关节臂式坐标测量机测量力误差分析及补偿

针对接触测量力对关节臂式坐标测量机(AACMM)测量精度的影响展开研究。对测量力引起的长度测量误差进行理论和实验分析,得到测头与被测件的局部变形、测杆的弯曲变形是影响关节臂式坐标测量机测头精度的主要因素。建立了关节臂式坐标测量机测头与被测件的局部变形、测杆的弯曲变形的数学模型,并对测量结果进行了测量力误差补偿。实验结果研究表明,测量力引起的误差对接触式关节臂式坐标测量机测量精度影响很大。通过本研究成果,可在很大程度上补偿测量力引起的误差:平均长度测量误差降低82%左右,最大误差降低约47μm,有效地提高了关节臂式坐标测量机的测量精度。     

三维螺纹测量机接触式测头的优化设计

为削弱接触式测头对高精度三维螺纹测量机精度的影响,设计了一种接触式测头结构尺寸优化方案,并提出了相应的标定方法。通过有限元仿真和正交试验优化测头结构参数,确定最优结构参数;利用坐标变换理论和最小二乘法原理建立测头标定模型并进行了标定试验;通过不同预压量下的螺纹塞规对比试验及螺纹环规、塞规对比试验对优化后的测头进行测试。结果表明：接触式测头测量螺纹塞规、环规参数标准偏差在1 μm左右,满足三维螺纹综合测量机接触式测头测量精度要求。该优化方案及标定方法为测头结构设计提供了重要的理论基础。     

高精度复合式测量中二维坐标统一方法研究（英文）

多测头坐标统一是复合式测量中的关键技术之一,根据多个测头对某一物件的测量值从而得到更加全面可信的信息。针对高精度复合式坐标测量中标准球作为多测头坐标统一标准器的不足,本文利用角度量块作为标准器实现了影像测头和接触式测头的高精度坐标统一。文中对比标准球和角度量块作为高精度复合测量中坐标统一标准器的优缺点,理论分析和实验结都证明通过使用角度量块作为标准器精度更高也更方便,且两测头在二维平面上能够实现高精度坐标统一。     

高精度复合式测量中二维坐标统一方法研究

多测头坐标统一是复合式测量中的关键技术之一,根据多个测头对某一物件的测量值从而得到更加全面可信的信息.针对高精度复合式坐标测量中标准球作为多测头坐标统一标准器的不足,本文利用角度量块作为标准器实现了影像测头和接触式测头的高精度坐标统一.文中对比标准球和角度量块作为高精度复合测量中坐标统一标准器的优缺点,理论分析和实验结都证明通过使用角度量块作为标准器精度更高也更方便,且两测头在二维平面上能够实现高精度坐标统一.     

展品荟萃

西安爱德华测量设备有限公司,此次参展机器: MCMS系列,接触式三坐标测量机。利用坐标测量技术、计算机测控技术及最先进的动态测量系统进行工件表面点的采集和数据处理。可使用双旋转测头系统及不同测杆、测头的组合,配合各种通用或专用测量软件,方便实现对三维工件的测量。 U-SCOPE系列,非接触式两坐标测量机。使用先进的CCD摄影技术、计算机图像处理技术和影像灰度分辨技术,建立了二维非接触测量的全新概念,是万工显、投影仪、显微镜的升级换代产品。 UCMS系列,复合式三坐标测量机。将现代的光学测头、     

OMNI Sip三维万向测头

测头是坐标测量机的关键部件，直接关系到测量机的工作效率和测量精度。坐标测量机测头按测量方式可分为接触式和非接触式两大类。接触式测头又可分为机械式、电气式和光电式；非接触式测头则包括光学显微镜测头和电视扫描测头等。本文介绍的瑞士Sip公司生产的OMNISip三维万向测头属于接触式光电测头。一、工作原理OMNISip三维万向测头（见图1）可在空间以任一方向进行探测。测头的设计遵循了以下计量原则：①测头无内部摩擦；②对探测方向无限制；③无非线性轴向运动。测头本身就可看作是一台微型测量机。测头内有一个可向任意方向运…     

坐标测量机高精度测头技术

介绍了坐标测量机高精度测头的研究发展现状;分析了接触方式,光学方式,扫描方式测头的优缺点,研究了日本松下公司研制的高精度测头测量原理;基于原子力微探针的基本原理,设计了一种新型的坐标测量机测头,指出了采用原子力准接触技术是测头向高精度发展的方向之一。     

