(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210670591.8 (22)申请日 2022.06.14 (71)申请人 吉林大学 地址 130025 吉林省长 春市前进大街269 9 号 (72)发明人 裴永臣　辛清源　刘建尧　张贺龙　 王斌　罗梦演　 (74)专利代理 机构 深圳众邦专利代理有限公司 44545 专利代理师 李茂松 (51)Int.Cl. G01B 21/20(2006.01) G01B 21/24(2006.01) G01B 21/32(2006.01) G06F 17/10(2006.01)G06F 17/14(2006.01) G06F 17/16(2006.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 回转零件截面弯曲偏心的杠杆球式通用精 密测量方法 (57)摘要 回转零件截面弯曲偏心的杠杆球式通用精 密测量方法属于回转零件截面弯曲偏心检测领 域， 由测量参数预处理模型和实测数据处理模型 两部分组成。 首先， 将杠杆球式测量机构 的结构 尺寸和被测截面标准轮廓信息输入参数预处理 模型， 计算测量机构的杠杆比； 进行无偏心工件 的回转测量过程仿真， 获得形状项参量的傅里叶 系数矩阵。 之后， 将被测截面的实测信号代入实 测数据处理模型， 求取被测截面初始解的估计 值； 采用循环迭代方式， 获得被测截面偏心的精 确解。 通过设置测量机构 的结构尺寸， 本方法可 拟合计算任意形状、 任意尺寸回转工件的偏心 量、 偏心角和初始姿态角， 本方法应用领域广， 通 用性强， 检测效率高， 适宜大 范围推广应用。 权利要求书3页 说明书7页 附图4页 CN 115077458 A 2022.09.20 CN 115077458 A 1.回转零件截面弯曲偏心的杠杆球式通用精密测量方法， 其主要包括测量参数预处理 和实测数据处理两部分， 其中测量参数预 处理包括杠杆比求解模型和无偏心 零件回转测量 模型， 实测数据处 理包括测试信号成分 分析模型和循环迭代模型。 具体操作步骤为： (1)根据采集设备的调试及运行状况， 准确获取杠杆球式测量机构2的基本结构尺寸C、 r、 D、 E、 s及零件回转中心O的坐标(A,B)； (2)将参数A、 B、 C、 D、 E、 r、 s输入杠杆比求 解模型， 计算杠杆球式测量机构2的杠杆比Kb； (3)根据被测零件(3)的轮廓函数表达式或实测数据， 计算被测截面在无偏心时的标准 轮廓数据(xP,yP)； (4)将标准轮廓数据(xP,yP)带入无偏心零件的回转测 量模型， 模拟仿真无偏心零件的 回转测量过程， 获得仿 真测试信号z并计算形状项参量的傅里叶系数矩阵A； 至此， 测量参数 预处理完成； (5)利用带有杠杆球式测量机构2的测量设备获取被测截面的实测信号Z； (6)将实测信号Z输入到测试信号成分分析模型， 计算被测截面初始解的估计值 (7)将估计值 代入循环迭代模型， 采用循环迭代方式， 对β0， e， 进行迭代求 解， 循环收敛后获得精确解。 其中， 步骤(2)、 步骤(4)分别对应测量参数预处理的杠杆比求解模型和无偏心零件回 转测量模型， 步骤(6)、 步骤(7)分别对应实测数据处理的测试信号成分分析模型和 循环迭 代模型。 2.根据权利要求1所述的回转零件截面弯曲偏心的杠杆球式通用精密测量方法， 其特 征在于： 步骤(2)中杠杆比求 解模型建立和杠杆比Kb的求解过程如下 所述： 设Kb为杠杆球式测量机构2的杠杆比， 其可实现传感器示数z与偏心量间的折算， Kb可通 过在Rm上施加小扰动 ε求取， 传感器示 值信号z及杠杆测量 倾角 θ 估计值可表示 为 zε( ε )＝C‑r tan( θε)‑C/tan( θε)          (10) 将(11)带入(10)中， 并对(10)求关于 ε 的偏导， 化简后可 得 3.根据权利要求1所述的回转零件截面弯曲偏心的杠杆球式通用精密测量方法， 其特 征在于： 步骤(4)中无偏心零件的回转测量模型建立、 仿真测试信号z获取及形状项参量的 傅里叶系数矩阵A的求取 过程如下 所述： 当零件回转过程中无偏心时， 获得的信号全部来自零件自身形状引起的信号波动， 其 反映了零件的形状项参量。 无偏心e＝0， 无姿态初始相位角β0＝0， 测量过程仿真测试信号z 随转角 的变化关系为 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115077458 A 2对其进行 Fourier级数展开可 得 其中， A＝[a0,a1,b1,a2,b2,…,ak,bk,…]T。 同时， 形状项参 量的傅里叶系数矩阵A可以表示 为 4.根据权利要求1所述的回转零件截面弯曲偏心的杠杆球式通用精密测量方法， 其特 征在于： 步骤(6)中截面存在回转偏心的测试信号成分分析模型建立及被测截面初始解估 计值 求取过程如下 所述： 在被测截面存在小偏心量e的情况下， 测量信号特征可以近似分解为形状项与偏心项 的叠加， 对形状项与偏心项分别进行 Fourier展开可 得 形状项： 其中， 偏心项： 其中， 因此式(16)可以转 化为 代入整理 权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115077458 A 3