CN108151669A - 一种圆度误差测量方法及测量系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种圆度误差测量方法及测量系统，其中，所述圆度误差测量方法在测量轴类工件的圆度误差时，只需要通过激光测量设备和角编码器实现轴类工件所述截面在不同旋转角度及其所对应的径向端点的位置关系数据集合的测量，无需采用定制的量仪和接触式量仪对轴类工件进行其他参数的测量，不仅避免了在测量过程中刮伤轴类工件的可能，而且测量过程简便，从而提升了轴类工件的圆度误差的测量效率。

Description

一种圆度误差测量方法及测量系统

技术领域

本申请涉及轴类工件几何量测量技术领域，更具体地说，涉及一种圆度误差测量方法及测量系统。

背景技术

在机械工业精密制造领域，轴类工件的加工和检测始终是一个重要而复杂的问题。从某种角度来说，轴类工件制造过程中的检测精度逆向制约了加工精度。提高其在线检测能力进而保证加工质量，对于推动轴类工件制造水平的发展具有重要的意义。

据不完全统计，我国年产轴类零件的总量在10亿件左右，但在国际市场特别是高端轴类市场中竞争力却十分有限，行业整体对先进的质量检测手段的需求十分迫切。目前，轴类工件的生产厂家在检测轴类工件的圆度误差时，通常需要针对具体的轴类工件定制特制的量仪，不但测量过程繁琐，并且还需要在测量过程中频繁更换测量工具，尤其在使用接触式量仪进行测量时还存在着刮伤轴类工件的可能，自动化程度较低，制约着轴类工件的圆度误差的测量效率的进一步提升。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请提供了一种圆度误差测量方法及测量系统，以实现提升轴类工件的圆度误差的测量效率的目的。

为实现上述技术目的，本申请实施例提供了如下技术方案：

一种圆度误差测量方法，基于激光测量设备实现，所述激光测量设备包括：控制设备、步进设备、旋转设备、角度编码设备和直径测量设备；其中，所述旋转设备用于安装轴类工件，并带动轴类工件在预设水平面内旋转，所述角度编码设备用于定义轴类工件在旋转运动中的相对零点，并依据所述控制设备传输的角度脉冲采集所述轴类工件在各个旋转角度所对应的角度数据；所述步进设备用于依据所述控制设备传输的步进脉冲信号，带动直径测量设备沿轴类工件的延伸方向运动，以使所述直径测量设备测量轴类工件不同截面位置处的第一端点位置和第二端点位置；所述控制设备用于向所述步进设备发送步进脉冲信号，向所述旋转设备发送角度脉冲信号，以控制所述步进设备、旋转设备的运动，并接收所述角度编码设备和直径测量设备测量的数据，获得轴类工件截面在不同旋转角度及其所对应的径向端点的位置关系数据集合；所述圆度误差测量方法包括：

在所述轴类工件的截面位置处，获取所述截面在不同旋转角度上的径向端点位置关系数据集合；

根据所述截面在不同旋转角度上的径向端点位置关系数据集合，拟合获得所述截面被测径向端点的位置变化量的拟合正弦曲线，所述拟合正弦曲线为所述截面在不同旋转角度上的径向端点位置关系数据集合的第一端点位置对应的拟合正弦曲线或第二端点位置对应的拟合正弦曲线；

根据所述截面不同旋转角度对应的径向端点位置关系数据集合与所述拟合正弦曲线，获得所述截面的圆度误差。

可选的，所述根据所述截面不同旋转角度对应的径向端点位置关系数据集合与所述拟合正弦曲线，获得所述截面的圆度误差包括：

获取在不同旋转角度对应所述截面被测径向端点位置数据取值大于所述拟合正弦曲线的拟合数据，及其与所述拟合正弦曲线之间的距离；

获取在不同旋转角度对应所述截面被测径向端点位置数据取值小于所述拟合正相曲线的拟合数据，及其与所述拟合正弦曲线之间的距离；

将所述对应不同角度的截面被测径向端点位置与所述拟合正弦曲线之间的距离的最大值，作为第一圆度数据；

将所述对应不同角度的截面被测径向端点位置与所述拟合正弦曲线之间的距离的最大值，作为第二圆度数据；

将所述第一圆度数据和第二圆度数据求和，以获得与所述截面的圆度误差；

当所述拟合正弦曲线为所述截面不同旋转角度对应的径向端点位置关系数据集合的第一端点位置对应的拟合正弦曲线时，所述拟合数据为所述位置关系数据集合的第一端点位置；当所述拟合正弦曲线为所述截面不同旋转角度对应的径向端点位置关系数据集合的第二端点位置对应的拟合正弦曲线时，所述拟合数据为所述位置关系数据集合的第二端点位置。

