六自由度關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測量機的誤差研究.pdf

1、本文研究的六自由度關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測量機是一種新型的非笛卡爾式的三坐標(biāo)測量機，與傳統(tǒng)的笛卡爾式三坐標(biāo)測量機相比，它具有體積小、質(zhì)量輕、方便攜帶、現(xiàn)場測量、在線工作、效率高等優(yōu)點。因此，當(dāng)其一被提出就迅速引起了相關(guān)研究人員的濃厚興趣，近年來更成為了國內(nèi)外的一個研究熱點。在這些研究中，誤差研究一直是個焦點，這是因為由于采用了角度測量基準(zhǔn)、各個關(guān)節(jié)臂串聯(lián)的機構(gòu)，使得六自由度關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測量機各關(guān)節(jié)的角度類誤差會以疊加、放大的形式被傳遞到測頭，使其

2、測量精度一直達(dá)不到傳統(tǒng)的笛卡爾式坐標(biāo)測量機的精度。本文正是基于虛擬樣機技術(shù)對六自由度關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測量機的測頭位置誤差及其在測量空間的分布進行研究，主要內(nèi)容有以下幾個方面： 建立了六自由度關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測量機的測量運動學(xué)數(shù)學(xué)模型和虛擬樣機模型。在建立起虛擬樣機模型之后用圖解法對其進行了檢驗，得到正確的虛擬樣機模型后對運動學(xué)數(shù)學(xué)模型進行仿真驗證。正確的虛擬樣機模型與正確的測量運動學(xué)模型為進行下一步研究工作奠定基礎(chǔ)。 對不同自由

3、度的關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測量機的測量空間進行仿真與分析。對兩至六自由度關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測量機的測量空間進行了仿真并分析了測量空間無盲區(qū)的條件，進而解釋了為什么六個自由度是關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測量機的常用選擇。本部分工作是研究測頭位置誤差空間分布的必要環(huán)節(jié)。 在對測頭的位置誤差研究中，提出了解析誤差分析數(shù)學(xué)模型。精確地反映25個D-H誤差因素對測頭在測量空間中不同位置處的位置誤差的影響，它不存在原理上的誤差。相比于常見的基于矩陣全微分的誤差分析方法，

4、提高了誤差分析精度。 編寫了基于解析誤差數(shù)學(xué)模型算法的測頭位置誤差分析軟件，并利用此軟件進行了大量的分類、綜合仿真實驗。在VC++環(huán)境下開發(fā)了測頭位置誤差的分析軟件，實現(xiàn)了各種誤差因素對測頭位置誤差的影響的定量分析。據(jù)此，將25個誤差因素按照D-H參數(shù)的構(gòu)成特點進行了分類實驗和綜合實驗，得到了測頭的位置誤差在測量空間內(nèi)的分布曲線。 本文對六自由度關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測量機測量誤差的理論分析和仿真研究結(jié)果對于其參數(shù)標(biāo)定、誤差控制、