基于qmc的齿轮测量中心测量不确定度评定方法

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1、基于QMC的齿轮测量中心测量不确定度评定方'法摘要：为评定齿轮测量中心测量不确定度，提出了一种基于拟蒙特卡罗法(quasiMonteCarlomethod,QMC)的齿轮测量不确定度评定方法。研究了齿轮测量中心的几何误差源，应用坐标变换法建立了齿轮测量中心精密测量模型，采用拟蒙特卡罗仿真法对齿轮测量中心测量不确定度进行了评定，并分析了评定的稳定性。评定实验表明，该方法可准确评定齿轮测量中心测量不确定度，评定结果最大偏差为2.35%,评定方法稳定。关键词：齿轮测量中心；拟蒙特卡罗法；测量不确定度中图分类号：TP391.4文献标志码：Adoi：10.3

2、969/j.issn.10055630.2015.02.005EvaluationonuncertaintyofgearcentermeasurementbasedonquasiMonteCarlomethodHANLianful,2，FUChangfengl，WANGJun2,TANGWenyanl(1.InstituteofPrecisionInstrument，HarbinInstituteofTechnology,Harbin151400，China；2.CollegeofElectronicScience，NortheastPetrole

3、umUniversity，Daqing163318，China)Abstract：Toevaluatetheuncertaintyofgearcentermeasurement，evaluationmethodonuncertaintyofgearcentermeasurementbasedonquasiMonteCarlomethod(QMC)isproposed.Thegeometricerrorsareconfirmed.Thegearmeasurementmodelbasedongearcentermeasuremntisestablish

4、edbycoordinatetransformation.TheuncertaintyofgearcentermeasurementisevaluatedbyQMC,andthestabilityofthismethodisstudied.Theexperimentshowsthattheevaluationproposedinthispapercanaccuratelyevaluateuncertaintyofgearcentermeasurement.Themaximumdeviationis2.35%,sothemethodisstable.

5、Keywords：gearmeasuringcenter；quasiMonteCarlomethod(QMC)；measurementuncertainty引言齿轮测量中心是一种高精密齿轮测量仪，适应了齿轮测量向高精度、多功能、自动化发展的趋势，已成为齿轮测量领域的主导设备［1］。测量不确定度是衡量齿轮测量中心性能的主要技术指标［2］。目前，国外从事齿轮测量中心测量不确定度评定技术研究的主要有德国国家计量院、日本的国家计量院和京都大学［3］。国内从事该评定技术研究的主要有大连理工大学、西安工业大学、北京工业大学和哈尔滨工业大学［46］。国内主要采用

6、分析各项误差源，然后合成测量不确定度的方法，但由于齿轮测量中心测量项目众多，更换评定项目时需重新计算一次，计算复杂。国外将齿轮测量中心误差归为6类，并采用蒙特卡罗法评定测量不确定度，但蒙特卡罗法使用伪随机数，造成评定收敛速度慢、计算结果不稳定。为克服上述方法存在的问题，本文分析了齿轮测量中心的误差，建立了误差条件下齿轮测量模型，并采用拟蒙特卡罗法(quasiMonteCarlomethod,QMC)评定了齿轮测量中心测量不确定度。图1齿轮测量中心误差Fig.lErrorofgearcentermeasurementl齿轮测量中心误差齿轮测量中心实质

7、上是一个四轴四坐标测量机，其机械结构和控制结构复杂，任何机械和控制系统的误差都会影响测量不确定度，为方便分析，将其等效为图1所示6种偏差：光学仪器第37卷第2期韩连福，等：基于QMC的齿轮测量中心测量不确定度评定方法(1)上顶尖偏差矢量Ru，包含机械加工偏差、装配偏差、几何跳动偏差和形变偏差；(2)下顶尖偏差矢量Rd，包含下顶尖偏离转台的位置偏差、下顶尖装置的机械加工偏差；(3)主轴旋转偏差e「，包含主轴旋转控制偏差0rc和圆光栅计量偏差erg;(4)测头定位偏差pp(Ap(x)，Ap(y),Ap(z))，包含了各轴的控制偏差和各轴机械结构偏差引起

8、的运行偏差；(5)测头传感器位移偏差Gerr(Gx，Gy，Gz);(6)测头形状与半径偏差Rp，包含测球半径与形状偏差re