关节臂式坐标测量机接触测头误差建模及补偿研究

发布时间：2020-04-26 02:07

【摘要】：仪器测量精度的高低在某种程度可以说影响着整个工业发展水平,所以,如何提高测量仪器的精度是精密仪器行业所面临的共同问题。关节臂式坐标测量机是关于空间坐标测量的一种高精度测量仪器,但由于它是测量臂和测量关节串联而形成的,造成其测量精度较低。目前,在关节臂式坐标测量机的研究项目中,主要集中在对测量机静态误差源的分析研究,对于测量力、测量温度等误差源的影响研究不足。本课题的研究重点是关节臂式坐标测量机测头和被测对象间测力对其精度的影响,并进一步分析了测力与测头等效直径间的映射关系,最后研究机体热变形对测量机造成的测量误差,并进行相应的误差补偿。针对测力问题,本文分别根据赫兹公式和悬臂梁的基本原理建立了测头局部压缩变形模型和测杆弯曲模型,并根据实验结果建立基于最小二乘法的误差补偿模型。补偿结果显示补偿后最大误差降低约47um,平均误差降低约82%。然后,通过实验得出等效直径与测量力的映射关系,并对其进行最小二乘法函数拟合,补偿了测力对测头直径造成的误差,其最大误差降低了约43um,平均误差降低了约28.5um,平均测量精度提高了约87.7%。最后,研究了在20℃实验温度下关节臂式坐标测量机主要结构参数的温度变化规律和测量误差的变化趋势,应用多元线性回归算法建立热变形误差补偿模型,借助该模型实现了关节臂式坐标测量机的结构参数热变形误差的补偿,其平均测量误差从71.5um降到33.5um。
【图文】：

中国计量大学硕士学位论文 关节臂式坐标测量机的国外发展历程在二十世纪八十年代，国外对于关节臂式坐标测量机的研究开始兴起助传统三坐标测量机技术的基础加以创新发展而来，其中最具有代表日本小阪研究所于 1986 提出的关节臂式坐标测量机原型和德国tze 于 1996 年提出的双关节 Scan-Max 型关节臂式坐标测量机，如图虽然两者的机械结构略有不同，但都根据杆件串联链接的一般思想研式坐标测量机，不同点在于前者相邻转轴一般是互相垂直的，轴的数 5~7 个，，该测量机只具有两个自由度，测量范围受到限制[12]，而后者转轴和一个可以上下移动的关节组成，这些关节都是互相平行的，其上下移动的关节实现坐标测量机 Z 向移动来实现三维测量，但其测量固定，测量的灵活性较低[13]。

5图 1.2 Faro 公司系列产品) 海克斯康公司（Hexagon）主要有 Cimcore 和 Romer 两个主要品牌的产在国内外市场上的影响力也在逐年上升，产品所占的市场份额也在逐年提其质量品质享誉全球。目前，中国海克斯康总部位于山东青岛，该公司在国是具有先进技术和超强实力的智能制造企业，其主要通过开发、制造高能、多品种的测量产品和生产方案，其产品能够贯穿不同的行业，应用于同领域的硬件、软件以及制造技术，满足于各种大中小型企业需求。在企人员培养方面，海克斯康联合国内各大高校，建立海克斯康培训班，联合养关于本公司系列产品的开发、应用、操作教学。海克斯康生产的一系列节臂式坐标测量机，其结构简单，配套软件具有人性化特征，旗下有 InfinSTINGERⅡ、FLEX、Multi Gage、SIGMA 和 OMEGA 六个系列，其INFINITE 系列产品可以实现空间无限旋转，且测量范围在 1.2m 到 3.7m
【学位授予单位】：中国计量大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH721

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本文编号：2640958