用于多传感器坐标测量机探测误差评价的薄环规标准器

设计了一种薄环规标准器,用于配有光学影像测头和接触式测头的多传感器坐标测量机的探测误差评价。该标准器兼有环规和二维平面标准圆的特征,孔的有效部分厚度为0.1 mm,圆度为0.5μm,可以满足大多数坐标测量机的校准需求,避免了普通标准器如标准球、环规对影像测头测量成像的影响。该标准器同时适用于接触式测头测量,锥孔结构保证了标准器的稳定性,用于接触式测量时,不会引起变形。利用设计的薄环规标准器实现了配有光学影像测头和接触式测头组合测量系统的探测误差评价,结果表明该标准器有效解决了上述组合系统探测误差的校准问题。参照ISO10360-9标准,给出了多传感器组合测量系统的探测误差、尺寸测量误差以及位置误差,并利用坐标变换方法修正了位置误差,优化了系统参数。     

基于逼近式回转定心法的孔心距测量

利用研制的激光位移传感器的机床测头,以机床为测量仪器的本体,提出了一种便捷高效的孔心距检测方法。该方法利用逼近式孔心定位法,借助机床坐标系,快速精确地得到孔心的相对坐标,进而获得被测工件的孔心距。与传统的孔心距测量方法相比,该方法具有快速、便捷、高精度、非接触式、在位检测的特性。利用一对标准环规验证了该方法的正确性,孔心距的测量精度在三坐标测量机上得到校验,测量误差达到微米级。实验证明:该方法能高效地完成孔心距的在位测量。     

基于加工中心的在机测量系统

开发了利用加工中心和自行开发的测量软件实现的坐标测量系统。在加工中心主轴上安装触发式测头,利用加工中心的高精度行走机构,运行在机测量软件生成的测量主程序和典型几何特征的测量宏程序,对在机加工的工件进行坐标测量;测头接触工件时产生触发电信号,数控系统记录此时的机床三个坐标值作为测点数据,测量完成后将所有的测点数据传送回测量软件;利用编制好的算法对工件实现尺寸、形状和位置误差的计算与评价,使加工中心实现坐标测量机的功能。     

多关节坐标测量机的误差模型

按Denavit-Hartenberg方法,建立了多关节坐标测量机末端测头中心相对于机座参考坐标系的测量运动的数学模型。在此基础上,运用矩阵函数的全微分方法,建立起末端测头中心坐标误差与测量运动模型参数误差之间的传递关系。为进一步研究多关节坐标测量机的标定和补偿奠定了理论基础。     

回转体测量机高精度标定技术研究

回转体测量机由同转工件台和测量架组成,能够在工件一次装卡条件下对回转体零件的内外轮廓参数进行高精度的快速检测.根据该测量机的结构特点,分析了测量机的各项系统误差,提出了测量架运动直线与回转轴线之间平行度、测头的测量方向与同转轴线的垂直度、测头偏心等系统误差的标定方法,建立了标定数学模型,剔除了由于标准件加工、安装等不确...     

复杂轴类零件非圆轮廓接触式随动测量方法

非圆轮廓随动接触测量方法研究对实现曲轴、凸轮轴等复杂轴类零件高精度、高效率检测具有重要意义,针对复杂轴类零件非圆轮廓表面检测设计了一套接触式随动测量方案。借助头尾架环规建立工件坐标系,提出了回转中心与顶尖几何中心相对位置关系标定方法,建立了随动接触测量装置沿工件轴线方向运动时与回转轴线不平行引起的系统误差计算模型。利用凸轮基圆区域的转角与径向尺寸进行基圆最小二乘圆心位置寻优,以实现凸轮偏心修正,采用敏感点法与最小二乘法相结合的方式构建了凸轮升程误差评价模型。仿真分析了随动接触测量装置安装误差与顶尖几何中心标定误差对凸轮升程误差评定的影响。与ADCOLE 1200SH专用量仪的对比试验和重复性测量试验研究表明:SE13-J10型轴类零件随动接触测量机的凸轮尺寸、形位误差测量精度和重复精度满足轴类零件高精度测量需求,验证了接触式随动测量方案与凸轮误差评价模型的正确性。     

新型并联机器人坐标测量机误差建模与仿真

介绍了一种新型五自由度并联机器人坐标测量机机构,该测量机机构具有五个驱动分支和一个约束分支,可以实现三维移动和二维转动。为了给该坐标测量机实际误差的补偿和控制奠定理论基础,提高测量精度,改善测量性能,根据其位置反解数学模型,导出了测头位姿误差与各运动副位置误差、调节器运动误差及测头长度误差之间的相互关系,建立了该测量机的误差模型,并通过计算机仿真对误差模型的正确性进行了验证。     

