非接触式球坐标精密球度测量误差分析与补偿技术研究

发布时间：2025-04-01 02:01

　　球形零件广泛应用于精密机械、仪器仪表、航空航天设备等领域中,并且对其精度要求也越来越高,如在陀螺仪和精密轴承中,球形构件的精度直接影响整台仪器装置的工作质量。高精度球形零件的球度是评价零件的重要标准,现有的球度检测技术多以接触测量为主,对于大于半球或全球面的测量还有很多困难,难以实现高精度、高效率的过半球面面形三维检测,这限制了球体零件的广泛应用和尖端科技领域的发展。因此,深入研究高精度球度测量技术具有重要的理论意义和工程应用价值。本文针对高精度球度测量问题,提出一种非接触式球坐标测量方法,理论分析了影响球度测量精度的误差因素,建立了系统测量模型,针对主要几何误差因素提出了误差补偿方法,开展了相关实验测试研究。建立了球坐标测量系统的精确测量模型。根据球坐标测量系统测量原理和结构组成,分析了影响系统测量精度的20项几何误差;基于准刚体假设,通过齐次坐标变换,建立了包含20项几何误差因素的系统精确测量模型;在此基础上,定量分析了每项几何误差对系统测量精度的影响规律。结果表明,旋转轴几何误差和系统装配误差中的6项位移误差是影响系统球度测量精度的主要因素,同时,减小被测球偏心误差有利于提高系统球...

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 论文的选题背景及意义
    1.2 球度测量方法国内外研究现状
        1.2.1 基于圆度仪的测量方法
        1.2.2 基于三坐标测量机的测量方法
        1.2.3 基于传感器的旋转测头法
        1.2.4 干涉测量法
        1.2.5 气动测量法
    1.3 存在的主要问题以及本文的新方法
        1.3.1 现有球度测量方法存在的问题
        1.3.2 本文提出的球坐标测量方法
    1.4 本文思路和主要工作内容
第二章 球坐标测量系统误差分析及建模仿真
    2.1 系统测量原理
    2.2 几何误差分析
    2.3 数学建模
        2.3.1 齐次坐标变换矩阵
        2.3.2 球坐标测量系统测量模型
    2.4 误差仿真分析
        2.4.1 几何误差对系统测量精度的影响规律
        2.4.2 被测球偏心对“几何误差—系统测量精度”的影响规律
    2.5 本章小结
第三章 球坐标测量系统误差补偿方法
    3.1 卧式主轴回转误差补偿方法
        3.1.1 回转误差分离技术
        3.1.2 基于反向法的回转误差测量方法
        3.1.3 回转轴回转误差补偿方法
    3.2 装配误差标定方法
        3.2.1 标定模型
        3.2.2 标定原理及算法
        3.2.3 装配误差标定仿真
    3.3 本章小结
第四章 实验及分析
    4.1 卧式主轴回转误差测量实验
        4.1.1 实验步骤
        4.1.2 实验结果
    4.2 装配误差标定实验
        4.2.1 测量装置
        4.2.2 实验步骤
        4.2.3 实验结果
    4.3 球度测量实验
        4.3.1 实验步骤
        4.3.2 实验结果
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 本文工作总结
    5.2 本文的创新点和进步点
    5.3 进一步展望
致谢
参考文献
附录A 攻读硕士学位期间获得的研究成果
附录B 攻读硕士学位期间参加的学术活动



本文编号：4038769