五軸機(jī)床作為國(guó)之重器,在工業(yè)生產(chǎn)以及國(guó)防軍事中占有重要地位。加工精度很好的體現(xiàn)了機(jī)床的性能,提高數(shù)控機(jī)床的加工精度是提升國(guó)家工業(yè)實(shí)力的象征。激光跟蹤儀作為大型測(cè)量場(chǎng)的檢測(cè)工具,具有高精度、高性能、高保證、高穩(wěn)定性的優(yōu)良性質(zhì),也是檢測(cè)機(jī)床誤差的一個(gè)重要技術(shù)工具,如何利用激光跟蹤儀快速高效地檢測(cè)出機(jī)床的精度誤差是目前急需解決的一個(gè)問題。本文以五軸機(jī)床和激光跟蹤儀為目標(biāo)研究對(duì)象,以提高測(cè)量精度為目標(biāo)。對(duì)在激光跟蹤儀采用多站位方式測(cè)量的時(shí)候如何提高測(cè)量精度做了相關(guān)的研究,其中主要研究?jī)?nèi)容如下:（1）首先開展對(duì)機(jī)床空間誤差的研究,定義了機(jī)床空間誤差的表示方法,通過分析機(jī)床的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),總結(jié)出機(jī)床各項(xiàng)誤差的來源以及各項(xiàng)誤差的表示方法。采用多體理論以及剛體轉(zhuǎn)換理論,代入實(shí)際加工誤差,對(duì)實(shí)際和理論加工中的機(jī)床模型建立了空間誤差的數(shù)學(xué)模型表達(dá)式。同時(shí)對(duì)測(cè)量?jī)x器激光跟蹤儀進(jìn)行了相關(guān)研究,建立了轉(zhuǎn)站數(shù)學(xué)模型并且對(duì)轉(zhuǎn)站誤差進(jìn)行了分析。（2）建立多站式測(cè)量組網(wǎng)模型,分析多站測(cè)量模型的站位數(shù)量與測(cè)量點(diǎn)數(shù)量之間的相互關(guān)系,總結(jié)出最適合測(cè)量的站位數(shù)量。摒棄激光跟蹤儀的角度數(shù)據(jù),利用高精度測(cè)距數(shù)據(jù),代入站位和測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)求... 

【文章來源】： 沈睿 電子科技大學(xué)

【文章頁(yè)數(shù)】：91 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

主要的高精度測(cè)量?jī)x器

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文41.2.2激光跟蹤儀多站與單站測(cè)量研究現(xiàn)狀因?yàn)榧す飧檭x具有精度高和測(cè)量效率高等優(yōu)點(diǎn)，使得其在工業(yè)精密測(cè)量領(lǐng)域的地位也越來越高，外部采集的主要數(shù)據(jù)是儀器的兩個(gè)角度編碼器和距離信息，通過對(duì)這三個(gè)測(cè)量信息的分析得到目標(biāo)結(jié)果。目前激光跟蹤儀的最大量程可以實(shí)現(xiàn)半徑160m范圍內(nèi)的測(cè)量，以萊卡激光跟蹤儀的AT402型號(hào)為例，可以將精度控制在±15μm＋6μm/ｍ范圍之內(nèi)；世界三大主要激光跟蹤儀如圖1-2所示，對(duì)于多目標(biāo)、復(fù)雜性較大的跟蹤數(shù)據(jù)采集，必然會(huì)涉及到多臺(tái)儀器的同步使用和數(shù)據(jù)分析算法，目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者們?cè)O(shè)計(jì)了一系列實(shí)驗(yàn)方法對(duì)精度結(jié)果進(jìn)行評(píng)定，主要的方法有多站法、單站法兩大類。圖1-2三大主要激光跟蹤儀。a.萊卡；b.法如；c.API美國(guó)亞特蘭大大學(xué)的HanqiZhuang等學(xué)者完成了基于干涉原理的激光跟蹤測(cè)量系統(tǒng)的建立。日本學(xué)者O.Nakamura應(yīng)用跟蹤儀多站位測(cè)量法對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行應(yīng)用，并對(duì)其系統(tǒng)進(jìn)行了全面的研究，取得了一定的成果[20]。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證在其搭建的環(huán)境中點(diǎn)坐標(biāo)測(cè)量精度的標(biāo)準(zhǔn)差可以控制在達(dá)到1μm，符合大部分實(shí)驗(yàn)環(huán)境[21]。S.Aguado[22]等學(xué)者分析了影響激光跟蹤儀測(cè)量精度的因素，利用激光跟蹤儀建立了多站式測(cè)量組網(wǎng)[23]，分析了激光跟蹤儀測(cè)量角度編碼器和測(cè)距的定位問題，將最小二乘法用于儀器的自校準(zhǔn)，提出了基于三邊法則的自校準(zhǔn)技術(shù)，對(duì)儀器校準(zhǔn)和測(cè)量有很好的指導(dǎo)作用[24]。國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)的萬穩(wěn)利用SA測(cè)量軟件研究了影響測(cè)量垂直度時(shí)候的不確定度的因素，用蒙特卡洛方法分析了同軸度測(cè)量不確定度的影響因素[25]。Predmore等學(xué)者在2010年將公共點(diǎn)的測(cè)量不確定度描述成誤差橢球模型，通過對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理來限制最優(yōu)的馬氏距離，以此為目標(biāo)函數(shù)，通過對(duì)激光跟?

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文10圖2-1激光跟蹤儀組成配件。1.跟蹤頭；2.ActiveTarget；3.電纜線；4.控制箱；5.溫度傳感器；6.靶鏡(SMR)2.1.2激光跟蹤儀IFM測(cè)量方法激光跟蹤儀在正常工作時(shí)發(fā)射紅色氦氖激光束，在碰到靶球后原路返回跟蹤頭。儀器上的高精度編碼器會(huì)記錄水平角旋轉(zhuǎn)角（AZ）和垂直俯仰角（EL），干涉光線會(huì)計(jì)算并記錄目標(biāo)點(diǎn)的絕對(duì)距離，以此來決定靶球中心點(diǎn)的球坐標(biāo)，坐標(biāo)數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)電纜實(shí)時(shí)傳輸?shù)诫娔X配套軟件上。在相對(duì)測(cè)量方式中，激光束的干涉測(cè)量會(huì)被實(shí)際物體擋住光路傳播從而中斷測(cè)量，也就是“擋光”問題。為了便于激光跟蹤儀校正，API已經(jīng)把靶球的鳥巢距離補(bǔ)償?shù)阶约旱臏y(cè)量軟件中，實(shí)際操作中已經(jīng)不需要通過計(jì)算每一次“回巢”的干涉距離便能直接讀出目標(biāo)點(diǎn)的測(cè)距數(shù)值。找尋測(cè)量點(diǎn)搜尋結(jié)束角度數(shù)據(jù)采集目標(biāo)搜尋確定角度偏移否是否對(duì)準(zhǔn)距離數(shù)據(jù)采集坐標(biāo)計(jì)算角度數(shù)據(jù)修正是重新對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)是否在誤差之內(nèi)是否數(shù)據(jù)測(cè)量版塊修正反饋版塊圖2-2激光跟蹤儀IFM測(cè)量原理圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：2996577