激光多自由度同時(shí)測(cè)量方法的研究.pdf

1、進(jìn)入21世紀(jì)，競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，產(chǎn)品的高性能、微型化、低成本要求使機(jī)械加工的精密化被提到了各國(guó)的重大發(fā)展決策上，而機(jī)械加工行業(yè)中必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)—數(shù)控機(jī)床和加工中心幾何位置精度的檢測(cè)是保證加工精度、產(chǎn)品質(zhì)量及提高生產(chǎn)率的重要手段。特別是在連續(xù)加工生產(chǎn)的環(huán)境下，為了不影響生產(chǎn)過(guò)程，把檢測(cè)時(shí)間壓縮到最短是非常必要的。一臺(tái)典型的三軸加工中心，共有21項(xiàng)幾何誤差參數(shù)需要按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分步檢測(cè)?，F(xiàn)有成熟的技術(shù)主要是單參數(shù)測(cè)量，測(cè)量這21項(xiàng)幾何誤差需

2、要使用不同類型的測(cè)量附件和重新調(diào)整儀器，所以機(jī)床整體檢測(cè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，一般需要幾天甚至一個(gè)星期的時(shí)間來(lái)完成。不僅測(cè)量周期十分煩瑣和漫長(zhǎng)，造成大量的人力和機(jī)時(shí)的浪費(fèi)(因?yàn)闄z測(cè)時(shí)，機(jī)床不能加工零件)，而且測(cè)量精度受測(cè)量人員和測(cè)量環(huán)境(特別是測(cè)量溫度)變化的影響較大。因此，研究機(jī)床加工設(shè)備的快速檢測(cè)方法和技術(shù)，特別是研究多自由度同時(shí)測(cè)量方法與技術(shù)己成為國(guó)內(nèi)外機(jī)械制造及儀器儀表等眾多行業(yè)共同關(guān)注的問(wèn)題，也是目前未能很好解決的測(cè)量難題之一。

3、激光多自由度同時(shí)測(cè)量是利用穩(wěn)定的激光作為測(cè)量參考基準(zhǔn)，對(duì)直線運(yùn)動(dòng)體的三個(gè)線位移量(位移和二個(gè)方向的直線度)和三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)量(偏擺、俯仰和滾轉(zhuǎn))的同時(shí)測(cè)量。針對(duì)這一測(cè)量問(wèn)題，本論文在綜合分析國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，分別研究了直線度、滾轉(zhuǎn)角、俯仰角與偏擺等誤差的光學(xué)測(cè)量方法，著重研究了多自由度同時(shí)測(cè)量方法，構(gòu)建了幾種不同的多自由同時(shí)測(cè)量系統(tǒng)，進(jìn)行了各種實(shí)驗(yàn)研究，驗(yàn)證了提出的測(cè)量方法和研制的系統(tǒng)的有效性。 概括起來(lái)，本學(xué)位論文主要的創(chuàng)新性

4、成果有： 1.提出了兩種提高直線度誤差分辨率的光學(xué)測(cè)量方法，在此基礎(chǔ)上提出了一種利用準(zhǔn)直和干涉技術(shù)的多自由度同時(shí)測(cè)量方法，搭建了相對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)。 2.提出了一種基于偏振的滾轉(zhuǎn)角誤差測(cè)量方法，在此基礎(chǔ)上提出了一種利用半導(dǎo)體激光單模光纖準(zhǔn)直和偏振技術(shù)進(jìn)行多自由度同時(shí)測(cè)量的方法，搭建了相對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)，分析其中的誤差竄擾與補(bǔ)償問(wèn)題。 3.提出了一種基于平行反射鏡或五角棱鏡的多自由度同時(shí)測(cè)量數(shù)學(xué)模型，理論上分析了該方法的可行性