平行导轨、平行平板等结构可视作一对平行轮廓,其直线度、平行度等几何量参数评定的前提是实现平行轮廓的轮廓重构,因此,重构结果的准确度至关重要。平行轮廓重构时,通常对被测轮廓进行扫描测量,此时测量基准自身误差会影响测量和重构的准确度。尤其是大型工件的几何量测量中,在机测量应用较多,在机测量中机床主轴的运行轨迹通常作为扫描测量基准,其精度与被测量往往处于同一量级,测量基准误差的影响更加严重。所以,无基准误差重构对大型工件的高精度测量具有重大意义。本课题对平行轮廓的无基准误差重构方法中的关键技术进行研究,提出适用于不同测量需求的三种多传感器重构方法,消除扫描测量中影响较大的几类误差,摆脱重构准确度对测量基准的依赖,实现无基准误差重构。论文的主要研究内容有:1.分析和论证了在平行轮廓重构中影响较大的几类误差的特性及其产生的影响。指出,满足高横向分辨力时,基于两点法和三点法的重构方法均受到数据处理误差的影响,且三点法受到传感器零位误差影响严重,限制了基于三点法的重构方法的实际应用。2.提出了基于两点法的虚拟剪切量高横向分辨力重构方法,在偏摆误差可忽略或可补偿的前提下,满足高横向分辨力和无基准误差的平行轮廓重构需求。设计了数据处理算法,利用与测量装置实际步进间距相等的虚拟剪切量进行数据处理,将数据处理过程等价于逐次两点法。仿真和实验结果证实,新方法可以消除测量基准直线度误差对重构结果的影响,去除数据处理误差并保证高横向分辨力。3.提出了基于三点法的二次扫描测量免零位校准重构方法,在偏摆误差不能忽略时,实现了平行轮廓的无基准误差重构。设计了虚拟传感器法,在数据处理过程中将传感器零位误差抵消。仿真和实验结果证实,新方法可以得到不受直线度误差、偏摆误差和零位误差影响的重构结果,且扫描测量前无需对传感器零位进行校准,克服了基于三点法的轮廓重构方法在实际应用中的最大障碍。4.提出了基于三点法的双剪切量二次扫描测量精确重构方法,实现了平行轮廓的无基准误差重构和精确重构。利用虚拟传感器法计算被测轮廓微分值,消除了直线度误差、偏摆误差和传感器零位误差。通过积分计算获得多条不受数据处理误差影响的初级重构曲线,调整其姿态获得被测曲线的最终重构结果。仿真和实验结果证实,新方法可以消除平行轮廓扫描测量中对重构结果产生影响的几种主要误差,实现精确重构,平均效应也对随机误差起到了一定的抑制作用。论文针对大型工件平行轮廓的在机测量提出了三种轮廓重构方法,在不同的测量需求下,实现对被测轮廓的无基准误差重构,并通过理论分析、仿真和实验验证了各重构方法的优势和可行性。新型无基准误差重构方法理论上解决了在机测量中基准误差对重构准确度的影响,也可作为其它条件下平行轮廓重构的通用方法。