基于最小包容区域的球度误差评定方法

针对球度误差评定方法存在原理误差或模型误差,提出了一种符合最小包容区域定义的球度误差评定方法,即将几何搜索逼近算法与基于最小包容区域法的球度误差评定的几何结构和定义结合起来的准确评定方法。对仿真数据和其他文献中的数据进行了评定。所提方法与其他方法的评定结果表明,所提方法可以准确地找到最小包容区域球的球心并给出球度误差的精确解。     

最小区域球度误差评价的弦线截交方法

最小区域球度误差评价是精密测量技术中的一个非常重要并且复杂问题。针对笛卡儿坐标系下球体形状误差评价,介绍一种利用弦线截交关系求解最小区域球度误差评价方法。通过构建笛卡儿坐标系下球度误差测量模型,提出基于一般二次曲面理论的最小二乘球心计算方法。根据最小区域球度误差模型分类,利用弦线截交关系建立起最小区域球度误差评价的2+3和3+2模型,最后通过截交几何模式产生了虚拟中心,从而准确确定球度误差评价模型的最大弦线与最大截面,达到快速精确构建模型的目的。测试数据和实例应用表明,基于弦线截交关系的最小区域球度误差评价方法具有更高的计算效率,且测量空间不受测量坐标系和零件几何形状误差的影响,并显著提高了整体评价的精度与准确性。     

评定平面度误差的几何搜索逼近算法

为了快速准确地评定机械零件的平面度误差,提出了基于几何搜索逼近的平面度误差最小区域评定算法.阐述了利用几何优化搜索算法求解平面度误差的过程和步骤,给出了数学计算公式.首先选择被测平面的3个边缘点为参考点构造辅助点、参考平面和辅助平面,然后以参考平面和辅助平面为假定理想平面,计算测量点至这些理想平面的距离极差;通过比较判断及改变参考点,构造新的辅助点、参考平面和辅助平面,最终实现平面度误差的最小区域评定.用提出的方法对一组测量数据进行了处理.结果表明,在终止搜索的条件为0.000 01 mm时,几何搜索逼近评定算法的结果分别比凸包法、计算几何法、最小二乘法、遗传算法和进化策略计算的结果减小了17.1、7.3、18.03、6.13和0.3μm.得到的数据显示该算法不仅能准确地得到最小区域解,而且计算结果有良好的稳定性,适合在平面度误差测量仪器和三坐标测量机上使用.     

高精度微球半径测量模型及圆度评定方法比较

提出了一种基于回转轴法和两点法原理的高精度微球半径测量模型，实现了基于半径变化量的微球圆度评定。建立了可以分离主轴跳动误差和计算各测量点对应半径的模型。利用团队开发的基于高精度气浮转台和两个迈克尔逊干涉仪的微球圆度测量系统，对标称直径为300μm、圆度为250 nm的红宝石球的赤道圆截面进行了扫描测量。将采用所建模型测得的微球半径与采用直径算得的半径进行对比，并通过最小区域法对所测微球圆度进行评定，结果表明：所建模型与传统直径评定方法得到的微球圆度分别为280 nm和403 nm,标准差分别为2 nm和23 nm,所建微球半径测量模型准确可靠，利用所建模型和最小区域法评定出的微球圆度更加准确可靠。所建模型可以方便准确地获得被测微球的半径，可应用于微球圆度准确评定。     

基于鞍点规划理论的圆度及球度误差最小区域法评定新解法

在形位公差的圆度和球度误差评定方法中,最小区域法是最符合国标中定义形位误差的方法之一。针对目前基于最小区域法建立的数学模型以及相应的求解方法存在局部收敛以及求解迂回等问题,建立了圆度和球度误差评定的鞍点规划模型,并基于鞍点规划理论的最小条件建立了鞍圆和鞍球面误差求解的新算法,通过简单几何分析和有限代数计算即可确定符合最小区域法评定原则的圆度、球度误差以及相应鞍圆、鞍球面的位置和参数。相比于传统优化算法,本文提出的方法避免了优化方法对初始值的依赖性,具有较高的求解稳定性。     

