三坐标测量机动态误差混合建模方法

为了建立高精度的三坐标测量机相关性动态误差修正模型,应用偏最小二乘回归法和支持向量机研究动态误差混合建模方法,分析了三坐标测量机的动态误差来源及特点,介绍了偏最小二乘回归法和支持向量机的基本原理及算法,编制了相应的混合建模软件.应用双频激光干涉仪设计了测量机动态误差实验装置,进行了相应的误差分离实验.应用偏最小二乘法确定测量机动态误差主要影响因素,得出坐标变量y、z和x是主要影响因素、测量速度v是次要影响因素的结论.结合主要影响因素分析结果,应用支持向量机和动态误差实验数据建立了测量机的空间动态误差模型,并进行比对和验证,应用混合建模方法建立的修正模型精度可以达到±0.02 μm,高于未利用偏最小二乘法±0.75 μm的建模精度,完全可以用于三坐标测量机相关性动态误差的高精度建模.     

三坐标测量机非刚性误差的分析与补偿

根据移动桥式三坐标测量机非刚性效应测量误差的分布特征 ,通过对坐标测量机构件进行受力变形分析与建模 ,对坐标测量机的非刚性效应测量误差进行了分析 ,为高精度坐标测量机的误差补偿技术提供了新的思路     

三坐标测量机基本运动误差的相关性及建模

针对现有几何误差软件补偿过程中采用线性插值法推算模型中的18项基本运动误差存在的问题,从理论上分析了构件沿各坐标轴运动18项基本误差的直线度误差与转角误差的内在关系,提出用4层前向神经网络建立三坐标测量机18项基本运动误差模型。并以国产SZC-654型三坐标测量机为例进行基本运动误差神经网络建模研究,提高了误差补偿精度。     

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...     

基于核函数的三坐标空间测量误差估计

由于三坐标测量过程中涉及多种测量误差因素,因此在快速测量过程中对误差特性进行详细分析就比较复杂。本文以移动桥式三坐标测量机为研究对象,运用基于非参数回归模型中的核函数估计法对手动三坐标测量机的空间测量误差进行了多元非线性建模和预测。通过对采集数据进行回归拟合,并与参数建模的拟合结果进行对比分析后可知,非参数回归模型中的核函数估计法具有更好的预测效果。     

基于敏感度分析的曲轴综合测量机关键误差溯源

曲轴综合测量机通过一次装夹可完成对曲轴全部关键参数的精密测量,其测量精度对评定被测曲轴是否合格有着直接的影响,这使得分析该测量机各部件的几何误差对其测量精度的影响成为一个亟待解决的难题。针对上述问题,基于多体系统理论,结合曲轴综合测量机采用板式测头的结构特点,分析了测量机的拓扑结构和误差变换矩阵;基于推导的曲轴连杆颈几何方程,建立测量机的几何误差数学模型;利用矩阵微分法对曲轴回转过程中的各测点进行敏感度分析。结果表明:在21项几何误差中,对测量机X方向上测量精度影响最大的关键误差项主要有6项。通过该方法可有效识别影响曲轴测量精度的关键误差源,进而为误差补偿提供依据。     

基于UG汽车转向器上护罩在逆向设计中的误差分析

针对采用三坐标测量机对转向器上护罩进行逆向设计后生成的三维模型,通过UG软件建模及分析功能,把建立的模型与该零件原形相比较,进行详细的尺寸误差分析,探讨误差产生的基本原因和减小误差的基本方法,确立了测量方法的正确途径。     

基于有限元分析的三坐标测量机误差补偿建模的研究

三坐标测量机在高速测量时,由于附加惯性力的影响,引起机体变形,从而导致动态误差.对三坐标测量机动态误差进行了理论分析,在加速、匀速、减速三种状态下,利用有限元方法对横梁沿Z方向进行了受力变形分析,推导出此三种载荷下动态误差补偿模型,并由此得出了任意载荷作用下的误差补偿模型,提高了三坐标测量机的测量精度.     

