三坐标测量机直线度运动误差建模和测量不确定度评定研究

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1、摘要摘要三坐标测量机作为一种大型精密测量仪器，已经广泛应用在现代制造业和科学领域中。随着坐标测量机测量速度的不断提高，动态误差对测量机测量结果的影响也变大，测量不确定度理论也成为现代计量领域的研究热点，应用MonteCarlo方法评估测量不确定度已经成为国际上测量不确定度新的研究方向。目前，三坐标测量机的测量不确定度评价方法主要采用静态评价的方法。由于被测量的时变性，随机性和相关性，使得实际测量系统的测量不确定度参数不再是一个确定值，而可能随时间发生变化，因此，静态测量评定方法已不能评定这类问题的测量结果，此时，动态测量不确定度的评定成为测量不确定度评定的研究内容。本论文主要采用

2、GUM和MonteCarlo方法对三坐标测量机的测量不确定度的评定进行了深入分析和研究，论文的主要内容如下：首先，本文对三坐标测量机精度检测方法进行分析，并在以往研究成果的基础上，重新分析和定义了线位移误差和转角误差。以坐标测量机的移动桥架沿X向导轨做直线运动时的状态为研究对象，建模后，分析移动桥架上任意一点在X,Y,Z三个运动轴线上的直线度运动误差与偏转角误差之间的联系，以及气浮导轨对直线度运动误差的影响。其次，采用单轴精度检测中的一组实验数据，使用GUM法进行三坐标测量机的测量不确定度评估分析。同时，以空间精度检测中的实验为例，用MonteCarlo方法对空间精度实验的四组数

3、据进行测量不确定度的计算机仿真评定。关键词：坐标测量机；直线度运动误差；测量不确定度；GUM法；MonteCarlo方法IAbstractAbstractCoordinateMeasuringMachines(CMMs)hasbeenwidelyusedinmodernmanufacturingaslargeprecisioninstruments.HighspeedhasbecomeatrendinthemeasurementofCMMs.Thedynamicerrorswillbecomethemainfactorswhichinfluenceitsmeasuringresu

4、lt.ThemeasurementuncertaintyofCMMswillbecomeahottaskinthemodernmeasurefield.TheevaluationofthemeasurementuncertaintyusingMonteCarlomethodhasbecameanewtrendintheworld.Atpresent,theevaluationofthemeasurementuncertaintyofCMMsmainlyadoptsthestaticevaluation.Becausethemeasurandisrandomandcorrelati

5、ve,theparameteroftheuncertaintyoftheactualmeasurementsystemisnolongeradefinitevalue.Theevaluationofthestaticmeasurementhasnotassessthemeasuringresults.Theevaluationofthedynamicmeasurementuncertaintyhasbecameanewtrendintheworld.Inthispaper,themeasurementuncertaintyofCMMswasevaluatedusingMonteC

6、arlomethodandtheGUMseparately.Themaincontentsarefollows:Firstly,thispaperhascarriedonthetheoreticalanalysistotheprecisioninspectionofCMMs,onthebaseoftheresearchoutcomeofthelinearmotionerrorofCMMs,thestraight-linemotionaccuracymodelinghasbeenresearched.Linepositionerrorandangleerrorwereanalyze

7、dandre-defined.Thispaperanalyzedtherelationbetweenthestraight-linemotionerrorandtheangleerrorofX-axis,Y-axisandZ-axis.Inaddition,studiederostaticsliderhavetheeffecttothestraight-linemotionaccuracy.Secondly,onthebasisofsingle-axisprecisionexpe