基于局部指数积模型的关节式坐标测量机建模及标定方法研究

发布时间：2017-10-02 23:46

  本文关键词：基于局部指数积模型的关节式坐标测量机建模及标定方法研究

  更多相关文章： 关节式坐标测量机 Local POE模型 标准件 粒子群算法 结构参数标定

【摘要】：关节式坐标测量机具有测量范围大、便携性强、可现场测量等优点而受到广泛应用。为了提高其测量精度,本文对关节式坐标测量的结构设计、建立模型、误差.分析、标定标准件、标定实验等关键问题进行了研究。主要的研究工作如下：(1)对关节式坐标测量机的原双支撑结构进行了优化,设计了单支撑结构,并具有力平衡装置,以减少测量人员在测量过程中的疲劳。针对关节式坐标测量机的新结构,采用D-H模型和局部指数积(Local POE)模型进行建模。(2)对关节式坐标测量机的误差源分析。具体分析了Local POE模型中的各个误差参数对关节式坐标测量机的测量精度影响,并通过仿真分析得出了各个误差参数对测量机测量精度影响的先后顺序,对其结构优化、标定和补偿有指导性意义。(3)针对石英和殷钢两种材料均具有较低的热膨胀系数,分别提出了基于石英和殷钢的长度标准件。但上述两种标准件在使用的过程中,仅能提供一个或者两个长度基准。针对上述两种标准件存在的不足,设计了专门的夹具,可实现多位置和多姿态的测量。(4)针对常用的高斯-牛顿算法在用于标定时会引入运算误差的分析,提出了粒子群算法作为关节式坐标测量机的标定算法,对其进行标定,将获得的最优参数代回原模型,实现对其结构参数误差的修正,并对其进行了验证。
【关键词】：关节式坐标测量机 Local POE模型 标准件 粒子群算法 结构参数标定
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH721
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-14
• 第一章 绪论14-21
• 1.1 引言14
• 1.2 正交坐标测量机的发展14-15
• 1.3 非正交坐标测量机15-18
• 1.3.1 平行双关节坐标测量机15-17
• 1.3.2 国内外关节式坐标测量机的概况17-18
• 1.4 关节式坐标测量机建模的现状18-20
• 1.5 课题来源、研究目的及选题意义20-21
• 第二章 关节式坐标测量机的数学建模21-35
• 2.1 引言21
• 2.2 关节式坐标测量机的机械结构21-23
• 2.3 机器人的数学基础23-25
• 2.3.1 关节式坐标测量机的测头坐标系23-24
• 2.3.2 坐标系的矩阵转换24-25
• 2.4 D-H模型25-28
• 2.5 Local POE模型28-33
• 2.5.1 李群与李代数28-30
• 2.5.2 基于Local POE模型对关节式坐标测量机建立运动学模型30-33
• 2.6 总结33-35
• 第三章 关节式坐标测量机的参数误差分析35-46
• 3.1 引言35
• 3.2 误差源35-36
• 3.3 D-H模型参数误差36-37
• 3.4 Local POE模型参数误差37-45
• 3.4.1 运动学参数误差对测量精度的影响39-41
• 3.4.2 杆长偏差对测量精度的影响41-42
• 3.4.3 杆件扭转角对测量精度的影响42-43
• 3.4.4 各个参数误差在任意位置下对测量精度的影响43-45
• 3.5 总结45-46
• 第四章 关节式坐标测量机的标定标准量46-52
• 4.1 引言46
• 4.2 常用的标准量46-51
• 4.2.1 量块47-49
• 4.2.2 石英棒标准件49-50
• 4.2.3 殷钢尺50-51
• 4.3 总结51-52
• 第五章 实验及分析52-62
• 5.1 引言52
• 5.2 参数标定方法52-54
• 5.2.1 目标函数53
• 5.2.2 标定算法53-54
• 5.3 实验54-61
• 5.3.1 实验设备54-55
• 5.3.2 实验过程55-56
• 5.3.3 验证56-61
• 5.4 总结61-62
• 第六章 总结与展望62-64
• 6.1 工作总结62
• 6.2 展望62-64
• 参考文献64-67
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况67
• 1 参加的学术交流与科研项目67
• 2 发表的学术论文(含专利和软件著作权)67

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本文编号：961876