本文關(guān)鍵詞：特殊對象的測量數(shù)據(jù)誤差處理與不確定度研究　出處：《東南大學(xué)》2015年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：測量誤差與不確定度在生產(chǎn)實踐中和科學(xué)研究中極為重要,誤差和不確定度越小,質(zhì)量越高,使用價值越高。機械行業(yè)中形狀誤差是評定產(chǎn)品質(zhì)量的一項重要指標(biāo),準(zhǔn)確地測量和評定零件的形狀誤差,不但可以作為驗收零件合格的依據(jù),還可以為提高零件加工和裝配精度提供可靠數(shù)據(jù)�！版隙鹨惶枴碧皆滦l(wèi)星的成功發(fā)射和運行是我國第一次探測距離地球40萬千米范圍內(nèi)的月球空間環(huán)境�？臻g環(huán)境中不確定的熱環(huán)境、電磁環(huán)境,以及空間高能粒子的轟擊等不僅會影響探月衛(wèi)星的控制精度,而且會對探月衛(wèi)星上攜帶的各種有效載荷(月球觀測儀器)帶來明顯的測量誤差,降低測量的可靠性和測量精度,因此有必要對月球探測數(shù)據(jù)進行誤差分析和不確定度研究。本文針對形狀誤差參數(shù)測量數(shù)據(jù)及嫦娥一號激光高度計月球高程探測數(shù)據(jù)的這兩種特殊對象的誤差處理與不確定度分析研究。對圓度平面度誤差采用了基于最小區(qū)域方法的微分進化優(yōu)化算法評定研究,分別選擇文獻中的10個典型實例驗證,并與文獻中的算法相比較,最終驗證了微分進化算法在圓度、平面度誤差評定中的有效性與可靠性。對自由曲線、自由曲面零件輪廓度誤差進行了基于擬粒子群算法的評定與不確定度研究。采用非均勻有理B樣條表示自由曲線,應(yīng)用擬粒子群算法優(yōu)化重建自由曲線,確立了粒子群算法重建自由曲線及采用擬隨機序列生成參數(shù)值求解點到曲線最短距離的具體步驟。通過對仿真實例和實測零件曲線輪廓度誤差計算,結(jié)果證實提出方法算法簡單、計算速度快、精度高,適于在工程計量中推廣應(yīng)用。為實現(xiàn)基于CAD模型引導(dǎo)測量的自由曲面定位及輪廓度誤差評定,首先針對三坐標(biāo)測量儀檢測自由曲面時存在的設(shè)計坐標(biāo)系與測量坐標(biāo)系不重合問題,提出用擬粒子群優(yōu)化算法優(yōu)化實現(xiàn)被測曲面與設(shè)計曲面精確定位；其次針對自由曲面特點,提出用輪廓峰谷誤差和輪廓均方根誤差綜合評定自由曲面形狀誤差。通過對仿真實例和實測零件自由曲面輪廓度誤差計算,結(jié)果證實采用本文提出的方法能夠?qū)崿F(xiàn)自由曲面精確定位適于對高精度自由曲面零件形狀誤差評定。對圓度誤差開展了從采樣策略入手,通過實驗確定合適的采樣點數(shù),再采用微分進化優(yōu)化算法實現(xiàn)圓度誤差最小區(qū)域解,并基于蒙特卡洛法與GUM法的進行了圓度誤差不確定度評定,兩種方法的結(jié)果基本一致。對復(fù)雜輪廓圓錐度誤差開展了基于擬粒子群算法基礎(chǔ)上的自適應(yīng)蒙特卡洛法不確定度評定,建立了復(fù)雜圓錐形工件的錐度誤差最小區(qū)域模型,并采用了擬粒子群算法優(yōu)化算法得到了圓錐度最小區(qū)域解。由于圓錐度誤差的最小區(qū)域模型的是復(fù)雜非線性模型,采用GUM方法要求解偏導(dǎo)數(shù)難以實現(xiàn),故采用了自適應(yīng)蒙特卡洛方法估計圓錐度誤差的測量不確定度,并由實驗驗證了提出方法的可行性。由于嫦娥一號衛(wèi)星是極地圓月軌道,月球兩極區(qū)的高程探測覆蓋率較高,數(shù)據(jù)點較多。所以從激光高度計的月球高程探測的海量數(shù)據(jù)中選擇靠近月球兩極區(qū)區(qū)域的高程數(shù)據(jù)為對象進行激光高度計高程探測數(shù)據(jù)的誤差分析處理,給出了分析結(jié)果；由于月球表面地形之一的月海是是月面上的廣闊平原,選擇月海區(qū)域的激光高度計高程數(shù)據(jù)來研究不確定度可以最大限度的減少地形變化對月表地形高程探測帶來的影響。以月海區(qū)域的高程探測數(shù)據(jù)對對象進行了激光高度計高程探測數(shù)據(jù)誤差的不確定度研究,給出了誤差及不確定度的處理結(jié)果,研究結(jié)果為深空探測儀器的設(shè)計及繪制月球數(shù)字高程圖提供了參考。
[Abstract]:The measurement error and uncertainty in the production practice and scientific research is extremely important, error and uncertainty of the smaller, the higher the quality, the use value is higher. The shape error in machinery industry is an important index to evaluate the quality of the products, accurate measurement and evaluation of the shape error, not only can be used as acceptance parts qualified basis, can also provide reliable data to improve the accuracy of processing and assembling the parts. "The successful launch and operation of Chang'e-1 lunar satellite is China's first lunar earth space environment detection distance 400 thousand km range. The thermal environment, the uncertainty in the space environment and space electromagnetic environment, high-energy particle bombardment not only will affect the control precision of the lunar satellite, and will carry various payloads to the lunar satellite (lunar observation instrument) has obvious measurement error, reduce the reliability of measurement And the measurement accuracy, so it is necessary to lunar exploration data of error analysis and uncertainty. Based on the error processing parameters of shape error and measurement data of Chang'e-1 lunar laser altimeter elevation detection of these two special object data and uncertainty analysis. Research on roundness error of flatness by differential algorithm study on Evaluation of evolutionary optimization method based on minimum area, choose 10 typical examples in the literature verification, and compared with the algorithms in the literature, the final validation of the differential evolution algorithm in roundness, flatness error evaluation of validity and reliability. The