中文摘要：

针对圆柱度量值溯源中的几个关键技术基础和方法进行研究，主要内容1)建立双偏置参数圆和圆柱轮廓测量模型，该模型中同时包含传感器测量线偏移和试件偏心两个偏置误差参量，研究各偏置误差参量对测量的影响机理和作用规律；同时提出一种基于非线性最小二乘拟合原理和单纯形寻优估计的偏置参量精确求解和分离算法；2)提出一种基于圆柱标准器自身特征参照的基准间位置误差分离方法，在不破坏仪器原有测量状态的前提下，充分利用圆柱标准器自身几何特征的参照作用，解析分离出基准间位置误差；3)提出基于圆柱标准器多组互比的基准间位置误差分离精度校准方法；4)主要技术指标包含温度漂移和机械漂移等在内的全部测量误差对基准间位置误差分离精度的影响小于25nm/100mm。该项目的完成，可为统一圆柱度量值溯源方法提供一种全新而有效的技术途径，并有望引领超精密测量仪器和加工装备校准技术的快速发展。

结论摘要：

随着超精密工程技术的发展，传统的圆柱度量值溯源方法已无法满足新的测量精度需求,直接影响和制约着下一代先进制造和测量技术的发展。为突破传统的圆柱度量值溯源方法技术瓶颈，探索更为科学、完善的量值溯源理论和方法，本项目对圆柱度量值溯源中的几个关键技术进行了深入研究，并取得了重要进展和突破，包括以下几个方面 1.为解决传统的圆柱轮廓测量模型不完善问题，本项目建立了一种同时包含有传感器测量线偏移和试件偏心两个偏置误差参量的双偏置参数圆柱轮廓测量模型，完整精确地反映各偏置误差参量对测量的影响机理和作用规律，从原理上进一步完善了传统的圆和圆柱轮廓测量模型； 2.为解决传统的参数估计方法存在较大误差的问题，本项目提出了一种基于非线性最小二乘拟合原理和寻优估计的偏置参量精确求解方法，实现了对传感器测量线偏移参量、试件偏心参量和模型中其它参量的精确估计和直接求解，可精确地将偏置误差参量从测量数据中分离出去； 3.为解决仪器基准间位置误差的分离问题，本项目提出了基于圆柱标准器自身特征参照的基准间位置误差分离方法。该方法在完全保持仪器原有测量状态不变的情况下，充分利用标准器自身特征的不变性，通过对圆柱标准器指定测量截面进行正置和倒置测量，并建立测量截面的几何特征与直线运动基准线对应位置的几何关系，实现对基准间位置误差的精确分离；该方法同时兼有简便性、客观性和高复现性等特性； 4.本项目提出了一种基于圆柱标准器多组互比的基准间位置误差分离精度校准方法，采用一组具有不同几何特征的圆柱标准器对仪器的基准间位置误差进行分离，实验结果表明，该组圆柱标准器对同一段基准间位置误差的分离结果具有很好的一致性;该方法可实现仪器基准间位置误差的自校准;实验结果表明，包含温度漂移和机械漂移等在内的全部测量误差对基准间位置误差分离精度的影响小于20nm/100mm;该方法可将仪器基准间位置精度提高一个数量级。 上述技术已成功应用于国家圆柱度标准装置中，中国计量科学研究院采用该圆柱度标准装置同德国联邦物理技术研究院(PTB)的圆柱度测量标准装置进行了比对测量实验，实验结果表明双方测量数据吻合。 本项目研究成果可直接应用于先进装备制造业，在航空、航天、尖端武器研制等领域具有良好的应用前景，特别是在高精度三维回转体类测量仪器的研制中可发挥积极作用，对提升我国超精密制造和测试装备技术水平具