基于MATLAB的直线度误差数据处理方法技术

本发明专利技术公开了一种基于MATLAB的直线度误差数据处理方法，具体为步骤1、绘制直线度误差评定程序框图；步骤2、根据测得的各点坐标值的端点求解直线方程初始参数；步骤3、按点到直线距离求解测得点到直线的距离；步骤4、按给定的最小区域法和最小包容区法形成评定函数模型；步骤5、将初值代入公式，求解各点至评定基线的距离；步骤6、用相对于评定基线的最大和最小偏离值作为直线度误差。本发明专利技术在建立模型和评定方法的基础上，充分利用MATLAB编程软件对所测的数据进行快速、科学的处理，提高了直线度误差处理的速度、效率和准确度。

Data processing method of straightness error based on MATLAB

【技术实现步骤摘要】
基于MATLAB的直线度误差数据处理方法
本专利技术属于几何误差数据分析和处理领域，具体是一种利用MATLAB对直线度误差所测数据进行快速、准确处理的方法。
技术介绍
传统的直线度误差测量一般是由工作人员用普通测量器具测量零件，人工记录和处理测量数据并得到最后结果。这种人工处理的传统方式不但过程繁杂、费时，而且容易出错，不易得到精确的结果。而图形化编程语言MATLAB可以较好地解决这些问题，通过程序的自动运算可以快速而又准确地得到结果，给测量工作带来极大方便。
技术实现思路
1、本专利技术的目的本专利技术为了解决现有技术中低效、低精度的人工处理测量数据的问题，而提出了一种基于MATLAB的直线度误差数据处理方法。2、本专利技术所采用的技术方案本专利技术提出了一种基于MATLAB的直线度误差数据处理方法，具体步骤为：步骤1、绘制直线度误差评定程序框图；步骤2、根据测得的各点坐标值的端点求解直线方程初始参数；步骤3、按点到直线距离求解测得点到直线的距离；步骤4、按给定的最小区域法和最小包容区法形成评定函数模型；步骤5、将初值代入公式，求解各点至评定基线的距离；步骤6、用相对于评定基线的最大和最小偏离值作为直线度误差。更进一步，测得的各点坐标值的端点代入方程：根据三坐标测得多个点，数量大于等于3，以及每两个端点形成的线段，带入直线方程求解初始参数。更进一步，测得的各点坐标值的端点代入方程：根据三坐标测得n个点，n大于等于3，各点坐标为xi，yi，(i＝1,...n)中的两个端点：p1(x1,y1),pn(xn,yn)，代入下列方程组即可求解直线方程参数A0,B0,C0；更进一步，按下两式构造最小区域法评定函数模型F(A,B)和最小二乘法函数模型F(A,B,C)；F(A,B)＝[di]max-[di]min＝min式中dmax、dmin分别为n点到直线的距离di相对于评定基线的最大、最小偏离值，di为n点到直线的距离。更进一步，将A0，B0，C0作为初值代入上式，迭代求解出符合该式和迭代求解精度的最小二乘直线方程参数A，B，C，此直线即为直线度评定基线最小区域直线或者最小二乘直线。更进一步，直线度误差值ΔZZ＝Rmax-Ri；式中Rmax、Ri分别为di相对于评定基线的最大、最小偏离值。。3、本专利技术所采用的有益效果(1)本专利技术在建立模型和评定方法的基础上，充分利用MATLAB编程软件对所测的数据进行快速、科学的处理，提高了直线度误差处理的速度、效率和准确度。(2)本专利技术以先进、科学的编程软件来取代的传统方法，提高了直线度误差数据处理水平，同时，也提升了直线度误差的处理的效率和准确度，为产品几何误差的检测提供了有力保障。附图说明图1为直线度误差评定程序框图；图2为两端点连线法评定直线度图形界面；图3为两端点连线法直线度误差数据处理图形；图4为最小包容区法直线度误差数据处理图形。具体实施方式下面结合本专利技术实例中的附图，对本专利技术实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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。下面将结合附图对本专利技术实例作进一步地详细描述。为了提高直线度误差数据处理的效率和准确度，本专利技术专利在分析直线度误差测量方法的基础上，通过建立模型，依托MATLAB编程软件，用两端点连线法和最小包容区法，对所测数据进行处理，并通过样本进行测试，得到了较为准确的直线度误差。首先，绘制直线度误差评定程序框图；然后根据测得的各点(坐标值)中的端点，代入方程；再按点到直线距离求解测得点到直线的距离；接着按给定的最小区域法和最小包容区法构造评定函数模型，将初值代入公式，求解各点至评定基线的距离，然后用相对于评定基线的最大和最小偏离值作为直线度误差。