在便攜關(guān)節(jié)臂式坐標測量機的實際工業(yè)應(yīng)用中,對于軸系旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)安裝的圓光柵測角誤差進行標定是提高其測量精度的一個主要研究方向。為了提高關(guān)節(jié)軸系圓光柵角度測量精度,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量誤差自校準方法,并對應(yīng)設(shè)計了用于此誤差校準方案的多路光柵數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng),具體工作內(nèi)容如下:1、對便攜關(guān)節(jié)式坐標測量機旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)處圓光柵測角誤差來源進行分類分析,并列舉出常見的誤差函數(shù)模型,對不同函數(shù)擬合效果進行對比,提出運用一種測量讀數(shù)頭優(yōu)化布局的圓光柵測角誤差補償模型。2、分析多讀數(shù)頭優(yōu)化布局測角誤差自校準模型的原理以及各校準方案的誤差諧波分量抑制效果,并通過仿真對比實驗驗證自校準模型的補償效果。3、對便攜關(guān)節(jié)式坐標測量機旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)處圓光柵測角數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的功能需求進行設(shè)計分析,確定結(jié)合FPGA、單片機、軟件開發(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,可實現(xiàn)多路圓光柵數(shù)據(jù)的同步采集和角度測量誤差的修正。4、根據(jù)仿真實驗效果設(shè)計對比試驗,驗證自校準模型的有效性和可靠性。實驗結(jié)果表明,本文提出的運用于便攜關(guān)節(jié)式坐標測量機關(guān)節(jié)軸系的圓光柵雙讀數(shù)頭和三讀數(shù)頭優(yōu)化布局的的自校準方案補... 

【文章來源】：合肥工業(yè)大學安徽省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學位級別】：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)學模型可以應(yīng)用于關(guān)節(jié)臂式坐標測量機的標定工作中，通過建立復合球坐標系簡化了誤差模型并研制了相應(yīng)的誤差標定系統(tǒng)；華中科技大學黃奎等[14][15]利用旋量理論建立數(shù)學模型，優(yōu)化誤差標定算法并研究了運動學參數(shù)誤差對測量精度的影響；浙江大學王文、高貫斌等[16][18]建立了一種基于粒子群算法的參數(shù)辨識模型，并針對關(guān)節(jié)臂式坐標測量機圓光柵角度傳感器的偏心誤差補償?shù)冗M行了相關(guān)研究工作[17]；合肥工業(yè)大學在國家自然科學基金項目的支持下，先后研制出四代樣機，如圖1.2所示。尚平等[19]對誤差源進行分析，優(yōu)化誤差模型并分析了關(guān)節(jié)臂式坐標測量機存在最佳測量區(qū)域的問題。機械平衡結(jié)構(gòu)是便攜關(guān)節(jié)式坐標測量機中的重要組成部分，起到了位置裝置平衡的作用，王春華等[20]針對于機械平衡結(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)理論研究了坐標測量機熱誤差修正模型，并且設(shè)計了自驅(qū)動關(guān)節(jié)式坐標測量機的測控系統(tǒng)方案。程文濤等[23]對便攜關(guān)節(jié)式坐標測量機的標定技術(shù)進行研究，提出使用錐孔標準桿作為標準件的標定方法。圖1.2四代便攜關(guān)節(jié)式坐標測量機（合肥工業(yè)大學）Fig1.2FourgenerationPACMMdevelopedbyHFUT