三维扫描测头在齿轮测量中心的应用

为了解决三维测头在齿轮测量中心应用上的技术难点,通过构建三维扫描测头的多元非线性模型,规划出基准球的扫描路径,实现了对测头自身的垂直度、直线度、测针挠度以及与仪器坐标轴不重合等误差的校准。分析影响校准精度的因素,解决了三维扫描测头的标定问题,为后续工件的测量奠定了基础。由于三维扫描测头无法精确探测到给定的工件坐标点位置,测量时也无法严格按照预定的路径扫描,无法采取传统的电子展成法得到测量误差值。本文利用空间曲面理论实现了齿轮的测量及误差计算,通过对标准齿轮的检测,验证了方法的可行性,为复杂工件的一次装卡,全自动完成几何误差和形位误差的测量提供了条件,拓展了齿轮测量中心的检测能力。     

光电定心测头

工业生产中常常生产和使用大量的多孔板类零件,其上的孔的相互位置往往有一定的精度要求,特别是当这类零件作为注塑模板、冲压模板等模板使用时,其上的孔的相互坐标位置就有更高的精度要求。为测量这些数量众多(有时达数百)的孔的相互位置,通常采用坐标测量法。在坐标测最仪器上,光学显微镜、接触式测量头等用来测量瞄准时,由于其点位测量方式的工作特点,测量效率低下,劳动强度大。本文介绍一种作者研制的多孔板孔心坐标测量用的光电非接触式测量头。用此测头进行被测孔中心的测量瞄准,可用扫描测量方式在三坐标测量机或数字化微机化的工具显微镜上快速获得多孔扳零件上各孔中心的坐标数值,完成孔间相互位置的测量。     

基于复合标定和极限学习机的关节臂式坐标测量机残差建模及补偿

运动学标定是提高关节臂式坐标测量机精度的主要方法，但运动学标定后的残余误差对其测量精度和稳定性仍有很大影响。本文提出一种基于复合标定和极限学习机的关节臂式坐标测量机残差建模及补偿方法，以提高关节臂式坐标测量机的测量精度。首先，在关节臂式坐标测量机运动学建模和误差建模的基础上，建立了运动学参数辨识模型，并依次进行角度参数辨识、长度参数辨识和长度参数等比例缩放的复合辨识，完成了七自由度关节臂式坐标测量机的运动学标定。其次，通过对标定后残余误差图谱的分析，发现残余误差与测量构型有关联，进而构建了以测量摆角、仰角、距离和转角为变量的测量构型。由于测量构型变量与残余误差存在强非线性关系，提出一种基于极限学习机的残余误差预测和补偿方法。通过实验对本文所提模型及方法的有效性进行验证，结果表明：进行残差修正后关节臂式坐标测量机的单点测量误差最大值由0.061 mm下降到0.044 mm，误差均值由0.023 mm下降到0.017 mm，误差标准差由0.011mm下降到0.007 mm；长度测量误差最大值由0.137 mm下降到0.074 mm，误差均值由0.033 mm下降到0.021 mm、误差标准...     

三坐标测量机测量过程与误差探析

三坐标测量机是一种现代化自动检测设备,被广泛应用于机械、航空、军工、教育等行业,具有高精度、高效率、高稳定性等特点。其测量过程有严格的要求与规程,合理的测量方案流程设计能在一定程度上提高测量精度与效率。本研究对三坐标测量机测量过程的主要环节进行分析与讨论,如测量环境要求、测头校验、建立工件坐标系、工件位置摆放及采点个数与位置,另外,分析讨论了测量过程中产生的误差来源,主要包括方法误差、设备误差、人员误差、环境误差,并提出应对策略。实践证明,严格、合理的测量流程与误差分析是实现三坐标测量机高精度、高效率测量的重要保障。     

三坐标测量机测头系统动态特性研究

为了实现三坐标测量机的最佳动态测量精度,介绍了接触式测头的工作原理,研究了测头动态特性与测量机动态测量精度之间的复杂关系,提出了测头动态有效作用直径的概念。利用实验分析了测量机运动DCC参数对测头动态有效作用直径的影响,结果表明:测量机测头逼近距离对作用直径的影响远远大于触测速度和移动速度对作用直径的影响,而移动速度对作用直径的影响最小。     

非接触式曲面测头设计及精度试验研究

针对激光测头因测量范围小难以满足大量程自由曲面的高精度测量要求的问题,基于伺服运动控制技术,集成激光测头和光栅尺研制了一种非接触式测头。控制激光测头工作在线性度误差较小的中心范围内、而采用光栅尺反馈实现大范围的测量,详细介绍了系统的硬件及软件设计。试验数据处理结果表明,与激光测头相比,研制的非接触式测头测量范围扩大了1倍,而测量不确定度、修正值、线性度等精度指标并没有下降。