發(fā)布時(shí)間：2017-05-17 01:09

  本文關(guān)鍵詞：柔性坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與精度研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 目前,隨著工業(yè)測(cè)量和加工技術(shù)的發(fā)展,傳統(tǒng)的正交坐標(biāo)測(cè)量機(jī)在很多場(chǎng)合的應(yīng)用受到限制,例如:生產(chǎn)線中零件的在線檢測(cè)、車間現(xiàn)場(chǎng)中零件的檢測(cè)、大尺寸零件的測(cè)量、室外環(huán)境中物品的逆向數(shù)據(jù)采集等。而基于非正交系的坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng),結(jié)構(gòu)上采用仿人工關(guān)節(jié)臂等結(jié)構(gòu)形式,與傳統(tǒng)的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(CoordinateMeasuring Machine,CMM)相比,具有體積小、重量輕、靈活輕巧、搬運(yùn)方便、測(cè)量空間大、操作簡(jiǎn)單、價(jià)格低等優(yōu)勢(shì),近年來(lái)其應(yīng)用需求不斷擴(kuò)大。但限制其廣泛使用的關(guān)鍵因素是測(cè)量精度相對(duì)偏低。本論文開(kāi)展一種非正交坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)—柔性坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的研究,重點(diǎn)圍繞柔性坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與精度問(wèn)題,建立系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和誤差模型,討論結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化與精度的關(guān)系,并進(jìn)行了仿真分析與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 首先設(shè)計(jì)了柔性坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)。確定了機(jī)械結(jié)構(gòu)的關(guān)節(jié)自由度數(shù)及關(guān)節(jié)連接方式,關(guān)節(jié)之間測(cè)量信號(hào)線的連接采用滑環(huán)裝置,實(shí)現(xiàn)了關(guān)節(jié)的無(wú)限制旋轉(zhuǎn),使操作靈活、方便,且無(wú)測(cè)量死角。關(guān)節(jié)材料選用高硬度的航空鋁合金,臂身?xiàng)U件材料選用碳素纖維,降低結(jié)構(gòu)重量以便于操作,同時(shí)也降低桿件由于室溫變化所引起的熱變形。 建立了柔性坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和誤差模型。具體包括:第一步建立理想運(yùn)動(dòng)方程,第二步在考慮結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差與角度傳感器誤差后得到綜合測(cè)量方程,第三步根據(jù)綜合測(cè)量方程推導(dǎo)出測(cè)量機(jī)的系統(tǒng)誤差模型和隨機(jī)誤差模型。 分析了25項(xiàng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的誤差對(duì)測(cè)頭位置精度的影響權(quán)重,重點(diǎn)對(duì)測(cè)量機(jī)的關(guān)節(jié)桿長(zhǎng)和零件公差進(jìn)行了優(yōu)化分析。對(duì)回轉(zhuǎn)軸等關(guān)鍵零件進(jìn)行了應(yīng)力與應(yīng)變的有限元分析,驗(yàn)證了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。 利用Matlab軟件對(duì)測(cè)量機(jī)系統(tǒng)誤差模型和隨機(jī)誤差模型進(jìn)行了仿真計(jì)算,以驗(yàn)證模型的正確性。對(duì)論文設(shè)計(jì)的柔性坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差進(jìn)行了實(shí)例計(jì)算,并對(duì)系統(tǒng)誤差進(jìn)行了標(biāo)定仿真,有效地消除系統(tǒng)誤差對(duì)測(cè)量精度的影響。 最后,對(duì)論文研究工作和取得的結(jié)論進(jìn)行了歸納總結(jié)。
【關(guān)鍵詞】：柔性坐標(biāo)測(cè)量機(jī) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 運(yùn)動(dòng)學(xué)模型 誤差模型 精度優(yōu)化 仿真計(jì)算
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：TH721
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目錄7-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 引言10
• 1.2 三維測(cè)量技術(shù)的演變10-12
• 1.3 柔性坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3.1 非正交系坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)簡(jiǎn)介12-13
• 1.3.2 柔性坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.4 論文研究的背景與意義15-16
• 1.5 論文的主要研究?jī)?nèi)容16-17
• 1.6 本章小結(jié)17-18
• 第2章 柔性坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的總體方案與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)18-32
• 2.1 柔性坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的總體方案18-22
• 2.1.1 自由度的選擇19-20
• 2.1.2 信號(hào)采集系統(tǒng)20-21
• 2.1.3 軟件系統(tǒng)21-22
• 2.2 柔性坐標(biāo)測(cè)量機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計(jì)22-26
• 2.2.1 基座部件設(shè)計(jì)22
• 2.2.2 橫關(guān)節(jié)部件設(shè)計(jì)22-23
• 2.2.3 臂身?xiàng)U件設(shè)計(jì)23-24
• 2.2.4 測(cè)頭部件設(shè)計(jì)24-25
• 2.2.5 平衡系統(tǒng)設(shè)計(jì)25-26
• 2.3 機(jī)械結(jié)構(gòu)薄弱部件的有限元分析26-31
