关节臂式坐标测量机标定技术的研究

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《天津大学》 2008年

关节臂式坐标测量机标定技术的研究

孙增玉  

【摘要】： 关节臂式坐标测量机是一种新型的非正交系坐标测量机,它仿照人体关节结构,将多个杆件和一个测头通过旋转关节串联连接,以角度测量基准取代长度测量基准,从而具有结构简单、体积小、量程大、便于现场使用等优点,具有广泛的应用前景。但是目前国内自主研发的同类产品还很少,无法与国外生产厂家形成竞争,为了加快关节臂式坐标测量机的发展,本文针对该系统的核心技术——标定技术进行了深入的研究。 本论文研究的课题来源于天津大学与生产厂家签定的“关节臂三坐标测量机的研制与开发”项目,论文的主要工作包括以下几个方面: 建立了五轴三臂式关节臂坐标测量系统的理想数学模型,对可能存在的影响测量结果的误差进行了详细的分析和合理的分类,建立了实用的、便于误差补偿的带误差数学模型,此带误差数学模型充分考虑了各种影响测量结果的误差因素。 在分析国内外关节臂式坐标测量机的相关标定技术的基础上,提出了一整套标定关节臂式坐标测量机的参数的新方法。该标定方法使得各参数的标定误差尽量减小,整个测量过程中都使用相对测量,提高了标定的精度。 设计了适用于上述标定方法的关节臂坐标测量机标定装置,该装置采用夹具式结构,而非测量机式,使用方便快速,造价低。整个标定装置的设计保证了标定的高精度且满足多种任务要求。 设计了基于单片机和LabVIEW的标定装置测量控制系统,系统采用上位机+下位机结构。直流电机由下位机电路板提供控制信号,单片机完成标定装置的控制并将数据上传到PC机;上位机程序由虚拟仪器开发平台LabVIEW完成,实现与单片机间的通信和指令处理,界面友好,易于操作。 最后完成了与标定装置测量架运动精度有关的实验,证明了该装置的设计可以满足标定的需要。使用该标定装置完成了对标准球头棒的标定实验,验证了部分标定方案的正确性和可行性,并对整体标定方法进行了精度分析。

【关键词】：
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH721
【目录】：

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