移传感技术实现了非接触、高精度的测点采集.同时,提出了传感器的空间布置和测试方案,基于该方案提出了同轴度误差的测量算法.实测结果表明,系统测量精度可达0.02 mm.     

回转零件表面形状测量仪研制

介绍了回转体零件表面测量仪的研究开发,采用激光光栅技术、测量信号采样细分以及计算机应用技术,实现了对孔轴零件表面的圆度和圆柱度误差的测量。     

基于经验模态分解方法的圆度误差评定方法研究

针对圆度误差测量过程中因干扰信号影响估计精度的问题,提出基于经验模态分解的圆度误差评定方法。圆度误差测量数据包含多种信号成分,其中圆度误差信息只包含于表面形状误差信号,表面粗糙度误差信号、表面波纹度信号及噪声信号为干扰成分。利用具有数据自适应性的经验模态分解对圆度测量信号进行分解,实现各类信号成分分离;采用信号波数作为各信号成分的分离指标,实现形状误差信号提取,并利用其估计结构圆度误差。通过数值仿真和实例分析验证方法的有效性。     

基于小波变换方法的非接触圆度误差检测

针对圆度误差非接触检测过程中噪声对原始信号产生干扰的问题,提出采用小波变换进行信号降噪处理;讨论了小波理论中的快速变换算法及阈值降噪法的基本原理和处理实测信号的具体步骤;分析了基于小波变换的最小二乘圆法评定圆度误差的算法,并推导了其理论模型;运用Matlab小波工具箱通过实验说明了小波分析处理圆度误差的方法和效果。     

多测头圆度估计的PCA误差分离方法

针对多测头圆度估计过程中因干扰信号影响估计精度的问题,提出基于主成分分析的圆度误差分离方法。圆度误差测量数据包含多种信号成分,其中圆度误差信息只包含于表面形状误差信号中,主轴回转误差及噪声信号为干扰成分。利用主成分分析方法对圆度测量信号进行分解,实现多测头数据融合并实现各类信号成分分离;采用信号波数作为各信号成分的分离指标,实现形状误差信号提取,并利用其估计结构圆度误差。通过数值仿真分析验证方法的有效性。     

基于正多边形搜索算法的圆度误差评定

针对求解圆度误差计算复杂的问题,采用正多边形搜索算法进行圆度误差评定,并详细论述了该圆度误差评定方法的原理和计算步骤。该方法先以被评定圆的最小二乘圆圆心为中心,设置一定边长的正多边形,再分别以各正多边形顶点为圆心,计算被评定圆各测量点的半径值。通过多次比较、判断和设置正多边形,获得符合相关标准规定的圆度误差值。仿真和实验结果表明,提出的基于正多边形搜索算法的圆度误差评定方法能实现圆度误差的精确评定。     

基于几何动态模型的圆度误差分离模拟

针对精密加工过程中影响圆度误差分离精度的问题,提出了一种基于几何动态模型的圆度误差分离模拟方法。在主轴空间运动规律的基础上,通过回转体轴心的自转和公转关系建立工件截面的几何模拟动态模型。结合三点法圆度误差分离技术实现了动态条件下的圆度误差准确表示,并分析研究了传感器安装角度与干扰误差对圆度误差分离精度的影响。数值实验分析表明,建立的几何模型分析有利于研究回转加工中圆度误差分离结果的正确性,达到了提高误差分离精度及抑制误差对加工精度影响的目的。     

基于耦合源误差分析的转子振动信号识别方法

转子振动信号实时监测是保障旋转机械健康运行的关键,转子圆度误差和电涡流位移传感器误差的耦合源误差在以往的研究和振动监测中很少考虑,使得转子振动信号有一定的失真,甚至会引起误判。以实际转子为例,提出了圆度误差测量表达式;测量和分析了两种常用电涡流位移传感器的误差,利用傅里叶拟合方法构建了圆度误差和电涡流位移传感器耦合源误差表达式,建立了耦合源误差与转子振动信号之间的映射关系。提出了点-点法、平均值法与最大值法3种转子振动信号识别方法,3种方法都能有效识别转子振动信号,其中点-点法最精确,识别误差占比约20%;平均值法计算简便,识别误差占比约10%;最大值法偏保守,但可有效避免误判,识别误差占比约32%。     

最小条件下圆度误差计算

建立了最小条件下圆度误差的计算公式,提出了圆度误差快速计算的方法,并运用Visual Basic 6.0编写了相应的软件。运行实例表明,该软件可以很好对圆度误差进行计算,具有一定的实用价值。     

Roundness error evaluation algorithm based on polar coordinate transform

A new method for roundness error evaluation using polar coordinate system, named as polar coordinate transform algorithm (PCTA), was presented in this paper. The algorithm first allocates a circular region around the least square circle center following certain rules, then calculates the polar radius for all measured points by translating polar coordinate system to each point in the region in turn, and finally obtains minimum circumscribed center point, maximum inscribed center point and minimum zone center point from comparing each polar radius relative to each polar coordinate system. With accurate center point, the algorithm could give more accurate roundness evaluation. In the paper, the process of PCTA was described in detail including the algorithm formula and flowchart. Theoretical calculation and testing results show that PCTA can evaluate roundness error effectually and accurately.     