可选的，获取所述对应不同角度的截面被测径向端点位置与所述拟合正弦曲线之间的距离的具体过程包括：

获取不同旋转角度处，对应所述截面被测径向端点位置数据的取值，以及所述拟合正弦曲线的拟合数据的取值；

将获取的所述径向端点位置数据的取值与所述拟合正弦曲线的拟合数据取值的差值，作为所述径向端点位置与所述拟合正弦曲线之间的距离。

可选的，所述根据所述截面不同旋转角度对应的径向端点位置关系数据集合，拟合获得所述截面被测径向端点的位置变化量的拟合正弦曲线包括：

根据所述截面不同旋转角度对应的径向端点位置关系数据集合，利用最小二乘法，拟合获得所述截面被测径向端点的位置变化量的拟合正弦曲线。

一种圆度误差测量系统，基于激光测量设备实现，所述激光测量设备包括：控制设备、步进设备、旋转设备、角度编码设备和直径测量设备；其中，所述旋转设备用于安装轴类工件，并带动轴类工件在预设水平面内旋转，所述角度编码设备用于定义轴类工件在旋转运动中的相对零点，并依据所述控制设备传输的角度脉冲采集所述轴类工件在各个旋转角度所对应的角度数据；所述步进设备用于依据所述控制设备传输的步进脉冲信号，带动直径测量设备沿轴类工件的延伸方向运动，以使所述直径测量设备测量轴类工件不同截面位置处的第一端点位置和第二端点位置；所述控制设备用于向所述步进设备发送步进脉冲信号，向所述旋转设备发送角度脉冲信号，以控制所述步进设备、旋转设备的运动，并接收所述角度编码设备和直径测量设备测量的数据，获得轴类工件截面在不同旋转角度及其所对应的径向端点的位置关系数据集合；所述圆度误差测量系统包括：

数据获取模块，用于在所述轴类工件的截面位置处，获取所述截面在不同旋转角度上的径向端点位置关系数据集合；

数据拟合模块，用于根据所述截面在不同旋转角度上的径向端点位置关系数据集合，拟合获得所述截面被测径向端点的位置变化量的拟合正弦曲线，所述拟合正弦曲线为所述截面在不同旋转角度上的径向端点位置关系数据集合位置关系数据集合的第一端点位置对应的拟合正弦曲线或第二端点位置对应的拟合正弦曲线；

误差计算模块，用于根据所述截面不同旋转角度对应的径向端点位置关系数据集合与所述拟合正弦曲线，获得所述截面的圆度误差。

可选的，所述误差计算模块包括：

第一距离获取单元，用于获取在不同旋转角度对应所述截面被测径向端点位置数据取值大于所述拟合正弦曲线的拟合数据，及其与所述拟合正弦曲线之间的距离；

第二距离获取单元，用于获取在不同旋转角度对应所述截面被测径向端点位置数据取值小于所述拟合正相曲线的拟合数据，及其与所述拟合正弦曲线之间的距离；

第一比较单元，用于将所述对应不同角度的截面被测径向端点位置与所述拟合正弦曲线之间的距离的最大值，作为第一圆度数据；

第二比较单元，用于将所述对应不同角度的截面被测径向端点位置与所述拟合正弦曲线之间的距离的最大值，作为第二圆度数据；

计算单元，用于将所述第一圆度数据和第二圆度数据求和，以获得与所述截面的圆度误差；

当所述拟合正弦曲线为所述截面不同旋转角度对应的径向端点位置关系数据集合的第一端点位置对应的拟合正弦曲线时，所述拟合数据为所述位置关系数据集合的第一端点位置；当所述拟合正弦曲线为所述截面不同旋转角度对应的径向端点位置关系数据集合的第二端点位置对应的拟合正弦曲线时，所述拟合数据为所述位置关系数据集合的第二端点位置。

可选的，获取所述拟合正弦曲线的所述截面被测径向端点的位置与所述拟合正弦曲线之间的距离的具体过程包括：

获取不同旋转角度处，对应所述截面被测径向端点位置数据的取值，以及所述拟合正弦曲线的拟合数据的取值；

将获取的所述径向端点位置数据的取值与所述拟合正弦曲线的拟合数据取值的差值，作为所述径向端点位置与所述拟合正弦曲线之间的距离。

可选的，所述数据拟合模块具体用于，根据所述截面不同旋转角度对应的径向端点位置关系数据集合，利用最小二乘法，拟合获得所述截面被测径向端点的位置变化量的拟合正弦曲线。

