[发明专利]基于参数辨识的内孔圆度在位测量方法

说明书

本发明涉及基于参数辨识的内孔圆度在位测量方法，该方法通过获取标准内孔的采样数据，并根据关键参数、标准内孔圆心坐标和各采样点的角位移计算得到对应采样点的传感器读数的理论距离，得到关键参数的辨识值；根据该关键参数的辨识值对被测工件内孔中各采样点坐标进行最小二乘圆拟合，得到被测工件内孔的圆心坐标和半径，根据圆心坐标各采样点的坐标确定被测工件内孔圆度，该方法避免了安装过程中的精细度无法保证导致的关键参数不准确的现象，可根据实际情况实时调节，使得测量的准确度较高，解决现有技术在检测内圆孔时由于仪器本身的安装误差导致仪器参数识别不准确造成测量结果误差较大的问题。

技术领域

本发明涉及精密测试领域，特别是基于参数辨识的内孔圆度在位测量方法。

背景技术

圆度测量是保证机械零件产品质量和使用性能的重要检测手段。圆度测量的基本原理是首先获取被测圆上一系列点的坐标，然后根据需要计算出这些点的最小二乘圆、最小区域圆、最大内接圆或最小外接圆的圆心坐标和对应的轮廓最大、最小半径等信息，最后按照产品几何量技术规范评定圆度误差的方法就可以计算出圆度误差值。

传统的圆度误差测量方法均采用把工件放置在圆度仪或三坐标测量机的工作台上进行测量的方式，要想检测大型的零件就必须使用大型的仪器。但大规格的圆度仪和三坐标测量机价格昂贵，且只能固定放置在计量室中使用而不能随意搬动。这就带来生产实践中的两个问题：一是大型零件上的内孔圆度测量非常困难，一般的加工厂都没有检测手段，无从获取内孔圆度的关键数据；二是必须把被测件拆卸下来运到计量室才能测量，无法实现大型零件内孔圆度加工中的在机测量和维修中的在位测量。

大型设备制造和维修中的内孔圆度检测是长期以来未能解决的关键难题。现有的大型设备制造和维修中的内孔圆度检测是通过检测仪器将传感器置于内圆孔中心轴上，并沿轴向旋转，在旋转过程中同步采集角位移数据和传感器的读数，对角位移数据和传感器的读数进行处理得到被测内孔的测量数据；但是在上述检测过程中，非接触式位移传感器的测量轴线必须与仪器主轴的回转轴线相交且垂直，而且圆度测量仪器主轴的回转轴线需要和被测内孔轴线同轴，这就对仪器在被测工件或基座上的安装位置精度提出了很高的要求；考虑到安装过程中的误差，检测仪器本身存在一定的安装误差，例如传感器不一定处于仪器的旋转轴上，而是存在一定的偏差值，非接触式位移传感器与旋转轴的偏置安装导致了偏置距的存在，而选用的非接触式位移传感器由于测量原理的不同，可能存在零示值距离，因此实际测量的距离应该为传感器读数与零示值距离的和，由于偏置距和零示值距离等偏差值的存在会造成测量结果的误差增大，因此就需要求出包括传感器偏差值在内的仪器参数，从而对测量值进行调整。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于参数辨识的内孔圆度在位测量方法，用以解决现有技术在检测内圆孔时由于仪器本身的安装误差导致仪器参数识别不准确造成测量结果误差较大的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于参数辨识的内孔圆度在位测量方法，包括以下步骤：

1)采集数据：

通过主轴带动非接触式位移传感器在标准工件的内孔旋转至少一周，采集非接触式位移传感器在标准工件内孔的待测截面处的一组读数c_i，同时记录相应读数所对应位置处所述非接触式位移传感器的角位移θ_i，旋转过程中，保持非接触式位移传感器的转动轴线与标准工件的轴线平行；

通过主轴带动非接触式位移传感器在被测工件的内孔旋转至少一周，采集非接触式位移传感器在被测工件内孔一组读数d_i，同时记录相应读数d_i所对应位置处所述非接触式位移传感器的角位移β_i，旋转过程中，保持非接触式位移传感器的转动轴线与被测工件内孔的轴线平行；

2)处理数据：