關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定技術(shù)研究.pdf

1、關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是一種用于幾何量測(cè)量的便攜式坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的應(yīng)用需求日益增大，但是因?yàn)槠涠嚓P(guān)節(jié)串聯(lián)型的結(jié)構(gòu)，相對(duì)于傳統(tǒng)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)精度偏低，制約了其推廣應(yīng)用。運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定是降低關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量誤差的有效解決辦法。本論文以國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（No.51465027）“基于封閉運(yùn)動(dòng)鏈的關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)自標(biāo)定方法研究”為背景，對(duì)關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的標(biāo)定技術(shù)展開研究，提出適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)標(biāo)定方法，使其能在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量

2、環(huán)境中快速、簡(jiǎn)便地完成標(biāo)定工作，提高測(cè)量機(jī)的工作精度。
　　本文首先闡述了關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)標(biāo)定技術(shù)研究的背景和重要意義，通過調(diào)研國(guó)內(nèi)外關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的發(fā)展、標(biāo)定技術(shù)的研究現(xiàn)狀可知，現(xiàn)有標(biāo)定方法在執(zhí)行效率和精度上有待提升，目前缺少適合工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的、高效的標(biāo)定方法。
　　根據(jù)經(jīng)典的 DH方法對(duì)六自由度關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)建立運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)器的結(jié)構(gòu)特征分析了其運(yùn)動(dòng)學(xué)建模奇異現(xiàn)象，通過三維繪圖軟件UG驗(yàn)證了運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的正確性，

3、針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)器提出數(shù)據(jù)獲取與處理的方法，精簡(jiǎn)了待標(biāo)定結(jié)構(gòu)參數(shù)模型。
　　為了能夠在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)高精度、高效地標(biāo)定關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，提出兩種基于重復(fù)性測(cè)量的標(biāo)定方法——基于長(zhǎng)度量重復(fù)性的標(biāo)定方法、基于多點(diǎn)重復(fù)性的標(biāo)定方法，這兩種方法既保留了重復(fù)性標(biāo)定方法的便捷、高效性，又?jǐn)U大了測(cè)量機(jī)各關(guān)節(jié)的活動(dòng)范圍，提高了結(jié)構(gòu)參數(shù)的可辨識(shí)性。發(fā)現(xiàn)了串聯(lián)機(jī)構(gòu)基于重復(fù)性標(biāo)定過程中出現(xiàn)的同比例縮放問題，給予了理論論證，并根據(jù)同比例縮放的規(guī)律提出系統(tǒng)誤差補(bǔ)償方法

4、，與本文提出的基于重復(fù)性的標(biāo)定方法形成互補(bǔ)，構(gòu)成一套完整、高效、高精度的標(biāo)定方法。另外，比較了幾種優(yōu)化算法，根據(jù)搜索效果，選擇內(nèi)點(diǎn)算法作為本課題參數(shù)辨識(shí)的優(yōu)化算法。
　　提出一套關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)研究的方法，包括分析數(shù)據(jù)精度對(duì)總體誤差的影響，基于點(diǎn)云圖譜對(duì)測(cè)量誤差分析、對(duì)幾種標(biāo)定方法進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)分析，更高效、更準(zhǔn)確地研究了關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)誤差和標(biāo)定問題，節(jié)省了實(shí)驗(yàn)研究的時(shí)間和人力成本。
　　針對(duì)本文提出的兩種基

5、于重復(fù)性的標(biāo)定方法開展實(shí)驗(yàn)研究，驗(yàn)證多點(diǎn)重復(fù)性標(biāo)定方法的可行性。分析比較幾種標(biāo)定方法，論證多點(diǎn)重復(fù)性標(biāo)定方法的效果最好，與模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符合；通過實(shí)驗(yàn)研究了標(biāo)定過程中數(shù)據(jù)采樣策略對(duì)標(biāo)定效果的影響；根據(jù)校準(zhǔn)規(guī)范，進(jìn)行精度驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，得到最終標(biāo)定結(jié)果：?jiǎn)吸c(diǎn)重復(fù)精度為0.028 mm，空間長(zhǎng)度精度為±0.028mm，相對(duì)于實(shí)驗(yàn)機(jī)器的出廠精度有所提升。
　　本論文開展的關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定技術(shù)研究，對(duì)提高測(cè)量機(jī)的測(cè)量精度、推動(dòng)測(cè)量機(jī)實(shí)際