基于VC的轴类零件形状误差评定系统设计

　　0　引言

　　轴类零件是现代机械的重要组成部分，尤其对于高精度和某些特殊用途的零件，其形状误差直接影响到机械的工作性能和使用寿命。圆度、圆柱度误差是轴类零件的互换性的重要指标，也是轴类形状误差的重要指标[1-2]。目前，国内的圆度误差测量一般使用圆度仪直接进行接触式测量，无法实现非接触式测量，虽然圆度误差要求不高，但零件尺寸大型化，超出圆度仪半径测量范围和承重能力。在圆柱度的近似测量中，应以圆柱度仪测量为好，但目前圆柱度仪少，价昂，使用和保养要求高、且结构复杂、调校费力、效率较低[3]。

　　评定圆度和圆柱度误差的方法有4种：最小二乘法、最小外接法、最大内切法和最小区域法。完全按上述方法测量和评定圆柱度，即使借助于计算机也存在困难，不但测量设备要求精度高，而且数据处理繁琐。上述方法中，最小二乘法具有统计意义，虽不能消除最大误差带来的影响，但在实际测量点有限的情况下仍不失为一种安全性较好的方法[4-5]。

　　针对目前圆度和圆柱度误差评定存在的问题，提出采用高精度非接触的激光测距法测量距离，使用最小二乘法误差评定圆度误差，采用径向全跳动的测量方法评定圆柱度误差。最后，通过VC软件设计轴类零件形状误差算法，并验证算法的可行性。

　　1　圆度误差评定的最小二乘圆算法设计

　　1.1　激光测距测量圆度和圆柱度问题描述

　　激光脉冲法是目前非接触测量中非常经典的一种方法。由于其具有非接触、不易损伤零件表面、测量距离远、抗干扰、测量点小、测量准确度高、可用于实时在线快速测量等特点，在几何量测量领域中得到广泛的应用。

　　脉冲法激光测距通过工作台上固定激光测距仪和轴类零件的位置，并使激光测距仪的发光孔正对零件的圆心，如图1所示。

　　轴类零件中心O到激光测距仪发光孔的距离，记作D，设轴类零件在工作台以转速v(w/s)转动，激光测距仪以某一设定频率f进行数据采样。其中θ为轴类零件均匀分布N个测点值的间隔角度。则θ为：

　　即激光测距仪每采样一次圆形零件所转过的角度，也为圆形零件上均匀分布的每两个相邻之间间隔的弧度，圆形零件旋转一周激光测距仪测点数为：

　　激光测距仪测量的值是从发光孔到零件外轮廓截面上的各点的距离，得到N个距离值d[i](i:0～N-1)。

　　1.2　圆度误差评定的最小二乘圆算法设计

　　圆度误差为零件在同一正截面上实际被测轮廓相对其理想圆的变动量，即两个能包络圆形零件工件轮廓形状的同心圆的最小半径差值，通常以失圆尺寸大小表示。