【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于大尺寸齿轮测量，具体涉及一种大齿轮齿面全几何信息定量采样方法及其应用。
技术介绍
1、在冶金、矿山、船舶制造、起重、风力发电、国防、航天等重要领域，以大齿轮为代表的大型复杂关键零部件是重大装备的核心和基础，其加工制造质量直接决定重大装备的性能、水平和寿命。
2、为了测量大齿轮的几何特征，需要对大齿轮进行采样，目前一般只针对齿面中央位置的一条弧线进行采样，但是单一弧线上的采样点并不足以完整、准确的表达齿面特征，尤其是大齿轮(直径500mm以上)。因此，专利技术人提出了一种针对整个齿面进行采样的方法，用于获取大齿轮齿面全几何信息，齿面全几何信息是指齿面所有的采样数据组成的几何关系信息，包括齿面上的螺旋线、渐开线，也包括由螺旋线、渐开线相应构成的螺旋面、渐开面。
3、齿面采样存在的困难在于：面向大齿面多特征的样本量、样本分布与测量精度的关系不能够定量化表征并规范化应用，造成对大齿轮的测量策略不统一、测量成本非近似最优，致使大齿轮全几何信息准确测量难以实现。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种大齿轮齿面全几何信息定量采样方法。
2、本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种大齿轮齿面全几何信息定量采样方法，包括以下步骤：在大齿轮齿面不同特征区域设定的测量不确定度的约束下，以总检测成本最小为目标，确定各个不同特征的样本量的最优临界值，所述总检测成本包括测量动作总成本与检测误差成本，所述样本量为覆盖全齿面
3、进一步的，所述测量动作总成本，计算公式如下：cm＝cmtm；式中，cm表示测量动作总成本，tm表示所用仪器的测量次数，cm表示所用仪器的单次测量动作成本。
4、进一步的，单次测量动作成本包括所用仪器所花费的能源成本与人力成本。
5、进一步的，当通过仪器探针进行接触测量时，所述测量动作总成本的计算公式如下：
6、
7、式中，cm表示测量动作总成本，cm表示单次测量动作成本，tm表示测量次数；n为大齿轮的齿面数量，wai表示测量第i个齿面的动作成本权重，nai表示对第i个齿面进行的测量次数。
8、进一步的，当通过激光进行扫描测量时，所述测量动作总成本的计算公式如下：
9、
10、式中，cm表示测量动作总成本，cm表示单次扫描动作成本，tm表示扫描次数；n为大齿轮的齿面数量，ij表示第j个齿面包含的关键特征数量，cai表示扫描第i个关键特征的单次成本量，wai表示扫描第i个关键特征的动作成本权重，nai表示第i个关键特征的扫描次数。
11、进一步的，所述检测误差成本的计算公式如下：
12、
13、式中，ce表示检测误差成本；表示a类误差成本的概率分布，a类误差为弃真错误，cea为测量引起的弃真错误所造成的成本代价；；表示b类误差成本的概率分布，b类误差为纳伪错误，ceb为测量引起的纳伪错误所造成的成本代价；n为大齿轮的齿面数量。
14、进一步的，所述a类误差成本与b类误差成本的概率分布分别如下：
15、
16、
17、式中，被测齿面特征曲面si的公差范围为lsli至usli，ei为被测齿面特征曲面si的几何测量误差真实值，γi为其实际测量值，ui表示仪器对被测齿面特征曲面si的测量不确定度，n为大齿轮的齿面数量。
18、进一步的，所述总检测成本的计算公式如下：ci＝cm+ce
19、式中，ci表示总检测成本，cm表示测量动作总成本，ce表示检测误差成本。
20、进一步的，所述样本量为采样线数与单线采样点个数的乘积。
21、本专利技术还提供一种如权利要求1～9任一所述的大齿轮齿面全几何信息定量采样方法的应用，用于确定大齿轮单个齿面的样本量的最优临界值或者整个齿轮所有齿面的样本量的最优临界值，并按所述样本量的最优临界值对齿轮标准器的齿面进行采样，根据采样数据拟合齿面全几何信息，以校准测量仪器。
22、与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：
23、本专利技术能够很好的平衡采样精度和采样成本，避免为了追求采样精度去盲目增加采样点，大大降低了大尺寸齿面轮廓采样过程中产生的总成本消耗。
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1.一种大齿轮齿面全几何信息定量采样方法，其特征在于，包括以下步骤：在大齿轮齿面不同特征区域设定的测量不确定度的约束下，以总检测成本最小为目标，确定各个不同特征的样本量的最优临界值，所述总检测成本包括测量动作总成本与检测误差成本，所述样本量为覆盖全齿面的总采样点数。
2.根据权利要求1所述的大齿轮齿面全几何信息定量采样方法，其特征在于，所述测量动作总成本，计算公式如下：CM＝cmtm；式中，CM表示测量动作总成本，tm表示所用仪器的测量次数，cm表示所用仪器的单次测量动作成本。
3.根据权利要求2所述的大齿轮齿面全几何信息定量采样方法，其特征在于，单次测量动作成本包括所用仪器所花费的能源成本与人力成本。
4.根据权利要求2所述的大齿轮齿面全几何信息定量采样方法，其特征在于，当通过仪器探针进行接触测量时，所述测量动作总成本的计算公式如下：
5.根据权利要求2所述的大齿轮齿面全几何信息定量采样方法，其特征在于，当通过激光进行扫描测量时，所述测量动作总成本的计算公式如下：
6.根据权利要求4或5所述的大齿轮齿面全几何信息定量采
7.根据权利要求6所述的大齿轮齿面全几何信息定量采样方法，其特征在于，所述A类误差成本与B类误差成本的概率分布分别如下：
8.根据权利要求7所述的大齿轮齿面全几何信息定量采样方法，其特征在于，所述总检测成本的计算公式如下：CI＝CM+CE
9.根据权利要求1所述的大齿轮齿面全几何信息定量采样方法，其特征在于，所述样本量为采样线数与单线采样点个数的乘积。
10.一种如权利要求1～9任一所述的大齿轮齿面全几何信息定量采样方法的应用，其特征在于，用于确定大齿轮单个齿面的样本量的最优临界值或者整个齿轮所有齿面的样本量的最优临界值，并按所述样本量的最优临界值对齿轮标准器的齿面进行采样，根据采样数据拟合齿面全几何信息，以校准测量仪器。
...【技术特征摘要】
1.一种大齿轮齿面全几何信息定量采样方法，其特征在于，包括以下步骤：在大齿轮齿面不同特征区域设定的测量不确定度的约束下，以总检测成本最小为目标，确定各个不同特征的样本量的最优临界值，所述总检测成本包括测量动作总成本与检测误差成本，所述样本量为覆盖全齿面的总采样点数。
2.根据权利要求1所述的大齿轮齿面全几何信息定量采样方法，其特征在于，所述测量动作总成本，计算公式如下：cm＝cmtm；式中，cm表示测量动作总成本，tm表示所用仪器的测量次数，cm表示所用仪器的单次测量动作成本。
3.根据权利要求2所述的大齿轮齿面全几何信息定量采样方法，其特征在于，单次测量动作成本包括所用仪器所花费的能源成本与人力成本。
4.根据权利要求2所述的大齿轮齿面全几何信息定量采样方法，其特征在于，当通过仪器探针进行接触测量时，所述测量动作总成本的计算公式如下：
5.根据权利要求2所述的大齿轮齿面全几何信息定量采样方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：周森，陶磊，冉小鸿，
申请(专利权)人：重庆市计量质量检测研究院，
类型：发明
国别省市：
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