基于仿增量算法的圆度误差快速准确评定

提出按最小外接圆法和最小区域法评定圆度误差的仿增量算法.将工件轮廓看作一个点集,并在其中建立可以确定圆(环)的子集.若子集确定的圆(环)包容原点集,则可得到相应的圆度误差;否则每次给子集增加一个在包容区域外的点构成新子集,确定包容新子集的圆(环)并去掉其中不在圆(环)边界上的点.证明了该算法是单调收敛的.同时还提出以按最小外接圆法评定圆度误差时在包容边界上的点为最小区域法初值的新思路.该算法概念清楚、模型简单,易于在计算机上实现.几个实际零件圆度误差的评定验证了算法不仅正确,而且结果准确,耗时极少.     

对数曲线轮廓度误差几何遍历搜索评定算法

结合平面曲线轮廓度误差评定的最小条件原则及对数曲线的几何特性,提出了基于几何遍历搜索的对数曲线轮廓度误差评定算法。首先,采用最小二乘法得到最小二乘对数曲线和最小二乘误差;其次,在最小二乘对数曲线上选取两个特征点作为参考点,并在并在参考点周围按一定规则布置一系列的辅助点;然后,以两个特征点周围的辅助点两两结合构造出一系列的辅助对数曲线,并计算所有测量点到辅助对数曲线的距离极差值;通过比较和判断,最终实现对数曲线轮廓度的最小区域评定。列出了该评定技术的详细原理和步骤,实例证明,与最小二乘法相比,该算法具有极高的评定精度,适用于一些误差精度要求较高的零件或设备的轮廓度误差评定。     

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。     

基于几何优化的圆度误差评定算法

针对圆度误差的特点,提出一种基于几何优化的圆度误差评定算法。建立直角坐标采样、可同时实现圆度误差的最小区域法、最小外接圆法和最大内接圆法评定的评定模型。详细阐述利用几何优化算法求解圆度误差的过程和步骤,给出数学计算公式及计算机程序流程图。该算法不要求等间隔测量,不采用最优化及线性化方法,也无需满足小误差和小偏差假设,只需重复调用点与点之间的距离公式;其原理是以初始参考点为基准,布置一定边长的正六边形,依次以各顶点为理想圆心计算所有测点的半径值,通过比较、判断及重复设置六边形来获得相应评定方法(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。试验结果表明,该算法可以有效、正确地评定圆度误差。     

平面度误差各种评定方法的比较

介绍了平面度误差各种评定方法的原理,并对各种评定方法对同一被测平面的平面度误差评定结果及数据处理难度进行了比较。结果表明,最小二乘法的评定结果比较接近最小区域法,且数据处理简便,对测量采样点的布置无特殊要求。     

球度误差评定的网格容差确定

采用人工智能算法依照最小区域法评定球度时,终止条件存在过度迭代和迭代不足问题。依据不确定度传递公式和误差可以忽略的条件推导得:球度评定时球心坐标的不确定度小于0.47倍测量不确定度时可以忽略。逼近程度小于这个值后,继续逼近是没有意义的。通过对网格算法评定球面度中网格容差的确定验证了该结论有效性。结论作为智能评定球度时的终止条件,比传统的以迭代次数和迭代时间、适应度限作为结束条件更为科学、合理。     

一种直角坐标系下圆度误差最小区域评价实现方法

针对直角坐标系下圆周截面形状误差评价,介绍了一种圆柱体截面圆度误差的测量与评定方法.建立了基于直角坐标系下的最小区域圆度误差三维评测模型,得到利用弦线截交关系快速评价圆度误差的方法.通过多次截交产生的虚拟中心定位,可以准确确定评价点的位置,达到了快速、精确利用最小外接球法评价球度误差的目的.通过分析表明,该方法计算效率...     