基于多体运动学的测量机几何误差敏感性分析

针对专用双臂螺旋桨测量机的几何误差问题,提出一种基于多体运动学的几何误差敏感性分析方法,来保证专用双臂螺旋桨测量机的空间几何精度。针对专用双臂螺旋桨测量机结构及几何误差关系,建立了考虑运动几何误差的运动学模型。运用多体运动学理论求解相邻体间的特征变换矩阵,根据测量机装配几何误差和运动几何误差建立测量机空间误差模型。通过运动轴几何误差对螺旋桨测量精度的对比验证,结果表明该算法能实现专用双臂螺旋桨测量机的几何误差敏感性分析。     

三坐标测量机在高速测量过程中的动态误差研究

本文研究了三坐标测量机在高速测量过程中的动态误差。以一台移动桥式三坐标测量机为例,分析了其动态误差的产生原因,建立了其动态误差的数学模型,并对动态误差进行了全面的测量和补偿。实验证明,三坐标测量机的动态误差具有一定的重复性,可用软件补偿,从而提高三坐标测量机快速测量的精度。     

Software compensation of rapid prototyping machines

This paper addresses accuracy improvement of rapid prototyping (RP) machines by parametric error modeling and software error compensation. This approach is inspired by the techniques developed over the years for the parametric evaluation of coordinate measuring machines (CMM) and machine tool systems. The confounded effects of all errors in a RP machine are mapped into a “virtual” parametric machine error model. A generic artifact is built on the RP machine and measured by a master CMM. Measurement results are then used to develop a machine error function and error compensation is applied to the files which drive the build tool. The method is applied to three test parts and the results show a significant improvement in dimensional accuracy of built parts.     

悬臂式坐标测量机的设计和误差补偿

介绍了一种自主设计用于结晶器内腔测量的悬臂式三坐标测量机,分析了测量机的机械结构组成及各项几何误差。建立测量机的准刚体测量模型,以补偿各项主要误差,经过实验证明能够有效提高测量机精度。     

悬臂梁式三坐标测量机的误差分析与修正

根据测量工字钢结晶器型腔的悬臂梁式三坐标测量机的结构进行了全误差源的分析,推导了计算主要误差来源的横臂梁的变形误差的计算数学模型。建立了悬臂梁式三坐标测量机的误差模型,并根据该误差模型进行了误差修正实验。试验结果证明:该误差模型可以减小并修正测量机的测量误差。     

面向快速探测的坐标测量机动态误差分析

坐标测量机在快速探测时，由于惯性力和驱动力的作用，引起机体变形，从而导致了动态误差的产生。分析了引起坐标测量机动态误差的原因，建立了坐标测量机的动态误差模型。采用有限元方法分析计算了快速探测过程中惯性力和驱动力产生的动态误差，验证了动态误差模型的应用，分析结果是合理的，方法是可行性的。     

四轴联动加工中心误差补偿技术的研究

基于多体系统理论建立了四轴联动加工中心的运动误差模型,提出了几何误差参数的辨识方法以及相应的测量技术,运用传统的测量方法与先进的Ｒｅｎｉｓｈａｗ８测量系统相结合可准确地辨识出四轴联动加工中心的２７项误差参数;在四轴联动加工中心上进行软件误差补偿一坐标测量机进行了检验。结果表明,建模方法具有较强的实用性,对多坐标联动加工中心误差补偿效果明显。     

A Hole-Plate Artifact Design for the Volumetric Error Calibration of CMM

To measure the volumetric error of coordinate measuring machines (CMMs), a hole-plate artifact method was studied. Example designs of the hole-plate are shown using titanium and ceramic materials. The deflection by its own weight of the designed hole-plate is analysed using the finite element method. The hole distances moved by the deflection are shown in different hole-plate set-up cases, for vertical and horizontal positions. The influence of inside hole roundness as a measuring standard is also studied. Eccentric errors for different hole roundness are simulated. The hole-plate set-up errors are also discussed. A method for obtaining the parametric errors of a CMM is shown using the hole-plate as a measuring artifact for CMM positioning error. In addition, a method for measuring 2D and 3D length errors using the hole-plate data is introduced.     

Measurement of form error of a probe tip ball for coordinate measuring machine (CMM) using a rotating reference sphere

This study presents a method of measurement of the form error of the tip ball in the tactile probing systems of a coordinate measuring machine (CMM) by using a rotating reference sphere. The measurement of the form error of the CMM probe tip was conducted without the use of additional external measuring instruments or sensors. The form errors of the probe tip ball and the reference sphere were separated from the probing coordinates of CMM by rotation of the reference sphere. The effectiveness of the proposed method was evaluated based on an uncertainty analysis. The uncertainty in measurement of diameter of the probe tip ball was estimated to be less than 0.5 μm.