一种双偏置参数圆轮廓测量模型的偏置误差分离方法

摘要

双偏置参数圆轮廓测量模型与偏置误差分离方法属于表面形状测量技术领域；该模型中同时包含被测试件偏心误差(e，α)和传感器测头偏移误差d两个偏置误差分量，其测量模型为ρ_i＝e cos(θ_i-α)+((r_o+Δr_i)²-(d+e sin(θ_i-α))²)^1/2，采用参数优化的方法实现对偏置误差参量和模型中其它参量的精确估计与直接求解，进而在测量数据中逐一分离出偏置分量，获得被测试件真实的圆轮廓；本发明提出的测量模型能够完整精确地反映各偏置误差分量对圆轮廓测量的影响，克服了目前普遍使用的测量模型存在的原理缺陷及参数估计精度低的问题。

主权项

1、一种双偏置参数圆轮廓测量模型的偏置误差分离方法，该方法包括以下步骤：1)提出包含被测试件偏心误差(e，α)和传感器测头偏移误差d两个偏置误差分量的测量模型为：ρ_i＝ecos(θ_i-α)+((r_o+Δr_i)²-(d+esin(θ_i-α))²)^1/2，i＝0，1，2，…，N-1式中，ρ_i—被测试件圆轮廓上某点至瞬时测量中心o′的距离；d—传感器测头偏移误差；e—被测试件偏心量；α—偏心角；θ_i—转角位置；r_o—最小二乘圆半径；Δr_i—被测试件圆轮廓上某点至最小二乘圆的偏差；N—采样点数；其特征在于根据上述测量模型，有Δr_i＝((ρ_i-ecos(θ_i-α))²+(d+esin(θ_i-α))²)^1/2-r_oi＝0，1，2，…，N-12)建立目标函数3)采用参数优化方法对目标函数进行直接求解，获得严格符合双偏置参数圆轮廓测量模型的传感器测头偏移误差d、被测试件偏心误差(e，α)和相关参量r_o的精确估计值4)将上述估计值分别代入圆轮廓表达式和圆度误差表达式，逐点同时分离掉传感器测头偏移误差d和被测试件偏心误差(e，α)；$\left\{\begin{array}{c}\widehat{{\rho }_{\mathrm{oi}}}={\{{[{\rho }_i-\hat{e}\cos ({\theta }_i-\hat{\alpha }))}^2+{(\hat{d}+\hat{e}\sin ({\theta }_i-\hat{\alpha })]}^2\}}^{1/2}i=\mathrm{0,1,2},···,N-1\\ \widehat{{\mathrm{\Delta r}}_i}=\widehat{{\rho }_{\mathrm{oi}}}-\widehat{r_o}\end{array}\right.$5)经上述逐点分离偏置误差，即传感器测头偏移误差参量d和被测试件偏心误差参量(e，α)后，可获得“纯净”的圆轮廓误差数据