孙艳玲 梁煜恒 常素萍

( 1.湖北文理学院，襄阳 441053； 2.汽车零部件制造装备数字化湖北省协同创新中心， 襄阳 441053；3.华中科技大学，武汉 470074)



接触式表面轮廓测量仪的非线性误差分析与补偿*

孙艳玲1，2梁煜恒1常素萍3

( 1.湖北文理学院，襄阳 441053； 2.汽车零部件制造装备数字化湖北省协同创新中心， 襄阳 441053；3.华中科技大学，武汉 470074)

分析了大量程接触式轮廓测量过程中非线性误差产生的原因，改进了测杆结构，建立了非线性误差模型，推导出多项式拟合误差的补偿算法，采用标准球通过实验反算出多项式系数并验证了该方法的可靠性。

接触式轮廓测量；非线性误差补偿；多项式拟合

0 引言

接触式测量因其测量结果可靠、稳定和重复性好，得到国际测量界一致认可。测量时杠杆绕支点O转动，测针针尖走过一段圆弧轨迹，针尖在移动过程中的竖直位移量是粗糙度测量所需的表面形貌信息，水平向位移偏差由于非常小可以忽略。但在大量程表面轮廓测量时，竖直向位移达到毫米级，水平偏差可达到微米级，该误差就不能忽略且必须补偿。为此研究出一种容易实现的、高效的误差补偿方式，对于完整的轮廓测量仪十分必要。

1 传统接触式轮廓测量仪的结构及杠杆受力分析

传统接触式轮廓仪工作原理如图1示，测量工件表面轮廓时，二维工作台在伺服电机的驱动下匀速水平进给，触针随着工件表面的起伏上下移动，基于迈克尔逊干涉原理的微位移传感器通过杠杆转动检测触针的高度变化[1-5]获取表面轮廓数据。……