合肥工業(yè)大學碩士學位論文4便攜關(guān)節(jié)式坐標測量機的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1.3所示，主要由基座、測量臂、旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)以及測頭等幾部分串聯(lián)構(gòu)成[17]。通過對國內(nèi)外關(guān)于便攜關(guān)節(jié)式坐標測量機運動學模型以及誤差模型建立的研究學習可知，當關(guān)節(jié)臂長度、測頭長度等長度量誤差傳遞到測量結(jié)果上時，并沒有放大效應(yīng)，而關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角誤差對于測量結(jié)果的影響會因測量機串聯(lián)式的機械結(jié)構(gòu)被嚴重放大，且放大效果受關(guān)節(jié)順序和坐標測量機位姿影響顯著[24]。因此，對于安裝在便攜關(guān)節(jié)式坐標測量機旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)處圓光柵測角精度理論的研究工作是提高測量機測量精度的主要研究方向。圖1.3便攜關(guān)節(jié)式坐標測量機結(jié)構(gòu)示意圖Fig1.3ConfigurationofPortableArticulatedCoordinateMeasuringMachine為了提高圓光柵角度測量系統(tǒng)的精度，首先要對影響系統(tǒng)精度的誤差進行分類分析。圓光柵測角精度判別指標按形成誤差的原因一般可分為三類：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際理想角度值和讀數(shù)頭測量值之間的差值。安裝精度指由于安裝不當造成的實際工作旋轉(zhuǎn)角度與讀數(shù)頭測量值之間的差值。系統(tǒng)精度是指在理想安裝狀態(tài)下由于電子細分誤差和圓光柵刻劃誤差共同導致的實際旋轉(zhuǎn)角度與讀數(shù)頭測量值之間的差值。圓光柵制作工藝復雜，目前國內(nèi)生產(chǎn)圓光柵的精度還達不到很高的標準，高精度產(chǎn)品主要依賴進口，因此為了減小光柵制造工藝誤差，還需對光柵的加大研制以及生產(chǎn)力度。在圓光柵的實際應(yīng)用中，需要外接電路系統(tǒng)且配置一定的機械結(jié)構(gòu)，這均會造成其測量值與實際值之間存在差異，減小這部分誤差的影響可以通過在數(shù)據(jù)處理階段對測角結(jié)果進行補償。因此，對于圓光柵角度測量誤差進行實時補償是圓光柵精度理論的主要研究內(nèi)容。關(guān)于圓光柵測角精度理?

【參考文獻】：
期刊論文
[1]圓光柵測角系統(tǒng)誤差分析與修正[J]. 張文穎,朱浩然.  應(yīng)用光學. 2019(03)
[2]多讀數(shù)頭混合布局測角誤差抑制方法[J]. 張文穎,勞達寶,周維虎,江煒,朱浩然.  光學精密工程. 2017(09)
[3]精密轉(zhuǎn)臺角分度誤差補償[J]. 王福全,王玨,謝志江,劉豐林.  光學精密工程. 2017(08)
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[8]應(yīng)用改進模擬退火算法實現(xiàn)關(guān)節(jié)臂式坐標測量機的參數(shù)辨識[J]. 高貫斌,王文,林鏗,陳子辰.  光學精密工程. 2009(10)
[9]柔性關(guān)節(jié)式坐標測量機的誤差源分析與建模[J]. 尚平,費業(yè)泰.  工具技術(shù). 2009(08)
[10]關(guān)節(jié)臂式坐標測量機誤差仿真系統(tǒng)建模與分析[J]. 高貫斌,王文,林鏗,陳子辰.  計算機集成制造系統(tǒng). 2009(08)

博士論文
[1]關(guān)節(jié)式坐標測量機標定技術(shù)研究[D]. 程文濤.合肥工業(yè)大學 2011
[2]關(guān)節(jié)式坐標測量機熱變形誤差建模及修正研究[D]. 胡毅.合肥工業(yè)大學 2011
[3]關(guān)節(jié)臂式坐標測量機自標定方法與誤差補償研究[D]. 高貫斌.浙江大學 2010
[4]多關(guān)節(jié)式坐標測量系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 黃奎.華中科技大學 2010

碩士論文
[1]便攜關(guān)節(jié)式坐標測量機測角熱誤差補償及數(shù)據(jù)處理技術(shù)研究[D]. 鮑文慧.合肥工業(yè)大學 2019
[2]自驅(qū)動關(guān)節(jié)臂坐標測量機關(guān)節(jié)模塊測控系統(tǒng)研究[D]. 顧曉威.合肥工業(yè)大學 2019
[3]動態(tài)角度標準裝置及量值溯源技術(shù)研究[D]. 喬丹.中國計量大學 2017
[4]高精度圓光柵測角系統(tǒng)誤差補償技術(shù)研究[D]. 周彬彬.哈爾濱工業(yè)大學 2016
[5]激光跟蹤儀高精度測角誤差補償技術(shù)研究[D]. 李萬紅.合肥工業(yè)大學 2014
[6]可重構(gòu)的關(guān)節(jié)臂式坐標測量機研究[D]. 張選高.浙江大學 2012
[7]柔性坐標測量機的結(jié)構(gòu)設(shè)計與精度研究[D]. 周雄輝.浙江大學 2008
[8]光電自準直小角度測量系統(tǒng)設(shè)計[D]. 蘇力.西安理工大學 2007
[9]關(guān)節(jié)臂式柔性三坐標測量系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究[D]. 郭輝.天津大學 2005



本文編號：3362162