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柔性坐标测量机结构参数标定及测点规划

作　者: 李芳
导　师: 刘书桂
学　校: 天津大学
专　业: 仪器科学与技术
关键词: 柔性坐标测量机 D-H法参数标定 L-M法 GRIP 测量点
分类号: TH721
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

近年来，由于柔性坐标测量机具有体积小，测量空间大、便携、安装方便、且可以实现在线检测的特性，它已经成为研究的热点。本课题以叶轮检测为应用背景，专门设计了一种用于叶轮检测的柔性坐标测量机系统，采用了RENISHAW公司生产的高精度、高速度的测头系统—REVOTM系统，实现检测精度和检测效率的双重提高。本文的主要研究内容如下：1.首先介绍了应用于叶轮检测的柔性坐标测量机的机械结构，根据其结构特点，采用在工业机器人中应用较为广泛的D-H方法建立了柔性坐标测量机的测量运动方程，并利用MATLAB软件与图解方法相结合方式对测量方程进行了仿真验证，最后简要分析了REVOTM测头系统的测量空间范围。2.分析了柔性坐标测量机的系统结构参数的误差源，并根据理想的测量运动方程建立了测头的误差模型；然后分析了非线性最小二乘原理的Gauss-Newton和Levenberg-Marquarat两种常用算法的优缺点；最后介绍了单点标定模型和距离标定模型，并采用Levenberg-Marquarat算法对这两种模型进行了仿真模拟，为提高柔性坐标测量机的精度提供了一定的理论基础。3.对叶片的检测方案进行了分析，并介绍了柔性坐标测量机的探测模式及测头的半径补偿，为最大限度的减小半径补偿误差，应使测头沿叶片型面的面法矢方向接近测量点；然后结合叶轮CAD模型，基于UG/Open GRIP语言采用等参数法和弦公差法对叶片进行了测量点分布并提取了测量点的相关信息，结果表明弦公差法比等参数法在曲率大处采样点密集，更能反映曲面的形状，为测量路径的规划奠定了一定的基础。

全文目录

摘要  3-4
英文摘要  4-7
第一章绪论  7-13
  1.1 课题的研究背景及意义  7
  1.2 叶轮检测  7-10
    1.2.1 叶轮检测方法  8-9
    1.2.2 叶片检测中测量点的规划  9-10
  1.3 柔性坐标测量机的研究现状  10-11
  1.4 本文的主要工作  11-12
  1.5 本章小结  12-13
第二章柔性坐标测量机的数学模型  13-26
  2.1 柔性坐标测量机系统结构  13-16
    2.1.1 机械结构  13-14
    2.1.2 REVO~(TM) 测头系统  14-16
  2.2 数学基础  16-17
  2.3 柔性坐标测量机的数学模型  17-22
    2.3.1 D-H 方法  18-19
    2.3.2 数学模型  19-22
  2.4 模型验证  22-24
  2.5 测量空间分析  24-25
  2.6 本章小结  25-26
第三章柔性坐标测量机的结构参数标定及仿真  26-44
  3.1 结构参数分析  26-27
  3.2 非线性最小二乘原理  27-32
    3.2.1 Gauss-Newton 算法（G-N 法）  28-31
    3.2.2 Levenberg-Marquarat 算法（L-M 法）  31-32
  3.3 标定模型  32-35
    3.3.1 单点标定模型  32-33
    3.3.2 距离标定模型  33-35
  3.4 系统结构参数标定仿真  35-43
    3.4.1 单点标定仿真  36-39
    3.4.2 距离标定仿真  39-43
  3.5 本章小结  43-44
第四章基于 UG/Open Grip 的叶片测量点规划  44-56
  4.1 UG/Open Grip 语言简介  44-45
  4.2 叶片检测方案  45-48
    4.2.1 叶片检测的探测模式  46
    4.2.2 测头的半径补偿  46-48
  4.3 测量点分布  48-50
    4.3.1 等参数法获取测量点  49
    4.3.2 弦公差法获取测量点  49-50
  4.4 基于 UG/Open Grip 获取点及其信息  50-55
    4.4.1 获取截面线  51-53
    4.4.2 获取测量点  53-55
  4.5 本章小结  55-56
第五章总结与展望  56-58
  5.1 全文总结  56-57
  5.2 工作展望  57-58
参考文献  58-61
发表论文和参加科研情况说明  61-62
致谢  62

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