在便攜關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中,對(duì)于軸系旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)安裝的圓光柵測(cè)角誤差進(jìn)行標(biāo)定是提高其測(cè)量精度的一個(gè)主要研究方向。為了提高關(guān)節(jié)軸系圓光柵角度測(cè)量精度,本文提出了一種基于讀數(shù)頭優(yōu)化布局的圓光柵角度測(cè)量誤差自校準(zhǔn)方法,并對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)了用于此誤差校準(zhǔn)方案的多路光柵數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng),具體工作內(nèi)容如下:1、對(duì)便攜關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)處圓光柵測(cè)角誤差來(lái)源進(jìn)行分類(lèi)分析,并列舉出常見(jiàn)的誤差函數(shù)模型,對(duì)不同函數(shù)擬合效果進(jìn)行對(duì)比,提出運(yùn)用一種測(cè)量讀數(shù)頭優(yōu)化布局的圓光柵測(cè)角誤差補(bǔ)償模型。2、分析多讀數(shù)頭優(yōu)化布局測(cè)角誤差自校準(zhǔn)模型的原理以及各校準(zhǔn)方案的誤差諧波分量抑制效果,并通過(guò)仿真對(duì)比實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證自校準(zhǔn)模型的補(bǔ)償效果。3、對(duì)便攜關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)處圓光柵測(cè)角數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的功能需求進(jìn)行設(shè)計(jì)分析,確定結(jié)合FPGA、單片機(jī)、軟件開(kāi)發(fā)等多種技術(shù)為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)方案,可實(shí)現(xiàn)多路圓光柵數(shù)據(jù)的同步采集和角度測(cè)量誤差的修正。4、根據(jù)仿真實(shí)驗(yàn)效果設(shè)計(jì)對(duì)比試驗(yàn),驗(yàn)證自校準(zhǔn)模型的有效性和可靠性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文提出的運(yùn)用于便攜關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)關(guān)節(jié)軸系的圓光柵雙讀數(shù)頭和三讀數(shù)頭優(yōu)化布局的的自校準(zhǔn)方案補(bǔ)... 

【文章來(lái)源】：合肥工業(yè)大學(xué)安徽省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：69 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

傳統(tǒng)正交式

惶旖虼笱д毆?鄣萚11]-[13]提出了一種數(shù)學(xué)模型可以應(yīng)用于關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的標(biāo)定工作中，通過(guò)建立復(fù)合球坐標(biāo)系簡(jiǎn)化了誤差模型并研制了相應(yīng)的誤差標(biāo)定系統(tǒng)；華中科技大學(xué)黃奎等[14][15]利用旋量理論建立數(shù)學(xué)模型，優(yōu)化誤差標(biāo)定算法并研究了運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)誤差對(duì)測(cè)量精度的影響；浙江大學(xué)王文、高貫斌等[16][18]建立了一種基于粒子群算法的參數(shù)辨識(shí)模型，并針對(duì)關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)圓光柵角度傳感器的偏心誤差補(bǔ)償?shù)冗M(jìn)行了相關(guān)研究工作[17]；合肥工業(yè)大學(xué)在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的支持下，先后研制出四代樣機(jī)，如圖1.2所示。尚平等[19]對(duì)誤差源進(jìn)行分析，優(yōu)化誤差模型并分析了關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)存在最佳測(cè)量區(qū)域的問(wèn)題。機(jī)械平衡結(jié)構(gòu)是便攜關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)中的重要組成部分，起到了位置裝置平衡的作用，王春華等[20]針對(duì)于機(jī)械平衡結(jié)構(gòu)的優(yōu)化提出了一系列解決方案。胡毅等[21][22]基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論研究了坐標(biāo)測(cè)量機(jī)熱誤差修正模型，并且設(shè)計(jì)了自驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)控系統(tǒng)方案。程文濤等[23]對(duì)便攜關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的標(biāo)定技術(shù)進(jìn)行研究，提出使用錐孔標(biāo)準(zhǔn)桿作為標(biāo)準(zhǔn)件的標(biāo)定方法。圖1.2四代便攜關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（合肥工業(yè)大學(xué)）Fig1.2FourgenerationPACMMdevelopedbyHFUT