从上述技术方案可以看出，本申请实施例提供了一种圆度误差测量方法及测量系统，其中，所述圆度误差测量方法在获取了轴类工件的截面位置处，与所述截面不同旋转角度对应的径向端点位置关系数据集合后，根据所述截面的位置关系数据集合，拟合获得所述截面的位置关系数据集合的拟合正弦曲线，由于所述拟合正弦曲线为所述位置关系数据集合的第一端点位置对应的拟合正弦曲线或第二端点位置对应的拟合正弦曲线，与该截面位置的截面拟合圆圆心由于同轴度误差引起的围绕公共基准轴线旋转运动位置关系数据集合相同，仅是在测量方向上平移了截面拟合圆半径长度所对应的距离，在不影响圆度误差计算模型的情况下，可忽略截面拟合圆半径长度的影响，根据圆度误差的定义，可以根据所述截面位置关系数据集合与所述拟合正弦曲线的位置关系，获得与所述截面的圆度误差。所述圆度误差测量方法在测量轴类工件的圆度误差时，只需要通过激光测量设备实现轴类工件截面的位置关系数据集合的测量，无需采用定制的量仪和接触式量仪对轴类工件进行测量，不仅避免了在测量过程中刮伤轴类工件的可能，而且测量过程简便，从而提升了轴类工件的同轴度误差的测量效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请的一个实施例提供的一种圆度误差测量方法的流程示意图；

图2为本申请的一个实施例提供的一种激光测量设备的框架结构的示意图；

图3为本申请的一个实施例提供的一种直径测量设备的结构示意图；

图4为本申请的一个实施例提供的直径测量设备定标过程的示意图；

图5为本申请的一个实施例提供的直径测量设备测量过程的示意图；

图6为本申请的一个实施例提供的一种直径测量设备测量数据的模型示意图；

图7为本申请的一个实施例提供的一种轴类工件的剖面结构示意图；

图8为本申请的一个实施例提供的一种圆度误差的定义求解方法示意图；

图9为本申请的另一个实施例提供的一种圆度误差的求解方法示意图；

图10为本申请的另一个实施例提供的一种圆度误差测量方法的流程示意图；

图11为本申请的又一个实施例提供的一种圆度误差测量方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种圆度误差测量方法，如图1所示，基于激光测量设备实现，所述激光测量设备包括：控制设备、步进设备、旋转设备、角度编码设备和直径测量设备；其中，所述旋转设备用于安装轴类工件，并带动轴类工件在预设水平面内旋转，所述角度编码设备用于定义轴类工件在旋转运动中的相对零点，并依据所述控制设备传输的角度脉冲采集所述轴类工件在各个旋转角度所对应的角度数据；所述步进设备用于依据所述控制设备传输的步进脉冲信号，带动直径测量设备沿轴类工件的延伸方向运动，以使所述直径测量设备测量轴类工件不同截面位置处的第一端点位置和第二端点位置；所述控制设备用于向所述步进设备发送步进脉冲信号，向所述旋转设备发送角度脉冲信号，以控制所述步进设备、旋转设备的运动，并接收所述角度编码设备和直径测量设备测量的数据，获得轴类工件截面的位置关系数据集合；所述圆度误差测量方法包括：

S101：在所述轴类工件的截面位置处，获取所述截面在不同旋转角度上的径向端点位置关系数据集合；

S102：根据所述截面在不同旋转角度上的径向端点位置关系数据集合，拟合获得所述截面被测径向端点的位置变化量的拟合正弦曲线，所述拟合正弦曲线为所述截面在不同旋转角度上的径向端点位置关系数据集合的第一端点位置对应的拟合正弦曲线或第二端点位置对应的拟合正弦曲线；

S103：根据所述截面不同旋转角度对应的径向端点位置关系数据集合与所述拟合正弦曲线，获得所述截面的圆度误差。

需要说明的是，所述激光测量设备主要包括控制设备、步进设备、旋转设备、角度编码设备和直径测量设备，参考图2，所述轴类工件安装在旋转设备上，由旋转设备带动轴类工件在垂直于纸面的平面(预设水平面)内旋转，所述角度编码设备用于定义轴类工件在旋转运动中的相对零点，并依据控制设备传输的角度脉冲采集轴类工件在各个旋转角度所对应的测试数据；所述步进设备用于带动直径测量设备沿轴类工件的延伸方向运动，以使所述直径测量设备能够测量轴类工件不同截面位置处的第一端点位置和第二端点位置；所述控制设备用于控制所述步进设备、旋转设备的运动，接收所述角度编码设备和直径测量设备测量的数据，获得轴类工件截面的位置关系数据集合，图2中的标号10表示所述旋转设备，20表示所述直径测量设备，30表示所述步进设备，40表示所述角度编码设备，50表示所述控制设备，WP表示所述轴类工件。