free curve, free-form surface profile error of study on the evaluation of quasi particle swarm algorithm and the uncertainty. Based on the non uniform rational B spline representation free curve, using the quasi particle swarm optimization reconstruction of free curve, the grain Free curve reconstruction algorithm and the subgroup of quasi random sequence generation parameters specific steps of computing the shortest distance from the point to curve. Through the calculation of the simulation results and measured parts curve profile error, results shows that the proposed algorithm is simple and fast computing speed, high precision, suitable for application in engineering measurement. For the realization of freedom based on surface location and contour of the CAD model and guide measurement error evaluation, aiming at the problems of the three coordinate measuring instrument for coincidence detection of free curved surface design coordinate system and coordinate system, put forward to the PSO algorithm to optimize the implementation of the measured positioning surface and design surface; secondly, the free surface characteristics, put forward the contour peak error and root mean square error were used to evaluate the free surface shape error. The simulation results of the example and measured parts free surface profile error, node The results showed that the proposed method can achieve precise positioning of free-form surface is suitable for high precision shape error evaluation of free-form surface parts. The roundness error is carried out starting from the sampling strategy, through experiments to determine the appropriate number of sampling points, and then using the differential evolution optimization algorithm to realize the roundness error of the minimum zone solution, and based on Monte Carlo method and GUM method for roundness error evaluation of uncertainty, the results of the two methods are basically the same. The complex contour cone error with the pseudo adaptive particle swarm algorithm based on Monte Carlo method of uncertainty evaluation based on established taper error of minimum zone model of complex conical workpiece, and the quasi particle swarm optimization the algorithm has been taperness minimum zone solution. Due to the minimum area of cone error model is a complex nonlinear model, using the GUM method requires the solution of partial Guide The number is difficult to achieve, so the use of the Adaptive Monte Carlo method of cone error measurement uncertainty estimation, and experimental results verify the feasibility of the proposed method. The Chang'e-1 satellite is the polar orbit the moon, lunar poles Gao Cheng area coverage is higher, more data points. So the choice of Gao Cheng data regions near the lunar poles area analysis of laser altimeter data error detection Gao Cheng as the object of massive amounts of data from the moon Gao Cheng laser altimeter detection, the analysis result is given; as one of the lunar surface topography is on the vast plains of the lunar mare, to study the uncertainty can minimize topographic changes on the impact of Gao Cheng lunar terrain detection selection of laser altimeter data. Gao Cheng Maria regional data for the laser altimeter for the Gao Cheng Maria region detection The uncertainty of the error of the height finding data is given. The result of error and uncertainty is given. The research results provide a reference for the design and drawing of the digital elevation map of the deep space.

【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG806

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本文編號：1433051