• 2.3.1 空心軸的強(qiáng)度校核26-29
• 2.3.2 空心軸的剛度校核29-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第3章 柔性坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型與誤差模型32-49
• 3.1 柔性坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型32-37
• 3.1.1 坐標(biāo)變換的基本原理32-34
• 3.1.2 D-H方法建模基礎(chǔ)34-36
• 3.1.3 柔性坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型36-37
• 3.2 柔性坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的誤差源分析37-39
• 3.2.1 測(cè)量機(jī)的系統(tǒng)誤差38
• 3.2.2 測(cè)量機(jī)的隨機(jī)誤差38-39
• 3.3 柔性坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的誤差模型39-48
• 3.3.1 關(guān)節(jié)晃動(dòng)導(dǎo)致的測(cè)量誤差分析及建模40-41
• 3.3.2 桿件參數(shù)導(dǎo)致的測(cè)量誤差分析及建模41-43
• 3.3.3 考慮關(guān)節(jié)晃動(dòng)與桿件參數(shù)后的綜合測(cè)量方程43-46
• 3.3.4 柔性坐標(biāo)測(cè)量機(jī)各項(xiàng)誤差的數(shù)學(xué)模型46-48
• 3.4 本章小結(jié)48-49
• 第4章 柔性坐標(biāo)側(cè)量機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)49-61
• 4.1 柔性坐標(biāo)測(cè)量機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)測(cè)頭位置誤差的影響分析49-53
• 4.1.1 關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角誤差對(duì)測(cè)頭位置的影響49-50
• 4.1.2 關(guān)節(jié)扭轉(zhuǎn)角誤差對(duì)測(cè)頭位置的影響50-51
• 4.1.3 桿長(zhǎng)誤差對(duì)測(cè)頭位置的影響51
• 4.1.4 關(guān)節(jié)偏置量誤差對(duì)測(cè)頭位置的影響51-53
• 4.2 桿件長(zhǎng)度參數(shù)的分析與優(yōu)化53-58
• 4.2.1 空間無(wú)測(cè)量死角時(shí)的桿長(zhǎng)要求53-54
• 4.2.2 柔性坐標(biāo)測(cè)量機(jī)各桿長(zhǎng)比例的優(yōu)化設(shè)計(jì)54-58
• 4.3 柔性坐標(biāo)測(cè)量機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)公差的優(yōu)化分配58-60
• 4.3.1 零件公差對(duì)測(cè)頭位置誤差的影響分析58-59
• 4.3.2 柔性坐標(biāo)測(cè)量機(jī)各結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差的優(yōu)化分配59-60
• 4.4 本章小結(jié)60-61
• 第5章 柔性坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的仿真與試驗(yàn)研究61-76
• 5.1 柔性坐標(biāo)測(cè)量機(jī)誤差模型的仿真驗(yàn)證61-66
• 5.1.1 系統(tǒng)誤差模型的驗(yàn)證61-63
• 5.1.2 隨機(jī)誤差模型的驗(yàn)證63-66
• 5.2 柔性坐標(biāo)測(cè)量機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的實(shí)例計(jì)算與分析66-70
• 5.2.1 系統(tǒng)誤差引起的測(cè)頭位置誤差計(jì)算及分析66-68
• 5.2.2 隨機(jī)誤差引起的測(cè)頭位置誤差計(jì)算與分析68-70
• 5.3 柔性坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)標(biāo)定仿真70-72
• 5.3.1 單點(diǎn)標(biāo)定方法70-71
• 5.3.2 單點(diǎn)標(biāo)定實(shí)例71-72
• 5.4 部分關(guān)節(jié)部件的測(cè)試72-75
• 5.4.1 關(guān)節(jié)功能原理及數(shù)據(jù)采集測(cè)試73
• 5.4.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)的精度測(cè)試73-75
• 5.5 本章小結(jié)75-76
• 第6章 結(jié)論與展望76-78
• 6.1 結(jié)論76-77
• 6.2 展望77-78
• 參考文獻(xiàn)78-81
• 致謝81

【引證文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 許靜;祝連慶;潘志康;郭陽(yáng)寬;陳青山;;關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)轉(zhuǎn)角誤差的仿真研究[J];制造技術(shù)與機(jī)床;2013年04期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 陸濟(jì)湘;三維物體建模和場(chǎng)景構(gòu)造技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2010年

2 程文濤;關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)標(biāo)定技術(shù)研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2011年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 周麗華;大型運(yùn)載火箭自動(dòng)對(duì)接技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

2 張選高;可重構(gòu)的關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)研究[D];浙江大學(xué);2012年

3 秦自瑞;圓分度誤差匹配技術(shù)在柔性關(guān)節(jié)臂最佳測(cè)量區(qū)優(yōu)化中的應(yīng)用研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2012年

4 張祝;二維接觸式數(shù)字化輪廓測(cè)量?jī)x的研究與開(kāi)發(fā)[D];江南大學(xué);2013年

  本文關(guān)鍵詞：柔性坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與精度研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：372267