可选的，所述步进设备可以由步进电机、气浮导轨和光栅尺构成，以结合直径测量设备达到程控步进扫描的目的；所述直径测量设备可以为激光准直测量尺；所述旋转设备可以为直流力矩电机；所述角度编码设备可以为增程式编码器。

当所述直流测量设备为激光准直测量尺时，所述直径测量设备的结构如图3所示，主要包括两个相对设置的测量尺，每个测量尺包括一个激光出射面和激光接收面，激光接收面用于接收激光出射面出射的激光，当两个测量尺中间有被测量物体时，激光出射面出射的激光被遮挡，激光接收面通过被遮挡的部分即可获得被测量物体的端点位置，直径测量设备在使用之前需要进行相对定标过程，参考图4，利用计量级标准圆柱体作为基准对直径测量设备进行定标；在图3和图4中，两个测量尺分别从激光出射面出射激光，被计量级标准圆柱体遮挡的激光无法被测量尺的激光接收面所接收，通过被遮挡的部分实现直径的测量。在标定过程中，需要首先移动测量尺在校准模式下对计量级标准圆柱体采集测量数据，可获得标准圆柱体直径的相对零差值的直径参照和坐标系零点位置。

利用直径测量设备进行测量时参考图5，实际测量的轴类工件的截面圆轮廓相比标准圆柱体发生了变化。可以测出被测轴类工件的截面圆的第一端点位置和第二端点位置，并可以通过指定的计算公式计算给出所述截面圆的直径测量值，同时给出直径两端点相对标准圆柱体在Y方向上的坐标变动量，在图3-图5中，标号21表示测量尺的激光出射面，22表示测量尺的激光接收面，在图4和图5中，-0，+0表示在定标过程中，标准圆柱体在两个测量尺的端点位置，即第一端点位置和第二端点位置，0表示在定标过程中，标准圆柱体定标的零位，L0表示标准圆柱体的直径，L1表示被测圆柱体的直径。

在实际的测量过程中，数据模型参考图6，其中，角度脉冲用于控制所述旋转设备的旋转，零位脉冲用于记录轴类工件是否旋转一周，得到的数据为在不同的角度脉冲下，直径测量设备获得的被测轴类工件的第一端点位置、第二端点位置和直径长度，其中，中点位置可以由计算得到。

下面将对圆度的定义以及本申请测量同轴度的原理进行说明：

参考图7，轴类工件可以视为由多个不同直径的圆柱体构成，这些圆柱体构成了多个台阶。这些圆柱体的截面圆的圆度，是指所述截面圆的轮廓偏离理论圆的程度。

依据GB/T 1182-2008中规定的最小区域原则，以包容所述截面圆在垂直于当前台阶基准轴线的平面上的投影轮廓的半径差为最小的两同心圆的半径差作为圆度误差，如图8所示。但直接求取半径差为最小的两个同心圆的计算复杂度较高。

上述方法对于圆度偏差较大的情况适用度高，在一般应用中，可以考虑如下替代方法，GB/T 18780.2-2003中还在圆柱面的提取中心线的缺省方法中对截面圆做出如下规定：

a)截面圆的拟合圆是最小二乘圆；

b)截面圆的中心是拟合圆的圆心。

因此，如图9所示，可以考虑首先利用最小二乘法由采集的圆周轮廓得到一个拟合圆及其圆心，再分别求得拟合圆内、外距离圆周最远的轮廓点，这两个距离的加和就是圆度误差测量结果，即如图9中所示的R₂-R₁的值。

