便携式关节型三坐标测量仪的研制

发布时间：2017-04-20 18:23

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【摘要】： 便携式关节型三坐标测量仪采用了全转动副的连杆级联结构的一种测量仪器。相对于传统的直角坐标测量机，它具有体积小，重量轻，便于携带，测量柔性好，，可实现无障碍测量的优点。但缺点是：测量端误差放大严重，非笛卡儿坐标系下建立的数学模型比较复杂，其误差也比较复杂，误差的标定和补偿困难，所以一般处于中低精度水平。关节型三坐标测量仪可广泛用于机械制造、电子、汽车、航空航天、军工、模具等工业领域以及反求工程等领域，特别适用于现场的移动测量。 本文进行了测量原理分析、机械结构设计、原型机试制、电测系统开发、误差标定和检测等方面的系列工作，初步掌握了该仪器的设计与制造技术，为其产品化奠定了基础。 在精度控制方面，采取了以下办法减小测量误差：采用碳纤维作为测量臂的材料，以降低自重弯曲和温度变化对测量精度的影响；采用“背对背”成对安装的精密角接触轴承，并施加一定的预紧力，以增加关节旋转轴的刚性；研究了可能的制造误差及其补偿原理；改进了单点标定技术标定了系统的综合测量误差。
【关键词】：便携式 关节型 三坐标测量
【学位授予单位】：机械科学研究总院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TH721
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-13
• 第一章 绪论13-23
• 1.1 引言13-14
• 1.2 国内外三坐标测量机的现状14-19
• 1.2.1 笛卡尔三坐标测量机的研究现状15-16
• 1.2.2 便携式关节型三坐标测量仪的研究现状16-18
• 1.2.3 便携式三坐标测量仪与笛卡尔三坐标测量机的比较18-19
• 1.3 本课题的来源、研究的目的和意义19-20
• 1.3.1 本课题来源19
• 1.3.2 本课题研究的目的和意义19-20
• 1.4 论文内容20-22
• 1.4.1 论文所要达到的主要技术指标20
• 1.4.2 论文的研究内容和取得的成果20-21
• 1.4.3 关键技术21-22
• 1.4.4 创新点22
• 1.5 本章小结22-23
• 第二章 测量原理和位姿计算23-33
• 2.1 坐标测量原理24
• 2.2 位姿计算24-30
• 2.2.1 测头位姿的描述25
• 2.2.2 齐次变换矩阵25-27
• 2.2.3 便携式三关节三坐标测量仪的理论位姿方程27-30
• 2.3 理论测量精度30-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第三章 结构参数对误差影响程度分析33-43
• 3.1 θi的影响33-36
• 3.2 αi的影响36-38
• 3.3 ai的影响38-40
• 3.4 si的影响40-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第四章 机械结构设计43-53
• 4.1 技术特点43-44
• 4.2 设计思路和设计原则44-45
• 4.2.1 设计思路44-45
• 4.2.2 设计原则45
• 4.3 机械结构的详细设计45-52
• 4.3.1 自由度个数的选择45-46
• 4.3.2 机械结构的详细设计46-50
• 4.3.3 设计部件的刚度校验50-52
• 4.4 本章小结52-53
• 第五章 电控系统设计和测量程序设计53-60
• 5.1 电测系统的关键因素53-58
• 5.1.1 角度测量元件的选用53-55
• 5.2.2 测头的选用55-56
• 5.2.3 控制系统的设计56-58
• 5.2 测量程序的设计58
• 5.3 本章小结58-60
• 第六章 结构参数的误差标定60-70
• 6.1 机械结构误差的标定60-68
• 6.1.1 零位误差的标定60-65
• 6.1.2 综合误差标定方法65-68
• 6.3 外部环境对误差的影响考虑68-69
• 6.4 本章小结69-70
• 第七章 综合测量实验70-76
• 7.1 固定测量的标定实验71-74
• 7.1.1 标准球半径的重复精度标定实验71-72
• 7.1.2 标准球球心的单点重复精度标定实验72-74
• 7.2 移动测量的标定实验74-75
• 7.3 本章小结75-76
• 结论与展望76-78
• 参考文献78-82
• 致谢82-83
• 附录1攻读硕士学位期间的成果83

【引证文献】

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 程文涛;关节式坐标测量机标定技术研究[D];合肥工业大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 金浩;轻质复合构件车体便携式加工设备研制[D];南京理工大学;2011年

2 张安庆;五自由度三坐标测量机的校正技术研究[D];北京化工大学;2011年

3 李杰;柔性关节式坐标测量机多参数模型建模方法研究[D];合肥工业大学;2012年

4 张祝;二维接触式数字化轮廓测量仪的研究与开发[D];江南大学;2013年

5 陈思德;曲轴圆角滚压轮廓测量仪相关技术的研究[D];武汉理工大学;2013年

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本文编号：319290