關(guān)節(jié)臂式三坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型及標(biāo)定技術(shù)的研究.pdf

1、本論文的研究對(duì)象是一種新型的采用旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)連接的關(guān)節(jié)臂式柔性三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。此系統(tǒng)采用高精度角度傳感器測(cè)量各個(gè)關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)角度，再依據(jù)桿件長(zhǎng)度，通過坐標(biāo)變換得出測(cè)頭的中心坐標(biāo)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、量程大、體積小、價(jià)格低廉、安裝方便、易于操作、可在線使用、便攜等優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。由于目前國(guó)內(nèi)還沒有自主研發(fā)的同類產(chǎn)品，無法與國(guó)外生產(chǎn)廠家形成競(jìng)爭(zhēng)，所以目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的價(jià)格都非常高。所以，加快關(guān)節(jié)臂式柔性三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的研究，對(duì)于

2、填補(bǔ)國(guó)內(nèi)此類產(chǎn)品的空白，節(jié)約儀器進(jìn)口費(fèi)用和發(fā)展新型的柔性坐標(biāo)測(cè)量機(jī)都有十分重要的意義。 本論文研究的課題是國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)是50475116。本論文的主要工作包括以下幾個(gè)方面： 1.通過對(duì)現(xiàn)在市場(chǎng)上的關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)結(jié)構(gòu)的研究，運(yùn)用在機(jī)器人控制領(lǐng)域廣泛使用的D-H參數(shù)法建立系統(tǒng)理想數(shù)學(xué)模型和誤差數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)中實(shí)際存在的影響測(cè)量結(jié)果的各種誤差因素進(jìn)行了詳細(xì)分析。 2.在D-H參數(shù)

3、法基礎(chǔ)上，提出了復(fù)合球坐標(biāo)系的定義，在復(fù)合球坐標(biāo)系下建立了更為簡(jiǎn)化和適合標(biāo)定的新的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，并且給出了具體的機(jī)構(gòu)參數(shù)的標(biāo)定方法。 3.利用提出的標(biāo)定方法對(duì)Faro Platinum 1.2m關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)行標(biāo)定實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了標(biāo)定方法的可行性和精確性，同時(shí)總結(jié)了標(biāo)定過程中所遇到的問題，為研究自己的關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的標(biāo)定技術(shù)積累了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。 4.運(yùn)用改進(jìn)的遺傳算法求解關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)頭數(shù)學(xué)模型，采用實(shí)