本申请实施例采用上述原理，在获取了轴类工件的截面位置处，与所述截面不同旋转角度对应的径向端点位置关系数据集合，根据所述截面的位置关系数据集合，拟合获得所述截面的位置关系数据集合的拟合正弦曲线，由于所述拟合正弦曲线为所述位置关系数据集合的第一端点位置对应的拟合正弦曲线或第二端点位置对应的拟合正弦曲线，与该截面位置的截面拟合圆圆心由于同轴度误差引起的围绕公共基准轴线旋转运动位置关系数据集合相同，仅是在测量方向上平移了截面拟合圆半径长度所对应的距离，在不影响圆度误差计算模型的情况下，可忽略截面拟合圆半径长度的影响，，根据圆度误差的定义，可以根据所述截面位置关系数据集合与所述拟合正弦曲线的位置关系，获得与所述截面的圆度误差。所述圆度误差测量方法在测量轴类工件的圆度误差时，只需要通过激光测量设备实现轴类工件截面的位置关系数据集合的测量，无需采用定制的量仪和接触式量仪对轴类工件进行测量，不仅避免了在测量过程中刮伤轴类工件的可能，而且测量过程简便，从而提升了轴类工件的同轴度误差的测量效率。

在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，如图10所示，所述根据所述截面不同旋转角度对应的径向端点位置关系数据集合与所述拟合正弦曲线，获得所述截面的圆度误差包括：

S1031：获取在不同旋转角度对应所述截面被测径向端点位置数据取值大于所述拟合正弦曲线的拟合数据，及其与所述拟合正弦曲线之间的距离；

S1032：获取在不同旋转角度对应所述截面被测径向端点位置数据取值小于所述拟合正相曲线的拟合数据，及其与所述拟合正弦曲线之间的距离；

S1033：将所述对应不同角度的截面被测径向端点位置与所述拟合正弦曲线之间的距离的最大值，作为第一圆度数据；

S1034：将所述对应不同角度的截面被测径向端点位置与所述拟合正弦曲线之间的距离的最大值，作为第二圆度数据；

S1035：将所述第一圆度数据和第二圆度数据求和，以获得与所述截面的圆度误差；

当所述拟合正弦曲线为所述截面不同旋转角度对应的径向端点位置关系数据集合的第一端点位置对应的拟合正弦曲线时，所述拟合数据为所述位置关系数据集合的第一端点位置；当所述拟合正弦曲线为所述截面不同旋转角度对应的径向端点位置关系数据集合的第二端点位置对应的拟合正弦曲线时，所述拟合数据为所述位置关系数据集合的第二端点位置。

为了进一步解释拟合数据与拟合正弦曲线之间的关系，参考图11，对应不同角度的截面被测径向端点位置是指在拟合正弦曲线的过程中依据的计算数据，如图11中在拟合正弦曲线上下以及被拟合正弦曲线贯穿的数据点(P、P1和P2)；另外，不同旋转角度处，对应不同角度的截面被测径向端点位置取值大于所述拟合正弦曲线的拟合数据是指，在图11中，位于拟合数据上方(纵坐标取值大于拟合数据)的数据点(图11中标号为P1的点)；同样的，不同旋转角度处，对应不同角度的截面被测径向端点位置取值小于所述拟合正弦曲线的拟合数据是指，在图11中，位于拟合数据下方(纵坐标取值大于拟合数据)的数据点(图11中标号为P2的点)，图11中标号为P的数据点为拟合正弦曲线经过的点。

所述第一圆度数据即可以认为与所述位置关系数据集合对应的截面位置的轮廓，在拟合圆外与拟合圆距离最远的轮廓点；同样的，所述第二圆度数据即可以认为与所述位置关系数据集合对应的截面位置的轮廓，在拟合圆内与拟合圆距离最远的轮廓点。那么根据上述假设，第一圆度数据和第二圆度数据的加和既为所述位置关系数据集合对应的截面位置的轮廓的圆度。

综上，获取所述拟合正弦曲线的拟合数据与所述拟合正弦曲线之间的距离的具体过程可以总结为：

获取不同旋转角度处，对应所述截面被测径向端点位置数据的取值，以及所述拟合正弦曲线的拟合数据的取值；

将获取的所述径向端点位置数据的取值与所述拟合正弦曲线的拟合数据取值的差值，作为所述径向端点位置与所述拟合正弦曲线之间的距离。

优选的，在根据所述截面不同旋转角度对应的径向端点位置关系数据集合，进行正弦曲线的拟合时，优选采用最小二乘法，由于采用最小二乘法拟合正弦曲线的过程已为本领域技术人员所熟知，本申请在此不做赘述。

