柔性坐標測量機的結構設計與精度研究.pdf

1、目前，隨著工業(yè)測量和加工技術的發(fā)展，傳統(tǒng)的正交坐標測量機在很多場合的應用受到限制，例如：生產(chǎn)線中零件的在線檢測、車間現(xiàn)場中零件的檢測、大尺寸零件的測量、室外環(huán)境中物品的逆向數(shù)據(jù)采集等。而基于非正交系的坐標測量系統(tǒng)，結構上采用仿人工關節(jié)臂等結構形式，與傳統(tǒng)的坐標測量機(Coordinate Measuring Machine，CMM)相比，具有體積小、重量輕、靈活輕巧、搬運方便、測量空間大、操作簡單、價格低等優(yōu)勢，近年來其應用需求不斷擴大

2、。但限制其廣泛使用的關鍵因素是測量精度相對偏低。本論文開展一種非正交坐標測量系統(tǒng)一柔性坐標測量機的研究，重點圍繞柔性坐標測量機的結構設計與精度問題，建立系統(tǒng)運動學模型和誤差模型，討論結構參數(shù)的優(yōu)化與精度的關系，并進行了仿真分析與實驗驗證。 首先設計了柔性坐標測量機的機械結構。確定了機械結構的關節(jié)自由度數(shù)及關節(jié)連接方式，關節(jié)之間測量信號線的連接采用滑環(huán)裝置，實現(xiàn)了關節(jié)的無限制旋轉(zhuǎn)，使操作靈活、方便，且無測量死角。關節(jié)材料選用高硬度

3、的航空鋁合金，臂身桿件材料選用碳素纖維，降低結構重量以便于操作，同時也降低桿件由于室溫變化所引起的熱變形。 建立了柔性坐標測量機的運動學模型和誤差模型。具體包括：第一步建立理想運動方程，第二步在考慮結構參數(shù)誤差與角度傳感器誤差后得到綜合測量方程，第三步根據(jù)綜合測量方程推導出測量機的系統(tǒng)誤差模型和隨機誤差模型。 分析了25項結構參數(shù)的誤差對測頭位置精度的影響權重，重點對測量機的關節(jié)桿長和零件公差進行了優(yōu)化分析。對回轉(zhuǎn)軸等關