关节臂式坐标测量机的运动学建模与误差研究

设计了一种新型仿人手臂结构的关节臂式坐标测量机,建立了测量机的坐标系统,在此基础上建立了测量机的四参数D-H运动学模型.在Matlab软件中利用Robotics Toolbox建立了测量机的仿真模型,并对测量机进行了图形仿真,仿真结果验证了四参数D-H运动学模型的正确性.利用Visual C++编制出数据采集软件,实现了从测量机关节空间到工作空间的映射.通过对关节臂式坐标测量机的误差分析,提出了提高测量机精度所应采取的措施,为进一步进行测量机的参数标定和误差补偿提供了理论基础.     

基于PSO-BP神经网络的关节臂式坐标测量机长度误差补偿

针对关节臂式坐标测量机(AACMM)长度误差补偿问题,分析了误差来源,通过实验确定了影响其测量长度的误差参数。引入BP神经网络对长度误差补偿模型进行了建模,并通过粒子群化算法对BP神经网络的权值和阈值进行全局寻优,克服了BP神经网络收敛速度慢和易陷入局部极值的缺陷。在不同输入参数的条件下测量标准尺,获得了误差补偿模型的训练样本。进行了长度误差补偿验证,补偿后误差均值减小了0.014 mm,使AACMM的测量精度提高了31.8%。     

关节臂式测量机动态误差分析与补偿

关节臂式测量机误差来源多且易累积放大,其动态误差分析与补偿成为了国内外学者研究的重点。本文通过分析热变形误差、测量力误差与角度编码误差三种主要误差因素,得出了关节臂式测量机工作的最佳温度值以及表征其动态误差的三种误差因子——最大定位误差（MPE）、残余定位误差（RPE）和关节转角值（JA）。针对以上误差因子,本文提出了将T-S模糊神经网络（T-S Fuzzy Neural Network, T-S FNN）在自学能力和大规模运算方面的优势以及模拟退火算法（Simulated Annealing, SA）对全局寻优的能力相结合的新补偿方法,并建立了模型。经正交实验表明本文提出的补偿方法使动态过程中的误差分别减小了88.8%、80.2%、71.3%,证明该模型能够有效提高测量机的动态测量精度。     

三坐标测量机的热变形和神经网络误差补偿

研究了三坐标测量机独特的热变形,指出环境温度不是标准的２０℃时是主要误差影响因素,提出热变形误差和非线性和机器结构有关。描述了采用神经网络建模和补偿热变形误差的过程和方法,并给出了测量机综合补偿热误差的方法。     

关节臂式坐标测量系统关键技术研究

关节臂式坐标测量机是一种新型的多自由度非笛卡尔式坐标测量系统.介绍了该系统硬件系统和软件系统的基本构成、主要特点及实现方法.基于DH参数法建立了误差参数模型,提出了一种将并行机制的模拟退火算法和两次最优保存策略的遗传算法相结合的参数标定方法,同时利用改进的多点交叉算子和自适应变异算子加快了标定过程.本标定算法在Faro Platinum 2.4 m关节臂式坐标测量机上进行了实验验证,证明了标定算法精确性.     

关节臂坐标测量机的性能评价方法

从影响关节臂测量精度的主要因素出发,提出了相应的测量方法,逐一检查各种测量的异常状态,根据检查结果对关节臂测量机的性能进行了正确评价.     

关节臂式坐标测量机数据采集系统的关键点设计

对关节臂式坐标测量机数据采集系统的几个关键点进行了分析设计,其中包括数据同步锁存、对径读数、坐标实时显示.通过可编程逻辑器件(CPLD)与单片机的结合,完成了光栅信号的滤波、4细分、辨向及可逆计数等功能.实验证明,该设计能够准确完成测量机的数据采集.     

坐标测量机的联机误差补偿

文中介绍一种坐标测量机（ＣＭＭ）的联机误差补偿系统，用激光多自由度测量（ＭＤＦＭ）系统联机测出ＣＭＭ的多数误差分量，剩余的用小涉仪脱机测出，开发两个数学误差模型，综合上述误差分量，预示测点误差，随之由ＣＭＭ的名义坐标中去掉误差，提高测量准确度，试验表明，该法提高了补偿效果。     

关节坐标测量机研制中圆光栅误差修正技术

介绍了关节坐标测量机原理、组成,并对其进行了误差分析.从理论上分析了圆光栅安装偏心误差对测量结果的影响,介绍了圆光栅分度误差测量方法,并采用非线性拟合的方法对该项误差进行了修正.     