综上所述，本申请实施例提供了一种圆度误差测量方法，所述圆度误差测量方法在获取了轴类工件的截面位置处，与所述截面不同旋转角度对应的径向端点位置关系数据集合后，根据所述截面的位置关系数据集合，拟合获得所述截面的位置关系数据集合的拟合正弦曲线，由于所述拟合正弦曲线为所述位置关系数据集合的第一端点位置对应的拟合正弦曲线或第二端点位置对应的拟合正弦曲线，与该截面位置的截面拟合圆圆心围绕公共基准轴线旋运动位置关系数据集合相同，仅是在测量方向上平移了截面拟合圆半径长度所对应的距离，在不影响圆度误差计算模型的情况下，可忽略截面拟合圆半径长度的影响，根据圆度误差的定义，可以根据所述截面的位置关系数据集合与所述拟合正弦曲线的位置关系，获得与所述截面的圆度误差。所述圆度误差测量方法在测量轴类工件的圆度误差时，只需要通过激光测量设备实现轴类工件截面的位置关系数据集合的测量，无需采用定制的量仪和接触式量仪对轴类工件进行测量，不仅避免了在测量过程中刮伤轴类工件的可能，而且测量过程简便，从而提升了轴类工件的同轴度误差的测量效率。

下面对本申请实施例提供的同轴度误差测量系统进行描述，下文描述的同轴度误差测量系统与上文描述的同轴度误差测量方法可相互对应参照。

一种圆度误差测量系统，基于激光测量设备实现，所述激光测量设备包括：控制设备、步进设备、旋转设备、角度编码设备和直径测量设备；其中，所述旋转设备用于安装轴类工件，并带动轴类工件在预设水平面内旋转，所述角度编码设备用于定义轴类工件在旋转运动中的相对零点，并依据所述控制设备传输的角度脉冲采集所述轴类工件在各个旋转角度所对应的角度数据；所述步进设备用于依据所述控制设备传输的步进脉冲信号，带动直径测量设备沿轴类工件的延伸方向运动，以使所述直径测量设备测量轴类工件不同截面位置处的第一端点位置和第二端点位置；所述控制设备用于向所述步进设备发送步进脉冲信号，向所述旋转设备发送角度脉冲信号，以控制所述步进设备、旋转设备的运动，并接收所述角度编码设备和直径测量设备测量的数据，获得轴类工件截面的位置关系数据集合；所述圆度误差测量系统包括：

数据获取模块，用于在所述轴类工件的截面位置处，获取所述截面在不同旋转角度上的径向端点位置关系数据集合；

数据拟合模块，用于根据所述截面在不同旋转角度上的径向端点位置关系数据集合，拟合获得所述截面被测径向端点的位置变化量的拟合正弦曲线，所述拟合正弦曲线为所述截面在不同旋转角度上的径向端点位置关系数据集合位置关系数据集合的第一端点位置对应的拟合正弦曲线或第二端点位置对应的拟合正弦曲线；

误差计算模块，用于根据所述截面不同旋转角度对应的径向端点位置关系数据集合与所述拟合正弦曲线，获得所述截面的圆度误差。

可选的，所述误差计算模块包括：

第一距离获取单元，用于获取在不同旋转角度对应所述截面被测径向端点位置数据取值大于所述拟合正弦曲线的拟合数据，及其与所述拟合正弦曲线之间的距离；

第二距离获取单元，用于获取在不同旋转角度对应所述截面被测径向端点位置数据取值小于所述拟合正相曲线的拟合数据，及其与所述拟合正弦曲线之间的距离；

第一比较单元，用于将所述对应不同角度的截面被测径向端点位置与所述拟合正弦曲线之间的距离的最大值，作为第一圆度数据；

第二比较单元，用于将所述对应不同角度的截面被测径向端点位置与所述拟合正弦曲线之间的距离的最大值，作为第二圆度数据；

计算单元，用于将所述第一圆度数据和第二圆度数据求和，以获得与所述截面的圆度误差；

当所述拟合正弦曲线为所述截面不同旋转角度对应的径向端点位置关系数据集合的第一端点位置对应的拟合正弦曲线时，所述拟合数据为所述位置关系数据集合的第一端点位置；当所述拟合正弦曲线为所述截面不同旋转角度对应的径向端点位置关系数据集合的第二端点位置对应的拟合正弦曲线时，所述拟合数据为所述位置关系数据集合的第二端点位置。

可选的，获取所述拟合正弦曲线的所述截面被测径向端点的位置与所述拟合正弦曲线之间的距离的具体过程包括：

获取不同旋转角度处，对应所述截面被测径向端点位置数据的取值，以及所述拟合正弦曲线的拟合数据的取值；

将获取的所述径向端点位置数据的取值与所述拟合正弦曲线的拟合数据取值的差值，作为所述径向端点位置与所述拟合正弦曲线之间的距离。

可选的，所述数据拟合模块具体用于，根据所述截面不同旋转角度对应的径向端点位置关系数据集合，利用最小二乘法，拟合获得所述截面被测径向端点的位置变化量的拟合正弦曲线。

