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多关节坐标测量机标定技术研究

作　者: 陈雪勇
导　师: 王从军
学　校: 华中科技大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 反求工程多关节坐标测量机误差模型标定算法
分类号: TH721
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 60次
引　用: 1次
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内容摘要

多关节坐标测量机具有体积小、测量空间大、便携性等优点,在现代工业领域中的应用日益广泛。本文总结了测量机的机械结构设计和数据采集系统,并详细研究了实验样机的标定算法。首先在传统D-H模型的基础上,建立了更直观且易于计算的新坐标系统模型,并利用图解法来验证模型在几种特殊位姿下的准确性。然后分析了测量机系统的误差来源,主要包括机械加工装配过程中的长度类误差、角度误差和编码器的零位偏差,并且建立误差模型对零位偏差和结构参数误差进行校正。在分析对比各种标定方法的优缺点后,从单点重复性精度和两点间距离精度两方面考虑,本文提出了单点多姿态-基于两点距离法对测量样机进行标定。标定过程中使用了最新设计的九锥孔标定块,对测量空间内的五个不同位置进行数据采集,利用高斯-牛顿法初步求出系统的各项参数误差,对模型进行修正。通过分析修正结果,可知标定后的测量精度较标定前有了很大的提高,同时得出结论:角度类误差比长度类误差对精度的影响更大。然后利用优选的数据通过遗传算法对修正后的模型进行优化。最后,使用高精度的陶瓷球对标定结果进行检测,误差在1mm左右,虽然本样机的精度与国外先进水平相比还有很大的差距,但是已经可以达到本样机的阶段性预期目标,并分析了误差来源。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-16
  1.1 反求工程概述  8-10
  1.2 国内外研究现状及研究意义  10-15
  1.3 多关节坐标测量机标定技术难点  15
  1.4 本文的主要研究内容  15
  1.5 本章小结  15-16
2 多关节坐标测量机的系统研究  16-28
  2.1 结构设计  16-19
  2.2 数据采集系统  19-22
  2.3 数学模型建立  22-27
  2.4 本章小结  27-28
3 多关节坐标测量机标定方法研究  28-37
  3.1 误差分类及分析  28-29
  3.2 常用标定方法  29-35
  3.3 标定方法小结  35-37
4 多关节坐标测量机标定实验过程  37-54
  4.1 实验目的  37
  4.2 实验过程  37-41
  4.3 结果分析  41-46
  4.4 结果优化  46-52
  4.5 结果检测  52-53
  4.6 本章小结  53-54
5 总结和展望  54-56
  5.1 全文总结  54
  5.2 展望  54-56
致谢  56-57
参考文献  57-60

多关节坐标测量机标定技术研究

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