三坐标测量机高速测量过程动态误差分析与补偿

发布时间：2021-07-20 00:30

　　三坐标测量机测量过程的动态误差制约着工业现场测量效率的提高,为此,提出一种三坐标测量机高速测量过程动态误差补偿方法以改善测量精度。为使研究具备典型性与代表性,以市场上较为广泛使用的移动桥式三坐标测量机为研究对象,通过建立误差分离平台分析测量机高速测量过程动态特性,确定了能够表征测量过程动态误差的四项参数,即最大定位误差（MPE）、残余定位误差（RPE）、最大逼近误差（MAE）、残余逼近误差（RAE）。采用正交实验方法分析了动态误差参数的共性影响因子（定位速度、定位距离、逼近速度、逼近距离）对动态参数的影响程度,并利用三坐标测量机测量标准球得到训练样本和测试样本,分别使用训练样本和测试样本对测量机测量过程动态误差进行建模和补偿。结果表明,经模糊神经网络模型补偿后动态过程误差分别减小了88.8%、80.2%、90.8%、71.3%,证明了模糊神经网络模型能够有效提高测量机的动态测量精度。 

【文章来源】：电子测量与仪器学报. 2020,34(05)北大核心CSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

三坐标测量机测量过程状态

因此,三坐标测量机动态测量时误差因素众多,一方面,由于各部件重力影响,桥式三坐标测量机在加速或减速时机械结构会产生较大的惯性力,在惯性力作用下测量机桥架机构产生变形[14];另一方面,由于驱动系统位于桥架一侧与空气轴承的有限刚度,测量机高速测量时桥架会产生几何误差,导致测量出现阿贝误差[15]。由于动态误差源的多样性与传递性,面向任务时三坐标测量机的测量周期与测量精度都受到影响。为了提高测量机测量效率同时降低误差因素的影响,需确定测量过程中三坐标测量机测量速度、加速度与动态误差的关系,整个测量周期内测量速度、加速度、动态误差如图2所示。移动桥式三坐标测量机测量过程中,动态误差随着加速度、速度的改变而发生变化,其中有4项动态误差参数可表征测量机测量过程的动态测量机特性,体现出测量速度、加速度对动态特性的影响。4个动态误差参数如图2所示,分别为加速后立即出现的最大定位误差(MPE),加速度为0时出现的残余定位误差(RPE),进入逼近距离时加速后立即出现的最大逼近误差(MAE),减速和测量完成之间的一些稳定时间后观察到的残余逼近误差(RAE),其中残余逼近误差可看作测量结果误差。

采用高精度的测量仪器API激光跟踪测量系统建立动态误差分离实验平台,动态误差分离平台如图3所示。整个实验环境保持20°C恒温和固定的湿度(误差正负一个单位以内),并且为保障激光跟踪测量系统测量精度,所有实验都是在激光器按照精度标准预热后实施。为呈现出图2三坐标测量机典型测量过程,实验设定的测量参数如下:定位速度为40 mm/s,定位加速度为200 mm/s2,定位距离为40 mm,逼近速度为12 mm/s,逼近加速度为60 mm/s2,逼近距离为10 mm。重复上述测量方式多次并随机选取5次动态参数误差数据如表1所示。


本文编号：3291749