图1为本专利技术直线度五查评定程序流程图，具体该直线度误差处理方法的具体的实施步骤如下：(1)构建直线度误差评定程序框图；(2)根据三坐标测得n(n>3)个点(各点坐标为)xi，yi，(i＝1,...n)中的两个端点：p1(x1,y1),pn(xn,yn)，代入下列方程组即可求解直线方程参数A0,B0,C0；(3)按点到直线距离求解测得n点到直线的距离di；(4)按下两式构造最小区域法评定函数模型F(A,B)和最小二乘法函数模型F(A,B,C)；F(A,B)＝[di]max-[di]min＝min(5)将A0,B0,C0作为初值代入上两式，迭代求解出符合该式和迭代求解精度的最小二乘直线方程参数A,B,C，此直线即为直线度评定基线最小区域直线或者最小二乘直线(6)求解各点至评定基线的距离di；(7)则直线度误差值ΔZZ＝Rmax-Ri，式中dmax、dmin分别为di相对于评定基线的最大、最小偏离值。实施例通过实例分析，验证了本专利技术的准确性。如用分度值为1秒的自准直仪测量一个500mm长工件的直线度误差，桥板跨距为L＝50mm.测得各段上的读数(格数)，见下表1。表11)两端点连线法处理上表中点序为测量序号，读数为后点相对前点的格值高度差，然后计算出相对高度值，通过在图形界面中输入点序和相对高度值，可以直接在图形界面中显示出最大格值5.6格，最小格值-7.9格，即格值总偏差13.5格，直线度误差3.375um，见图2。图3是两端点连线法直线度误差数据处理图形，图形曲线中对应横坐标点序为9处的交点(最高点)到两端点的连线(图形中的直线)的纵向距离是5.6格，而图形曲线中对应横坐标4处的交点(最低点)到两端点的连线的纵向距离是7.9格，因此两者之和13.5格即为这直线误差，再把格值化成线值就是直线度误差。2)最小包容区法处理最小包容区法处理的界面图形与两端点连线法类似，也可以直接显示出相关结果，直线度误差处理值为2.500um。图4是针对表1中的测量数据用最小包容区法处理的数据图形，最小包容区就是上面这条斜直线和平行于它的下面这条斜直线之间的纵向距离，从图中看出应该是10格，再把格值化为线值就是直线度误差。通过上述两种不同的数据处理方法，可以知道，针对同一组测量值，用两端线连线法和最小包容区法得到的结论是不一样的，两端线连线法处理得到的值是3.375um，而用最小包容区法得到的值是2.500um。用最小包容区法处理直线度误差的精度要高于两端线连线法处理的精度，因此，如精度要求不高时，可用两端点连线法处理，较高时，用最小包容区法处理。以上所述，仅为本专利技术较佳的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术披露本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于MATLAB的直线度误差数据处理方法，其特征在于：/n步骤1、绘制直线度误差评定程序框图；/n步骤2、根据测得的各点坐标值的端点求解直线方程初始参数；/n步骤3、按点到直线距离求解测得点到直线的距离；/n步骤4、按给定的最小区域法和最小包容区法形成评定函数模型；/n步骤5、将初值代入公式，求解各点至评定基线的距离；/n步骤6、用相对于评定基线的最大和最小偏离值作为直线度误差。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于MATLAB的直线度误差数据处理方法，其特征在于：
步骤1、绘制直线度误差评定程序框图；
步骤2、根据测得的各点坐标值的端点求解直线方程初始参数；
步骤3、按点到直线距离求解测得点到直线的距离；
步骤4、按给定的最小区域法和最小包容区法形成评定函数模型；
步骤5、将初值代入公式，求解各点至评定基线的距离；
步骤6、用相对于评定基线的最大和最小偏离值作为直线度误差。


2.根据权利要求1所述的基于MATLAB的直线度误差数据处理方法，其特征在于测得的各点坐标值的端点代入方程：根据三坐标测得多个点，数量大于等于3，以及每两个端点形成的线段，带入直线方程求解初始参数。


3.根据权利要求2所述的基于MATLAB的直线度误差数据处理方法，其特征在于测得的各点坐标值的端点代入方程：根据三坐标测得n个点，n大于等于3，各点坐标为xi，yi，(i＝1,...n)中的两个端点：p1(x1,y1),pn(xn,yn)，代入下列方程...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛为民，
申请(专利权)人：常州工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32