综上所述，本申请实施例提供了一种圆度误差测量方法及测量系统，其中，所述圆度误差测量方法在获取了轴类工件的截面位置处，与所述截面不同旋转角度对应的径向端点位置关系数据集合后，根据所述截面的位置关系数据集合，拟合获得所述截面的位置关系数据集合的拟合正弦曲线，由于所述拟合正弦曲线为所述位置关系数据集合的第一端点位置对应的拟合正弦曲线或第二端点位置对应的拟合正弦曲线，与该截面位置的截面拟合圆圆心由于同轴度误差引起的围绕公共基准轴线旋转运动位置关系数据集合相同，仅是在测量方向上平移了截面拟合圆半径长度所对应的距离，在不影响圆度误差计算模型的情况下，可忽略截面拟合圆半径长度的影响，根据圆度误差的定义，可以根据所述截面位置关系数据集合与所述拟合正弦曲线的位置关系，获得与所述截面的圆度误差。所述圆度误差测量方法在测量轴类工件的圆度误差时，只需要通过激光测量设备实现轴类工件截面的位置关系数据集合的测量，无需采用定制的量仪和接触式量仪对轴类工件进行测量，不仅避免了在测量过程中刮伤轴类工件的可能，而且测量过程简便，从而提升了轴类工件的同轴度误差的测量效率。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种圆度误差测量方法，其特征在于，基于激光测量设备实现，所述激光测量设备包括：控制设备、步进设备、旋转设备、角度编码设备和直径测量设备；其中，所述旋转设备用于安装轴类工件，并带动轴类工件在预设水平面内旋转，所述角度编码设备用于定义轴类工件在旋转运动中的相对零点，并依据所述控制设备传输的角度脉冲采集所述轴类工件在各个旋转角度所对应的角度数据；所述步进设备用于依据所述控制设备传输的步进脉冲信号，带动直径测量设备沿轴类工件的延伸方向运动，以使所述直径测量设备测量轴类工件不同截面位置处的第一端点位置和第二端点位置；所述控制设备用于向所述步进设备发送步进脉冲信号，向所述旋转设备发送角度脉冲信号，以控制所述步进设备、旋转设备的运动，并接收所述角度编码设备和直径测量设备测量的数据，获得轴类工件截面在不同旋转角度及其所对应的径向端点的位置关系数据集合；所述圆度误差测量方法包括：

在所述轴类工件的截面位置处，获取所述截面在不同旋转角度上的径向端点位置关系数据集合；

根据所述截面在不同旋转角度上的径向端点位置关系数据集合，拟合获得所述截面被测径向端点的位置变化量的拟合正弦曲线，所述拟合正弦曲线为所述截面在不同旋转角度上的径向端点位置关系数据集合的第一端点位置对应的拟合正弦曲线或第二端点位置对应的拟合正弦曲线；

根据所述截面不同旋转角度对应的径向端点位置关系数据集合与所述拟合正弦曲线，获得所述截面的圆度误差。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述截面不同旋转角度对应的径向端点位置关系数据集合与所述拟合正弦曲线，获得所述截面的圆度误差包括：

获取在不同旋转角度对应所述截面被测径向端点位置数据取值大于所述拟合正弦曲线的拟合数据，及其与所述拟合正弦曲线之间的距离；

获取在不同旋转角度对应所述截面被测径向端点位置数据取值小于所述拟合正相曲线的拟合数据，及其与所述拟合正弦曲线之间的距离；

将所述对应不同角度的截面被测径向端点位置与所述拟合正弦曲线之间的距离的最大值，作为第一圆度数据；

将所述对应不同角度的截面被测径向端点位置与所述拟合正弦曲线之间的距离的最大值，作为第二圆度数据；

将所述第一圆度数据和第二圆度数据求和，以获得与所述截面的圆度误差；

当所述拟合正弦曲线为所述截面不同旋转角度对应的径向端点位置关系数据集合的第一端点位置对应的拟合正弦曲线时，所述拟合数据为所述位置关系数据集合的第一端点位置；当所述拟合正弦曲线为所述截面不同旋转角度对应的径向端点位置关系数据集合的第二端点位置对应的拟合正弦曲线时，所述拟合数据为所述位置关系数据集合的第二端点位置。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，获取所述对应不同角度的截面被测径向端点位置与所述拟合正弦曲线之间的距离的具体过程包括：

