随着科技的发展和机械加工能力的不断提高,可加工的大型零部件的空间尺寸越来越大,加工精度越来越高,对检测技术也提出了越来越高的要求。大型轴孔类工件因体积大、热容量大及难以恒温等特点,其直径的高精度在线检测一直是个技术难题。在各种大直径测量方法中,滚轮法是一种易于实现的大直径在线测量方法,理论上可测无穷大的直径,但传统滚压轮法由于受打滑、滚轮受压变形以及温度的影响,测量精度难以提高,满足不了现代机械制造业的需求。为此国防军工委设立计量“十五”计划重点项目“大直径多滚压轮高准确度测量方法研究”,解决大直径在线测量的难题。该项目在深入分析研究了制约滚轮法在线测量大直径测量精度提高的各项因素的基础上,研制了由新型滚轮测头构建的多滚轮大直径测量系统。该系统集成了直径测量系统与圆度误差测量系统,并对压力变形、温度变形、滚压轮转角测量误差、打滑和被测工件径向跳动等主要误差进行了修正,从而实现了大型工件直径及圆度误差的高精度在线测量。本学位论文的研究重点即为该多滚轮高精度在线测量系统的信息融合技术,主要的研究工作及创新点如下:1.分析研究了影响大直径测量精度和影响圆度误差测量精度的主要误差源及其特性,并针对这些主要误差源,研究了相应的误差辨识、分离、修正等处理方法,消除或减小了这些误差对测量结果的影响。具体包括:基于圆光栅的滚轮测头测角误差的获取及修正;滚轮打滑信息的识别及补偿;滚轮受压变形信息的在线获取及修正;切削热及环境温度引起的被测工件变形误差现场修正;消除被测工件径向跳动对圆度误差测量的影响。2.研究了由同类冗余测量信息获取高精度决策信息的数据融合技术,提出了基于相互支持度的加权数据融合法及阈值判别法。对于经过相互支持度检验后的数据,按照各传感器的特性进行加权数据融合,自动辨识和剔除冗余测量信息中的低品质数据,得到更加接近真值的高精度测量估计值。3.为便于实现在线测量,研制了基于嵌入式系统ARM9 LPC3250的测量控制系统,实现对测量系统中多类多个传感器采样时序的准确控制。该系统包括系统电源模块、测量圈数控制模块、圆光栅信号处理模块、微位移传感器信号处理模块、温度测量信号处理模块、压力测量信号处理模块、仿真接口模块、外设接口模块、网络通信模块及一些功能模块等。该测量控制系统可以实现大型零件直径和圆度误差信息的在线自动获取,并且方便智能操作和功能扩展。4.为克服传统滚轮法直径测量装置的缺点,增添圆度误差同步测量的功能,研制了新型的多滚压轮高精度大直径测量装置。该测量装置采用了具有新型结构的滚轮测头,其通过增加防滑圈减小了打滑发生几率,通过增加测力系统能实时获取修正滚压轮变形所需的测量力信息,通过增加微位移传感器在测量直径的同时同步获取圆度误差的信息。该测量装置通过三个具有独立测量功能的滚轮测头实现冗余测量,还在结构上保证了其用于卧式工件和立式工件测量时不同安装方位的调整。5.为验证所研究的数据融合方法的正确性及有效性,对所研制的多滚压轮高精度大直径特性予以标定,研制了能模拟被测大轴加工状态的仿真大轴系统,并完成了各类验证标定实验。实验结果表明:所研制的多滚压轮大直径测量装置实现了既定的功能和精度指标。目前,很多测量仪器及系统都在朝着多功能、多信息化方向发展,系统中都集成了多类多个传感器,且多采用冗余测量方案,因此本论文的研究成果也可为这类仪器及系统的发展提供参考。