【摘要】：隨著加工制造業(yè)對儀器儀表測量精度、穩(wěn)定性等方面的要求越來越高,傳統(tǒng)的接觸式坐標測量機作為一種適應性強、精度高的測量工具正逐步朝著集成化、自動化、智能化的方向發(fā)展。其中,復合式坐標測量機集成了諸如接觸式測頭、影像測頭、激光測頭等不同類型的測量傳感器,可以滿足更多、更嚴苛的測量任務要求。相比于傳統(tǒng)的單一傳感器測量的坐標測量機,復合式測量機的優(yōu)勢在于其集合了不同類型傳感器的測量特點,在適用性、精度、靈活性等多個方面都表現(xiàn)出更好的性能。本課題組在國家重大科學儀器設備開發(fā)專項項目“復合式高精度坐標測量儀器開發(fā)和應用”的資助下,對多測頭數(shù)據(jù)融合技術(shù)和協(xié)作測量方法進行了深入研究。本文著重研究了不同測頭自身參數(shù)以及坐標測量機誤差的標定或測量技術(shù),為后續(xù)的協(xié)作測量與數(shù)據(jù)融合奠定了良好基礎。本文以現(xiàn)有的美國OGP公司ZIP-250型復合式坐標測量機作為方法研究的實驗平臺,以安裝于其Z軸上的激光測頭、該儀器的整體Z軸以及該儀器自帶的影像測頭為研究對象,針對其各自的參數(shù)或誤差提出了具體的標定或測量方案。在此基礎上,本文進行具體的實驗驗證了方法的可行性,測量得到各項參數(shù)或誤差的具體值,并分析了各項影響因素對測量結(jié)果產(chǎn)生的影響,最終得出結(jié)論并提出展望內(nèi)容。全文主要工作總結(jié)如下:(1)針對激光傳感器光軸相對于工作臺XOY平面的垂直度誤差,提出了利用雙斜面標準角度量塊和正弦定理進行測量的方法,并以光譜共焦傳感器為例,進行了具體實驗測量得到其光軸相對于工作臺平面的垂直度誤差偏角值,模擬和分析了各項影響測量精度的因素。(2)針對復合式坐標測量機Z軸相對于工作臺XOY平面的垂直度誤差,提出了基于影像測量的誤差測量方法,進行了實際實驗測量得到該Z軸的垂直度誤差偏角值,并利用激光干涉儀進行對比實驗,驗證了該方法的精度可以滿足測量要求。(3)針對遠心成像系統(tǒng)的參數(shù)標定問題,介紹了其成像模型和參數(shù)標定原理,設計制作標定板并完成了參數(shù)標定實驗。另外,分析了標定板的圖案和規(guī)格等因素對標定結(jié)果的影響,確定了各因素的優(yōu)化值。
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TH701
【圖文】：

標定塊

當測量光軸在 X 軸方向上的垂直度誤差偏角 αx時，將該標定塊放置在激光器的水平工作臺上，并保證標準塊的棱線與工作臺的 Y 軸平行。此處可利光傳感器沿 Y 軸方向掃描斜面上具有相同 X 值的點，使其 Z 值保持不變，在一定精度范圍內(nèi)保證標準塊的棱線與 Y 軸平行。調(diào)整平行的精度由傳感分辨率決定，并影響最終的垂直度誤差測量結(jié)果。將傳感器安裝于標定塊上對標定塊表面上的點進行坐標采集,利用測量所得的點陣坐標值擬合出兩平方程或斜率。由于激光傳感器的光軸存在垂直度誤差，因此測量并擬合出的平面斜率與標標稱角度值存在差異。如圖 2-4（a）所示,假設在 X 方向上，光軸的垂直度為 α0，被測量塊底角標稱值為 θ。在測量過程中，由于光軸垂直度誤差的影測量得到被測量塊底角值可分別轉(zhuǎn)換為 θ+α 和 θ-α，如圖 2-4（b）所示，其α 為 α0的待校正結(jié)果。取差分值即可得到 α。在實際應用過程中，可以將同一在兩個方位上進行測量，以保證兩次擬合的被測角度 θ 相等。

【參考文獻】

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本文編號：2716474