获取不同旋转角度处，对应所述截面被测径向端点位置数据的取值，以及所述拟合正弦曲线的拟合数据的取值；

将获取的所述径向端点位置数据的取值与所述拟合正弦曲线的拟合数据取值的差值，作为所述径向端点位置与所述拟合正弦曲线之间的距离。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述截面不同旋转角度对应的径向端点位置关系数据集合，拟合获得所述截面被测径向端点的位置变化量的拟合正弦曲线包括：

根据所述截面不同旋转角度对应的径向端点位置关系数据集合，利用最小二乘法，拟合获得所述截面被测径向端点的位置变化量的拟合正弦曲线。

5.一种圆度误差测量系统，其特征在于，基于激光测量设备实现，所述激光测量设备包括：控制设备、步进设备、旋转设备、角度编码设备和直径测量设备；其中，所述旋转设备用于安装轴类工件，并带动轴类工件在预设水平面内旋转，所述角度编码设备用于定义轴类工件在旋转运动中的相对零点，并依据所述控制设备传输的角度脉冲采集所述轴类工件在各个旋转角度所对应的角度数据；所述步进设备用于依据所述控制设备传输的步进脉冲信号，带动直径测量设备沿轴类工件的延伸方向运动，以使所述直径测量设备测量轴类工件不同截面位置处的第一端点位置和第二端点位置；所述控制设备用于向所述步进设备发送步进脉冲信号，向所述旋转设备发送角度脉冲信号，以控制所述步进设备、旋转设备的运动，并接收所述角度编码设备和直径测量设备测量的数据，获得轴类工件截面在不同旋转角度及其所对应的径向端点的位置关系数据集合；所述圆度误差测量系统包括：

数据获取模块，用于在所述轴类工件的截面位置处，获取所述截面在不同旋转角度上的径向端点位置关系数据集合；

数据拟合模块，用于根据所述截面在不同旋转角度上的径向端点位置关系数据集合，拟合获得所述截面被测径向端点的位置变化量的拟合正弦曲线，所述拟合正弦曲线为所述截面在不同旋转角度上的径向端点位置关系数据集合位置关系数据集合的第一端点位置对应的拟合正弦曲线或第二端点位置对应的拟合正弦曲线；

误差计算模块，用于根据所述截面不同旋转角度对应的径向端点位置关系数据集合与所述拟合正弦曲线，获得所述截面的圆度误差。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述误差计算模块包括：

第一距离获取单元，用于获取在不同旋转角度对应所述截面被测径向端点位置数据取值大于所述拟合正弦曲线的拟合数据，及其与所述拟合正弦曲线之间的距离；

第二距离获取单元，用于获取在不同旋转角度对应所述截面被测径向端点位置数据取值小于所述拟合正相曲线的拟合数据，及其与所述拟合正弦曲线之间的距离；

第一比较单元，用于将所述对应不同角度的截面被测径向端点位置与所述拟合正弦曲线之间的距离的最大值，作为第一圆度数据；

第二比较单元，用于将所述对应不同角度的截面被测径向端点位置与所述拟合正弦曲线之间的距离的最大值，作为第二圆度数据；

计算单元，用于将所述第一圆度数据和第二圆度数据求和，以获得与所述截面的圆度误差；

当所述拟合正弦曲线为所述截面不同旋转角度对应的径向端点位置关系数据集合的第一端点位置对应的拟合正弦曲线时，所述拟合数据为所述位置关系数据集合的第一端点位置；当所述拟合正弦曲线为所述截面不同旋转角度对应的径向端点位置关系数据集合的第二端点位置对应的拟合正弦曲线时，所述拟合数据为所述位置关系数据集合的第二端点位置。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，获取所述拟合正弦曲线的所述截面被测径向端点的位置与所述拟合正弦曲线之间的距离的具体过程包括：

获取不同旋转角度处，对应所述截面被测径向端点位置数据的取值，以及所述拟合正弦曲线的拟合数据的取值；

将获取的所述径向端点位置数据的取值与所述拟合正弦曲线的拟合数据取值的差值，作为所述径向端点位置与所述拟合正弦曲线之间的距离。

8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述数据拟合模块具体用于，根据所述截面不同旋转角度对应的径向端点位置关系数据集合，利用最小二乘法，拟合获得所述截面被测径向端点的位置变化量的拟合正弦曲线。