本文關(guān)鍵詞：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

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【摘要】：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)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。在采用空間統(tǒng)計(jì)學(xué)方法進(jìn)行零件表面形貌誤差分析中,采用空間泛克里金插值方法比傳統(tǒng)的直接表面形貌估計(jì)方法提高了估計(jì)的準(zhǔn)確度和精確度5-10%。而考慮加工因素的表面形貌誤差多元克里金建模中,考慮加工因素的空間預(yù)測(cè)插值方法比單元克里金預(yù)測(cè)方法,提高了形貌誤差估計(jì)的準(zhǔn)確度3-5%。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH161.1

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本文編號(hào)：1204263