关节臂式回转测量机标定技术研究

发布时间：2017-09-14 23:06

  本文关键词：关节臂式回转测量机标定技术研究

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【摘要】：回转体工件广泛应用于航空航天、机械制造等领域,对回转体工件进行高精度、高效率的检测是一项技术难题。传统的正交三坐标测量机由于测头空间位置不灵活,而且受测量环境的影响较大等原因,已无法满足回转体工件的快速现场测量要求。课题设计了一种针对大型复杂回转体测量的新型非正交系坐标测量机,即关节臂式回转坐标测量机,其具有结构简单、测头空间位置灵活、易于现场快速测量等优点。但是相对于传统正交三坐标测量机,此类关节臂式坐标测量机测量精度偏低,误差补偿和运动学参数标定是减小关节臂式坐标测量机测量误差的关键方法。本文主要对课题所设计的关节臂式回转坐标测量机的运动学参数标定展开了工作,研究了以下几个方面的内容。首先介绍了课题所设计的关节臂式回转坐标测量机的结构组成及工作原理,然后运用D-H建模方法建立了此测量机的运动学模型,并验证了模型的正确性。分析了关节转角误差、杆长误差、关节扭角误差以及角度编码器误差对测量机精度的影响,给出了角度编码器的选型精度,在运动学模型基础上建立了测量机的误差模型。再以一个已知高度的标准凸台为参考基准,以测量计算凸台高度与标称高度之差建立运动学参数误差的非线性方程组,构造目标函数。基于粒子群算法对该方程组进行求解,计算出运动学参数误差值。最后对这一方法进行了验证,结果表明该方法对关节臂式回转坐标测量机测量精度的提高有很大的实用性,满足了测量机的精度要求。
【关键词】：关节臂式回转坐标测量机 运动学模型 误差分析 参数标定
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH721
【目录】：

• 摘要4-5
• abstract5-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 课题背景、目的及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-16
• 1.2.1 回转体工件测量的国内外研究现状10-11
• 1.2.2 关节臂式坐标测量机的国内外研究现状11-14
• 1.2.3 关节臂式坐标测量机建模与仿真的国内外研究现状14-15
• 1.2.4 关节臂式坐标测量机系统参数标定方法的国内外研究现状15-16
• 1.3 论文研究的主要内容16-18
• 第二章 关节臂式回转坐标测量机的结构及运动学建模18-32
• 2.1 被测对象结构特点18
• 2.2 关节臂式回转坐标测量机结构组成及工作原理18-21
• 2.3 坐标系变换数学基础21-25
• 2.3.1 平移坐标变换21-22
• 2.3.2 旋转坐标变换22-23
• 2.3.3 平移旋转变换23
• 2.3.4 齐次坐标变换23-25
• 2.4 关节臂式回转坐标测量机运动学建模25-27
• 2.5 运动学模型仿真验证27-31
• 2.5.1 基于D-H模型的坐标值计算27-29
• 2.5.2 AutoCAD数值显示验证29-31
• 2.6 本章小结31-32
• 第三章 关节臂式回转坐标测量机误差建模与分析32-42
• 3.1 误差来源32-33
• 3.2 误差分析33-40
• 3.2.1 角度编码器的选型分析33-34
• 3.2.2 杆长误差分析34-36
• 3.2.3 关节转角零位误差分析36-38
• 3.2.4 关节扭角误差分析38-40
• 3.3 运动学参数误差模型40-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第四章 关节臂式回转坐标测量机参数标定方法42-59
• 4.1 关节臂式回转坐标测量机标定方法42-49
• 4.2 粒子群算法49-51
• 4.3 基于粒子群算法的标定计算51-54
• 4.4 关节臂式回转坐标测量机精度验证54-58
• 4.5 本章小结58-59
• 第五章 总结与展望59-61
• 5.1 全文总结59-60
• 5.2 展望60-61
• 参考文献61-65
• 攻读硕士期间发表的论文及研究成果65-66
• 致谢66-67

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本文编号：852846