随着齿轮制造精度的提升,对其主要测量仪器齿轮测量中心的测量精度有了更高的要求。几何误差是影响齿轮测量中心测量精度的主要误差来源,对其快速检测并准确辨识,是提高齿轮测量中心测量精度的基础保障。球杆仪是一种使用方便、测量速度快的高精度误差检测工具,已经成为机床领域误差检测的主流工具。但球杆仪检测出的误差,不仅包含几何误差,还耦合有运动误差,本论文的主要目的是利用球杆仪的测量数据,剔除齿轮测量中心的运动误差,辨识出几何误差。本文主要完成了以下工作:1.分析了球杆仪和光栅尺采集数据中分别包含的齿轮测量中心的误差项,提出了基于球杆仪的齿轮测量中心几何误差辨识原理。依据齿轮测量中心的拓扑结构和球杆仪的安装位姿,建立了基于球杆仪的齿轮测量中心几何误差辨识测量坐标系,基于多体理论和误差辨识原理建立了几何误差辨识模型。根据几何误差模型对齿轮测量中心运动圆轨迹上的几何误差进行估算,得出几何误差综合结果的预估值,为使用球杆仪检测齿轮测量中心的误差并对几何误差进行辨识提供了理论前提。2.针对不含有圆弧插补功能的CNC齿轮测量中心,以“短直线代替圆弧”的思想,设计了基于C语言的“圆运动”程序。规划并设计了球杆仪运行轨迹,以R-T面圆轨迹运动为例,进行了几何误差检测实验,获取了包括运动误差和几何误差的齿轮测量中心误差数据,通过采集运动过程中光栅的实时值,获取了只含有运动误差的圆轨迹上的坐标点。为后续辨识几何误差奠定了基础。3.通过分析光栅尺和球杆仪采集数据的坐标表示形式、测点采样分布和采样密度,提出了不同基准的测点数据迭代配准算法。以光栅尺测量数据为基准,选取球杆仪初始配准点、配准邻域以及迭代搜索步长,进行初始点配准,并逐一计算球杆仪数据与光栅尺数据配准后的误差。以MATLAB为工具,开发了配准算法的程序,从球杆仪的误差检测数据中辨识出了 R-T平面上圆轨迹的几何误差的测量数据。本文从球杆仪与光栅检测得到的误差数据中辨识出了齿轮测量中心的几何误差,证明了球杆仪同样适用于不含圆弧插补的测量机,为齿轮测量中心的几何误差检测提供了新方法,进一步拓展了球杆仪的应用范围。