基于误差转换及图像域的圆度评定方法

针对工程应用中圆度误差评定方法存在理论深奥、计算复杂、检测效率低且不适用于大容量采样点的问题,提出了一种基于误差转换及图像域的圆度误差评定方法。该方法首先将图像域测量得到的原始圆度误差进行转换,使其满足误差评定的要求;然后以最小二乘圆为起始圆,寻求半径或半径差的“极大中的极小”,通过对最小二乘圆进行小尺度平移,并用遗传算法得到该平移规划坐标,从而获得平移后的理想圆并求得圆度误差值;最后对某型号零件进行试验,试验结果与用三坐标测量得到的结果相吻合,表明该方法可以有效、正确地进行圆度误差的评定。     

圆度误差的网格搜索算法

本文提出了一种新的圆度误差评定方法—网格搜索算法,详细论述了该算法求解圆度误差的原理和步骤。该算法不采用最优化及线性化方法,其原理是在最小二乘圆心周围按一定规则布置一系列的网格点,依次以各网格点为理想圆心计算所有测点的半径值,按照圆度误差的定义即可获得相应评定方法(最小区域圆法、最小外接圆法和最大内接圆法)的圆度误差值。试验及仿真结果表明,网格搜索算法可以有效、正确地评定圆度误差。     

基于最大内接圆法的圆度误差测量实现方法

介绍了一种在直角坐标系下利用最大内接圆法评价圆度误差的方法,建立了圆度测量模型。针对圆度误差最大内接圆评价,提出了一种最大内接圆心搜索方法,达到了快速、精确评价的目的,实现了在直角坐标系下三坐标测量机对圆度误差的最大内接圆法评价。     

基于蒙特卡罗方法的圆度测量不确定度评定

利用蒙特卡罗方法对圆度测量的不确定度进行评定。首先,根据最小二乘法得到圆度的误差模型;然后采用蒙特卡罗仿真方法对测量值进行模拟仿真,从而得到圆度误差的不确定度;最后将评定结果与传统评定方法的结果进行比较。结果表明该方法是可行的,且计算更为简便。     

圆柱滚子轴承旋转精度数值计算及试验研究

针对圆柱滚子轴承旋转精度,提出了轴承外圈径向跳动数值计算方法,并对外圈滚道形状误差进行了试验研究。根据轴承元件运动及几何关系,建立了轴承外圈径向跳动数值计算模型,分析了外圈滚道圆度误差幅值、圆度误差阶次、滚子个数以及径向游隙对轴承旋转精度的影响规律,并验证了模型的正确性。分析结果表明,外圈滚道圆度误差幅值对轴承旋转精度影响较大;当轴承外圈圆度误差阶次与滚子个数满足特定关系时,轴承旋转精度显著降低;对于外圈滚道圆度误差波形变化较剧烈的圆柱滚子轴承,滚子个数对其旋转精度影响较大。对轴承外圈滚道圆度误差试验研究结果表明,外圈滚道圆度误差服从正态分布;轴承外圈滚道圆度误差幅值随圆度误差阶次呈指数曲线变化;获得了外圈径向跳动与外圈滚道谐波分布参数的函数关系式,可用于外圈径向跳动的预测。     

小波变换技术在圆度误差检测中的应用

针对圆度误差非接触检测过程中原始信号包含多频率成分的特点,提出采用小波变换进行信号的滤波处理。介绍了小波理论及快速变换算法的基本原理,讨论了运用小波变换分析处理实测信号的具体步骤。推导了基于小波变换的最小二乘圆法评定圆度误差的理论模型。并通过实验说明了小波变换处理圆度误差的方法和效果。     

圆柱度的三点法测量技术

本文针对圆柱度误差的精密测量,提出了一种可分离截面圆度误差、截面半径差和截面最小二乘圆心初始位置并重构出被测圆柱形貌的方法,即三点法圆柱度误差分离与重构技术。据此方法,只要拾取3个传感器在各测量截面上的输出信号,就可以获得各截面上的测点在绝对坐标系内的位置,实现圆柱度的精密测量。同时还可以得到回转轴的纯回转运动误差和测量架的直行运动误差。