空间任意位置椭球面最小区域拟合及误差评定方法

结合椭球面的几何特性,提出了采用几何优化逼近搜索的方法实现空间任意位置椭球面最小区域评定和拟合的方法。首先,在测量点包容的范围内取两点作为被拟合椭球面的两个焦点,并以这两个焦点为基准点、以一定边长创建正方体、以正方体顶点构造一系列的辅助焦点;然后以辅助焦点为被拟合抛物面的焦点构造一系列的辅助椭球面,计算测量点相对于这些辅助抛物面的距离极差;通过比较、判定和重新设定基准点和辅助点来逐步搜索理想焦点,实现被测椭球面的最小区域拟合,得到被测椭球面的最小区域误差。阐述了搜索原理和具体步骤,算例表明该方法收敛速度快,可以得到全局最优解,可以有效、精确地评定椭球面形状误差,实现被测椭球面的最小区域拟合。     

基于遗传算法的圆度公差评定法与采用最小二乘法评定的比较

根据提出的计算模型,对基于遗传算法的圆度误差评定和传统上采用最小二乘法的评定算法进行了比较分析,根据方法本身的特点和计算结果,分析了二者的不同点以及在工程应用中的适用场合.所构造的模型包括边界控制点和区域随机点,其中边界控制点模拟了由圆度误差最小区域条件所定义的最大内切圆和最小外切圆,而区域随机点模拟了实际情况下测试点的随机性和不确定性.计算结果表明基于遗传算法的圆度评定法精度较高,优于基于最小二乘法的评定算法.     

平面度误差评定的快速精确算法研究

根据最小二乘法、基于遗传算法的平面度误差评定方法以及最小包容区域法的算法特点,提出一种可以快速、精确评定平面度误差的算法。该算法解决了初始参数寻优范围大,影响计算效率的问题,是一种可兼顾计算速度与精确性的平面度误差评定方法。     

三维空间中圆度误差的评定研究

为解决三维空间中圆度误差的精确评定问题,针对三坐标测量机检测圆度误差时因存在测量误差而使各实际测点不是精确地位于同一理想截平面上的特点,根据计算几何学和误差理论,提出了基于空间测点集算术平均中心点的最小二乘平面拟合方法,推导了其数学模型;并对国家标准中圆度误差评定的最小外接圆法、最大内接圆法和最小区域圆法进行了三维扩展;还对前两种方法作了改进,建立了此3种方法的数学模型和算法流程。最后的数字实验表明:以上3种算法是有效的。     

基于三坐标测量机的大口径球面拟合测量方法

在球面检测中,对大口径球面的测量和评价缺乏有效的手段。本文提出利用三坐标测量机获得被测球面面型的坐标数据,用最小二乘法对这些数据进行拟合,得到被测球面的几何参数。在最小二乘法的拟合过程中,提出通过改变目标函数将拟合计算转化为求解广义特征向量以获得较好的拟合效果并简化计算过程,客观地反映大口径球面的实际参数。借鉴圆度、圆柱度误差的评定建立球度误差以反映被测球面的形状误差。     

双曲线轮廓度误差几何遍历搜索评定算法

结合平面曲线轮廓度误差评定的最小条件原则及双曲线的几何特性,提出了基于几何遍历搜索的平面任意位置双曲线轮廓度误差评定算法。首先,依据最小二乘法得到测量数据的最小二乘双曲线方程和两个焦点坐标。其次,在两焦点周围按一定规则布置一系列的辅助点并构造出一系列辅助双曲线。然后,计算出所有测量点到辅助双曲线距离的极差值。经过比较和判断,最终实现双曲线轮廓度的最小区域评定。     

基于改进遗传算法的圆度误差评定

提出了一种应用遗传算法计算满足最小区域法的圆度误差的新思路,并对传统的遗传算法提出了一些改进,理论上可以获得全局最优解。仿真结果表明,该方法可以在变量的全局范围内有效、正确的评价圆度误差。     

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。