合肥工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文4便攜關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1.3所示，主要由基座、測(cè)量臂、旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)以及測(cè)頭等幾部分串聯(lián)構(gòu)成[17]。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外關(guān)于便攜關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型以及誤差模型建立的研究學(xué)習(xí)可知，當(dāng)關(guān)節(jié)臂長(zhǎng)度、測(cè)頭長(zhǎng)度等長(zhǎng)度量誤差傳遞到測(cè)量結(jié)果上時(shí)，并沒(méi)有放大效應(yīng)，而關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角誤差對(duì)于測(cè)量結(jié)果的影響會(huì)因測(cè)量機(jī)串聯(lián)式的機(jī)械結(jié)構(gòu)被嚴(yán)重放大，且放大效果受關(guān)節(jié)順序和坐標(biāo)測(cè)量機(jī)位姿影響顯著[24]。因此，對(duì)于安裝在便攜關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)處圓光柵測(cè)角精度理論的研究工作是提高測(cè)量機(jī)測(cè)量精度的主要研究方向。圖1.3便攜關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖Fig1.3ConfigurationofPortableArticulatedCoordinateMeasuringMachine為了提高圓光柵角度測(cè)量系統(tǒng)的精度，首先要對(duì)影響系統(tǒng)精度的誤差進(jìn)行分類(lèi)分析。圓光柵測(cè)角精度判別指標(biāo)按形成誤差的原因一般可分為三類(lèi)：刻線精度、安裝精度以及系統(tǒng)精度�？叹�精度指光柵制造工藝誤差所造成的實(shí)際理想角度值和讀數(shù)頭測(cè)量值之間的差值。安裝精度指由于安裝不當(dāng)造成的實(shí)際工作旋轉(zhuǎn)角度與讀數(shù)頭測(cè)量值之間的差值。系統(tǒng)精度是指在理想安裝狀態(tài)下由于電子細(xì)分誤差和圓光柵刻劃誤差共同導(dǎo)致的實(shí)際旋轉(zhuǎn)角度與讀數(shù)頭測(cè)量值之間的差值。圓光柵制作工藝復(fù)雜，目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)圓光柵的精度還達(dá)不到很高的標(biāo)準(zhǔn)，高精度產(chǎn)品主要依賴(lài)進(jìn)口，因此為了減小光柵制造工藝誤差，還需對(duì)光柵的加大研制以及生產(chǎn)力度。在圓光柵的實(shí)際應(yīng)用中，需要外接電路系統(tǒng)且配置一定的機(jī)械結(jié)構(gòu)，這均會(huì)造成其測(cè)量值與實(shí)際值之間存在差異，減小這部分誤差的影響可以通過(guò)在數(shù)據(jù)處理階段對(duì)測(cè)角結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)償。因此，對(duì)于圓光柵角度測(cè)量誤差進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償是圓光柵精度理論的主要研究?jī)?nèi)容。關(guān)于圓光柵測(cè)角精度理?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)標(biāo)定技術(shù)研究[D]. 程文濤.合肥工業(yè)大學(xué) 2011
[2]關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)熱變形誤差建模及修正研究[D]. 胡毅.合肥工業(yè)大學(xué) 2011
[3]關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)自標(biāo)定方法與誤差補(bǔ)償研究[D]. 高貫斌.浙江大學(xué) 2010
[4]多關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 黃奎.華中科技大學(xué) 2010

碩士論文
[1]便攜關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)角熱誤差補(bǔ)償及數(shù)據(jù)處理技術(shù)研究[D]. 鮑文慧.合肥工業(yè)大學(xué) 2019
[2]自驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)臂坐標(biāo)測(cè)量機(jī)關(guān)節(jié)模塊測(cè)控系統(tǒng)研究[D]. 顧曉威.合肥工業(yè)大學(xué) 2019
[3]動(dòng)態(tài)角度標(biāo)準(zhǔn)裝置及量值溯源技術(shù)研究[D]. 喬丹.中國(guó)計(jì)量大學(xué) 2017
[4]高精度圓光柵測(cè)角系統(tǒng)誤差補(bǔ)償技術(shù)研究[D]. 周彬彬.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[5]激光跟蹤儀高精度測(cè)角誤差補(bǔ)償技術(shù)研究[D]. 李萬(wàn)紅.合肥工業(yè)大學(xué) 2014
[6]可重構(gòu)的關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)研究[D]. 張選高.浙江大學(xué) 2012
[7]柔性坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與精度研究[D]. 周雄輝.浙江大學(xué) 2008
[8]光電自準(zhǔn)直小角度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 蘇力.西安理工大學(xué) 2007
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