[发明专利]一种基于计量学的R-test标定不确定度评定方法

说明书

本发明公开了一种基于计量学的R‑test标定不确定度评定方法，首先针对接触式R‑test标定过程，基于其测量模型和测量原理，分析了各项影响因素及其对应的标准不确定度，采用变参数方法计算得到灵敏度系数；然后利用GUM计算传感器位置坐标不确定分量，最后基于MCM实现最终标定不确定度评定。本发明基于接触式R‑test标定原理，对原有评定方法进行改进，从而达到提高标定评定精度的目的，在各类接触式R‑test上都泛用。

技术领域

本发明属于数控机床误差测量装置测量精度评定领域，尤其涉及一种基于计量学的R-test标定不确定度评定方法。

背景技术

接触式R-test标定不确定度评定即利用接触式R-test对机床误差进行测量之前，对接触式R-test在机床上标定时的标定精度评定过程。

测量不确定度(Uncertainty of Measurement)表征合理地赋予被测量之值的分散性，是与测量结果相联系的参数。测量不确定度越大，表示测量能力越差；反之，表示测量能力越强。根据传播不确定度的方法不同，接触式R-test标定不确定度评定方法主要分为测量不确定度导则(GUM)和蒙特卡洛法(MCM)。测量不确定度导则法首先需要分析主要影响因素，根据标定数学模型，标定影响因素要有传感器读示值误差、传感器球形触头圆度误差、测量球圆度误差和标定点坐标误差，可以按照测量不确定度表示导则的B类不确定度评定方法(即基于概率均匀分布假设的评定方法)对标定的主要影响因素进行不确定度计算；蒙特卡洛方法是一种通过利用概率分布进行随机抽样而进行分布传播的数值方法，根据输入量的概率密度函数和模型得到出输出值的估计值和标准不确定度。

考虑到接触式R-test标定非线性模型的复杂性，传统的单独采用不确定度导则或者MCM方法不能精确地对标定不确定度进行评定，因此，基于现有不确定度评定方法，提出一种适合接触式R-test标定不确定度的精确评定方法十分有必要。

发明内容

基于现有不确定度评定方法，为更加精确对接触式R-test标定不确定度进行评定，本发明提供一种基于计量学的R-test标定不确定度评定方法。

本发明的一种基于计量学的R-test标定不确定度评定方法，包括以下步骤：

步骤1：分析标定方法影响因素并计算其标准不确定度；

步骤2：采用变参数方法计算影响因素的灵敏度系数；

步骤3：利用GUM对传感器位置标定坐标的不确定度分量进行计算；

步骤4：基于MCM实现最终标定不确定度进行评定。

在评定接触式R-test标定不确定度时，评定模型如下：

其中，(x，y，z)是测量球的球心坐标，(x_{i_1}，y_{i_1}，z_{i_1})是传感器位置坐标，l_i是三个传感器读数，R是测量球半径，r是传感器探测球面半径。

进一步的，步骤1中对影响因素标准不确定度分量的计算公式分别为：

(1)单个传感器示值误差为由传感器线性度Δ_cs1、重复度Δ_cs2、分辨力Δ_cs3导致的误差，其引入的标准不确定度u_cs计算为：

其中

(2)传感器球形触头圆度误差引入的标准不确定度分量：

定义传感器探测球面圆度误差为Δ_r，其引入的标准不确定分量u_cr为：