基于克里金方法的測(cè)量誤差校準(zhǔn)和零件表面形貌誤差分析.pdf

1、機(jī)械零件表面的形貌誤差估計(jì)是機(jī)械加工零件質(zhì)量檢測(cè)與控制的重要內(nèi)容。在質(zhì)量檢測(cè)過程中，三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)以其高度的測(cè)量柔性和嚴(yán)格的測(cè)量精確性，被廣泛地運(yùn)用于零件表面形貌誤差估計(jì)的測(cè)量中。然而隨著零件表面形貌質(zhì)量要求的提高，對(duì)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量效率和精度提出了更高的要求。然而測(cè)量過程中帶來的測(cè)量誤差，對(duì)零件表面形貌誤差估計(jì)產(chǎn)生了不小影響。而由于測(cè)量成本的限制，無法滿足機(jī)械零件表面全空間的測(cè)量。有限的測(cè)量樣本對(duì)零件表面的形貌誤差估計(jì)的精度造成一定的

2、影響。而在機(jī)械零件表面的加工工藝過程中，機(jī)械零件的加工條件，比如加工刀具的進(jìn)給速度、切削力、刀具加工過程中的振動(dòng)等因素，對(duì)機(jī)械加工零件表面形貌的最終形成具有重要影響。并且隨著對(duì)加工過程的嚴(yán)格監(jiān)控，對(duì)加工工藝參數(shù)和加工條件實(shí)現(xiàn)了在線測(cè)量監(jiān)控。
　　因此針對(duì)以上問題，本文完成如下三部分工作：第一，本文通過三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)在測(cè)量基準(zhǔn)上的三坐標(biāo)測(cè)量計(jì)算實(shí)際測(cè)量誤差，然后建立測(cè)量誤差在空間上的相關(guān)性和變異性，基于測(cè)量誤差的空間變異模型，推導(dǎo)預(yù)測(cè)

3、空間任意位置的測(cè)量補(bǔ)償校準(zhǔn)模型，實(shí)現(xiàn)空間內(nèi)坐標(biāo)測(cè)量的測(cè)量誤差校準(zhǔn)補(bǔ)償。第二，本文進(jìn)一步對(duì)測(cè)量校準(zhǔn)的三坐標(biāo)值采用插值方法，以得到更加準(zhǔn)確有效的零件表面誤差估計(jì)。通過建立變異函數(shù)模型描述零件表面測(cè)量點(diǎn)之間的變異性和相關(guān)性，并推導(dǎo)基于單元空間克里金模型來實(shí)現(xiàn)對(duì)零件表面未測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)高度預(yù)測(cè)，最終將實(shí)際測(cè)量點(diǎn)與未測(cè)量預(yù)測(cè)點(diǎn)結(jié)合，建立形貌誤差估計(jì)的模型。第三，隨著對(duì)加工過程的工藝參數(shù)和加工條件的在線測(cè)量監(jiān)控，本文提出了結(jié)合機(jī)械零件表面加工條件的在線

4、測(cè)量數(shù)據(jù)和質(zhì)量檢測(cè)要求下的離線測(cè)量數(shù)據(jù)，構(gòu)建表征零件表面加工條件與質(zhì)量檢測(cè)坐標(biāo)高度的空間相關(guān)性的變異函數(shù)和協(xié)變異函數(shù)模型，推導(dǎo)基于多元空間統(tǒng)計(jì)學(xué)協(xié)變異函數(shù)的預(yù)測(cè)模型，構(gòu)建更精確的機(jī)械加工零件表面形貌特征，實(shí)現(xiàn)零件表面形貌的誤差估計(jì)。
　　實(shí)例研究表明，基于克里金方法的測(cè)量誤差校準(zhǔn)模型能夠?qū)崿F(xiàn)空間范圍內(nèi)測(cè)量誤差的補(bǔ)償校準(zhǔn)，同時(shí)采用交叉驗(yàn)證方法得到采用球狀變異函數(shù)模型表征測(cè)量誤差相關(guān)性和基于普通克里金的空間插值，實(shí)現(xiàn)最準(zhǔn)確的校準(zhǔn)補(bǔ)償。