CMM尺寸测量不确定度模型与评定方法

发布时间：2017-07-28 17:27

  本文关键词：CMM尺寸测量不确定度模型与评定方法

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【摘要】：三坐标测量机(CMM)由于其测量任务的多样性和误差的复杂性,使得合理评定测量结果的不确定度非常困难,限制了测量机的应用,面向任务的不确定度评定已成为坐标测量机应用中亟待解决的难题。论文以CMM尺寸测量为对象,针对CMM面向任务的不确定度分析、不确定度模型、不确定度估计方法等问题进行了较为系统深入的研究。主要研究工作和创新点如下：(1)系统研究了测量不确定度分析方法。指出通常的误差源分析方法不适合CMM面向任务的不确定度分析,提出了一种基于测量系统量值特性的不确定度分析法,该方法将测量系统统计分析与不确定度分析融为一体,使不确定度分析简单有效,且更具可操作性,适用于各种测量模型、测量方法和测量仪器,对测量不确定度的应用和推广具有重要意义。(2)建立了CMM面向任务的不确定度模型。给出了具体的不确定度透明箱和黑箱建模方法,提出了一种简单实用的虚拟坐标测量机评定方法(SVCMM)。分析了基于测量模型的不确定度透明箱模型的适用性和局限性,重点研究了基于量值特性的不确定度黑箱模型在CMM面向任务不确定度评定中的应用。(3)系统研究不确定度估计方法,比较了灵敏度分析方法、蒙特卡罗方法(MCM)及SVCMM三种方法的适用性,提出了采用量值特性不确定度分析法、不确定度黑箱模型、MCM随机仿真与统计参数估计的优化组合,进行CMM面向任务的测量不确定度评定,对科学合理评定测量不确定度发挥重要作用。(4)基于上述不确定度理论与方法,研究了CMM三种典型尺寸测量方案的不确定度评定,根据各种测量方案的不确定度评定结果,分析讨论了测量方案与测量精度的关系,为提升CMM的应用价值提供可靠的理论依据。(5)编制了CMM面向尺寸测量任务的测量不确定度离线评定软件,对测量不确定度进行自动评定,并给出符合产品几何技术规范(GPS)的测量结果报告,为实现CMM测量不确定度的智能化评定奠定了基础。(6)通过评定实例,讨论了不同评定方法的一致性和差异性,总结了不同评定方法的特点及适用性,验证了采用量值分析建立不确定度黑箱模型,并结合MCM应用于测量结果评定,是解决CMM面向任务的测量不确定度评定的最优方案,为提升CMM应用价值提供参考。
【关键词】：CMM 尺寸测量 量值特性分析 不确定度模型 MCM
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH721
【目录】：

• 致谢9-10
• 摘要10-11
• ABSTRACT11-21
• 第一章 绪论21-27
• 1.1 不确定度评定在CMM应用中的重要意义21-23
• 1.2 CMM面向任务的不确定度评定概述23
• 1.2.1 CMM面向任务的不确定度评定含义23
• 1.2.2 不确定度评定难点23
• 1.3 CMM测量不确定度评定的研究现状23-25
• 1.3.1 相关规范和标准24
• 1.3.2 国内外研究现状24-25
• 1.4 课题来源与研究任务25-27
• 1.4.1 课题来源25-26
• 1.4.2 研究内容26-27
• 第二章 CMM面向任务的不确定度分析方法27-39
• 2.1 测量系统误差源分析方法27-29
• 2.2 因果分析方法29-34
• 2.2.1 测量环境30-31
• 2.2.2 测量设备31
• 2.2.3 测量对象31-32
• 2.2.4 测量方法32-34
• 2.2.5 测量人员34
• 2.3 量值特性分析方法34-37
• 2.4 本章小结37-39
• 第三章 CMM面向任务的不确定度数学建模39-66
• 3.1 透明箱评定39-53
• 3.1.1 不确定度评定一般模型39-40
• 3.1.2 工件端面距离测量不确定度透明箱模型评定40-48
• 3.1.3 孔径测量不确定度透明箱模型评定48-53
• 3.1.4 透明箱评定的局限性53
• 3.2 黑箱评定53-59
• 3.2.1 不确定度评定一般模型54
• 3.2.2 CMM面向尺寸测量任务的不确定度黑箱模型54-57
• 3.2.3 黑箱评定的优势57
• 3.2.4 MCM应用于黑箱评定的讨论57-59
• 3.3 虚拟坐标测量机评定59-65
• 3.3.1 虚拟坐标测量机的概念及发展现状59-61
• 3.3.2 简化虚拟坐标测量机(SVCMM)评定61-65
• 3.3.3 SVCMM评定特点65
• 3.4 本章小结65-66
• 第四章 不同测量方法下的CMM尺寸测量不确定度评定66-89
• 4.1 常规测量下的不确定度评定66-71
• 4.1.1 测量原理、方法、条件及程序66-68
• 4.1.2 测量不确定度分析68-69
• 4.1.3 测量不确定度模型69-71
• 4.2 替代测量下的不确定度评定71-76
• 4.2.1 测量原理、方法、条件及程序72-73
• 4.2.2 测量不确定度分析73-74
• 4.2.3 测量不确定度模型74-76
• 4.3 补偿测量下的不确定度评定76-86
• 4.3.1 测量原理、方法、条件及程序76-79
• 4.3.2 测量不确定度分析79-80
• 4.3.3 测量不确定度模型80-86
• 4.4 常规测量结合MCM的不确定度评定86-88
• 4.5 本章小结88-89
• 第五章 CMM面向尺寸测量任务的不确定度评定软件开发89-123
• 5.1 软件开发平台简介89-90
• 5.2 不确定度评定软件构架及特色90-95
• 5.3 透明箱端面距离测量评定模块95-100
• 5.4 透明箱孔径测量评定模块100-104
• 5.5 常规测量评定模块104-108
• 5.6 替代测量评定模块108-109
• 5.7 补偿测量评定模块109-114
• 5.8 SVCMM端面距离测量评定模块114-118
• 5.9 SVCMM孔径测量评定模块118-121
• 5.10 常规测量结合MCM评定模块121-122
• 5.11 本章小结122-123
• 第六章 典型CMM尺寸测量不确定度评定实例123-156
• 6.1 测量对象及测量任务123-124
• 6.2 不同评定方法下的工件厚度测量评定实例124-138
• 6.2.1 透明箱方法评定125-132
• 6.2.2 黑箱常规测量评定132-134
• 6.2.3 常规测量结合MCM评定134-136
• 6.2.4 SVCMM评定136-138
• 6.3 不同测量方法下的工件孔径测量评定实例138-148
• 6.3.1 常规测量评定139-141
• 6.3.2 替代测量评定141-143
• 6.3.3 补偿测量评定143-146
• 6.3.4 常规测量结合MCM评定146-148
• 6.4 CMM尺寸测量不确定度评定最优方案探讨148-155
• 6.4.1 不同评定方法一致性148-151
• 6.4.2 方和根法与代数和法之比较151
• 6.4.3 不确定度评定最优方案151-155
• 6.5 本章小结155-156
• 第七章 总结与展望156-158
• 7.1 论文工作总结156-157
• 7.2 论文工作创新点157
• 7.3 工作展望157-158
• 参考文献158-166
• 攻读博士学位期间的学术活动及成果情况166

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