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大型轴辊是制造装备的核心构件,其形状误差,包括圆柱度等,将直接复制到所生产的产品上,引起产品表面瑕疵,因此轴辊的廓形精度是决定产品表面质量的重要因素。提高轴辊的廓形测量精度、避免或者减小在线测量过程中由于轴系的回转误差运动和导轨的直线误差运动带来的影响就显得十分重要。选题依托国家自然科学基金项目,研究集成奇异率谱分析和多点误差分离方法实现圆柱廓形测量重构的可行性、规律和适用条件,旨在探索一种以最少的传感器数目、降低测量过程中的干扰为目标的圆柱廓形精密测量技术手段。论文主要研究工作如下:1、阐述了奇异率谱技术实现信号分离的基本理论,基于仿真研究了奇异率谱辨识信号周期、实现信号分解和重构的基本规律;2、模拟单传感器单截面多圈测量过程构建采样信号,通过分析信号的奇异率谱,研究了轴系径向误差运动信号与廓形信号周期的可分解条件;验证了当截面廓形与径向误差运动两信号周期有公约数P时,奇异率谱法将产生“截面廓形周期/P”阶的谐波抑制;3、提出了两点奇异率谱误差分离法。当奇异率谱法仅有偶数阶谐波抑制时,两点误差分离法可精确分离截面廓形偶次谐波,仅有奇数谐波抑制,将奇异率谱法和两点误差分离方法结合,理论和仿真证实了其可实现圆柱廓形的全谐波误差分离;4、提出了三点奇异率谱误差分离法。当径向误差运动信号周期不是截面廓形信号周期整数倍时,奇异率谱法可精确测得圆柱截面廓形的一阶谐波,即精确测定了圆柱中线偏差;此时三点误差分离方法可精确测得除一阶外的所有阶次谐波,实现了圆柱截面半径偏差和圆度偏差的精确测量;理论和仿真证明了截面廓形与径向误差运动两信号周期不呈整数倍时,结合奇异率谱法与三点误差分离法,能够实现圆柱廓形精密测量中的全谐波误差分离;5、通过现有的仪器设备,基于重复实验,验证了三点奇异率谱误差分离方法可精确测定中线偏差、截面半径偏差和圆度偏差,实现了符合ISO 12180定义的圆柱廓形测量与重构。论文依托项目研究,作了一些有价值的理论和仿真研究工作,研究取得的关于奇异率谱技术在圆柱廓形测量中的相关结论对精密在线圆柱廓形测量重构具有一定的借鉴意义。