六自由度關節(jié)臂式坐標測量機的誤差研究.pdf

1、本文研究的六自由度關節(jié)臂式坐標測量機是一種新型的非笛卡爾式的三坐標測量機，與傳統的笛卡爾式三坐標測量機相比，它具有體積小、質量輕、方便攜帶、現場測量、在線工作、效率高等優(yōu)點。因此，當其一被提出就迅速引起了相關研究人員的濃厚興趣，近年來更成為了國內外的一個研究熱點。在這些研究中，誤差研究一直是個焦點，這是因為由于采用了角度測量基準、各個關節(jié)臂串聯的機構，使得六自由度關節(jié)臂式坐標測量機各關節(jié)的角度類誤差會以疊加、放大的形式被傳遞到測頭，使其

2、測量精度一直達不到傳統的笛卡爾式坐標測量機的精度。本文正是基于虛擬樣機技術對六自由度關節(jié)臂式坐標測量機的測頭位置誤差及其在測量空間的分布進行研究，主要內容有以下幾個方面： 建立了六自由度關節(jié)臂式坐標測量機的測量運動學數學模型和虛擬樣機模型。在建立起虛擬樣機模型之后用圖解法對其進行了檢驗，得到正確的虛擬樣機模型后對運動學數學模型進行仿真驗證。正確的虛擬樣機模型與正確的測量運動學模型為進行下一步研究工作奠定基礎。 對不同自由

3、度的關節(jié)臂式坐標測量機的測量空間進行仿真與分析。對兩至六自由度關節(jié)臂式坐標測量機的測量空間進行了仿真并分析了測量空間無盲區(qū)的條件，進而解釋了為什么六個自由度是關節(jié)臂式坐標測量機的常用選擇。本部分工作是研究測頭位置誤差空間分布的必要環(huán)節(jié)。 在對測頭的位置誤差研究中，提出了解析誤差分析數學模型。精確地反映25個D-H誤差因素對測頭在測量空間中不同位置處的位置誤差的影響，它不存在原理上的誤差。相比于常見的基于矩陣全微分的誤差分析方法，

4、提高了誤差分析精度。 編寫了基于解析誤差數學模型算法的測頭位置誤差分析軟件，并利用此軟件進行了大量的分類、綜合仿真實驗。在VC++環(huán)境下開發(fā)了測頭位置誤差的分析軟件，實現了各種誤差因素對測頭位置誤差的影響的定量分析。據此，將25個誤差因素按照D-H參數的構成特點進行了分類實驗和綜合實驗，得到了測頭的位置誤差在測量空間內的分布曲線。 本文對六自由度關節(jié)臂式坐標測量機測量誤差的理論分析和仿真研究結果對于其參數標定、誤差控制、