坐标测量机的误差修正及空间误差检测

本文介绍了测量机的误差修正理论,并提出了一种简单、高效的空间误差检测方法。     

回转体测量机温度误差分析及补偿

针对温度对回转体测量机测量精度所产生的影响,结合ANSYS软件仿真及数学计算的方法研究了回转体测量机受温度影响产生的热变形及测量误差,分析了回转体测量机温度误差的主要表现形式.建立了一个以测量架在x方向上的平移和在z方向的倾斜为基础的误差补偿数学模型.采用双环法对测量机温度误差进行了补偿,进行了对比测量实验,实验中分别测量工件上下两个参考圆环的参数,再利用提出的数学补偿模型公式得出工件自身的误差结果,继而对测量结果进行补偿.实验数据显示:温度误差补偿模型合理有效,测量机的重复性误差从100μm以上下降为16μm左右,提出的温度误差补偿模型可以有效降低温度对测量机测量精度的影响,经过误差补偿后的测量机可适用于温度变化环境下的测量.     

坐标测量系统的几何误差补偿

坐标测量系统（CMSs）的软件补偿由于能以很低的价格,显著地改善系统性能而获得广泛的应用．即使对于已经建立了完善模型方程的坐标测量系统,仍然存在与其相适配的确定模型参数的过程是否最佳的问题．在更差的情况下,模型方程尚未建立,需要从建模到试验的全部实践．文中从补偿过程的角度讨论这一问题。确定了需要遵循的一系列步骤．对于每一步骤,指出了相关的问题,并提出建议．讨论了两种在性质和数学描述上有很大差别的坐标测量系统．     

柱坐标系测量机的温度误差补偿的研究

针对柱坐标系测量机在旋转体零件检测中温度影响问题,提出了一种温度误差补偿方案,通过双向测量获得测量轴的偏移和倾斜参数,对原始测量数据进行修正,计算出工件的尺寸和形位误差.实验证明,修正后的测量误差从0.055mm降低到0.015mm,长期稳定性得到提高.     

收发分体式四自由度激光测量系统耦合误差建模与补偿

线性导轨广泛应用于精密机床和仪器,其运动精度直接影响所在设备的空间定位精度。针对团队前期研制的收发分体式四自由度激光测量系统可以测量导轨直线度、俯仰角和偏摆角,但其直线度与角度测量结果间存在耦合干扰问题,提出了一种误差建模与补偿方法。根据激光测量系统的原理和结构,分析并确定了耦合误差的主要来源,利用矩阵光学及齐次坐标变换的方法建立了耦合误差的补偿模型。以雷尼绍XL-80型激光干涉仪为基准,对所建立的误差补偿模型进行了实验验证,结果表明:利用所建模型补偿后的直线度和角度测量误差均降低了75%以上。所提出的误差建模与补偿方法不但有助于提高四自由度激光测量系统的精度,同时也有助于降低其成本。     

精密技术中热变形误差影响的基本问题

在精密测量和精密机械等精密工程技术领域，影响精度的众多因素中，温度变化引起的热变形误差已成为主要的甚至决定因素、由于精度不断提高，传统热变形误差的某些概念与方法已失去实用价值．该文分析了热变形误差的研究与应用现状，研究了适应高精度技术的热变形误差新概念、新方法，提出了几种实用性不同的热膨胀系数概念以及精确热膨胀系数和科学热膨胀系数定义．在全面分析热变形误差的多种因素基础上，研究了物体形状结构对其参数热变形影响的新认识并举例说明，同时提出相应的热变形系数，最后简介了考虑形状影响的热变形误差建模方法．     

基于步距规的三坐标测量机的直线度误差分析方法

提出一种基于精密步距规进行坐标测量机直线度误差的分析方法,通过将步距规放置在测量空间的不同位置,根据三坐标测量机空间误差和几何误差的关系建立数学模型,从而得到其直线度误差,并通过仿真验证了其可行性.该方法可以应用在三坐标测量机的校准和安装调试,也适用机床导轨的直线度误差分析.     

自回归分布滞后模型在数控机床热误差建模中的应用

对多元线性回归模型、回归与残差AR叠合模型和自回归分布滞后模型3种热误差建模方法进行了介绍与比对分析。多元线性回归模型方法简单快捷,但因热误差呈非线性且具有互交作用,较难获得精确热误差数学模型。后两个模型均属时间序列分析方法,其优点是能够比较精确地建立热误差数学模型,两者的区别是叠合模型把参数估计分成两部分,而自回归分布滞后模型是统一估计参数,因此叠合模型的精度要低于自回归分布滞后模型精度,并通过实例验证,自回归分布滞后模型在精密数控机床热误差建模中具有较好的建模精度。     

坐标测量机温度误差的理论分析与实验研究

本文分析了坐标测量机温度误差的作用机理；探讨了结构热变形位移矢量的数学表达方法；分析了温度误差实验的测量结果；提出了采用几何误差修正软件对温度误差进行动态补偿的方案。