关节臂式坐标测量机的数学模型和参数简化

首先基于Denavit-Hartenberg方法建立了关节臂式柔性三坐标测量机的理想数学模型和误差模型,然后建立复合球坐标系,简化了误差模型,为进一步研究关节臂式坐标测量机的标定和误差补偿奠定了理论基础。     

新型关节臂坐标测量机的设计

关节臂坐标测量机是一种新型非正交系坐标测量设备,相比传统的三坐标测量机,具有体积小、重量轻、灵活、轻便等特点,现已在机械制造、电子、汽车和航空航天等领域得到应用,具有巨大的应用前景.在前期工作的基础上设计出一种六自由度关节臂坐标测量机,该关节臂坐标测量机关节零件采用航空铝合金材料、连杆采用碳纤维材料,因而具有强度高、重量轻的特点,内置式平衡机构可减轻操作者劳动强度,精密的关节角度传感器保证了测量机的高精度.基于Open CASCADE和VC++6.0平台开发了关节臂坐标测量机的测量软件和标定软件,并进行了整机的联机调试,验证了系统的可靠性.     

关节臂式坐标测量机误差仿真系统建模与分析

为了提高六自由度关节臂式坐标测量机的测量精度,建立了相应的坐标系统及误差模型,并基于误差模型在Matlab软件中建立了误差仿真系统,根据误差仿真结果绘制了关节空间的误差分布图.仿真结果表明:当关节长度、杆长和测头长度的误差传递到测量结果上时,没有被放大或缩小,且不受测量机位姿的影响;而关节转角和关节扭转角误差传递到测量结果上时,被严重放大,放大效果受关节顺序和测量机位姿影响显著.最后根据分析结果对角度传感器和轴承的选择、零件的加工精度要求和测量位姿提出了建议.     

关节臂式坐标测量机角度传感器偏心参数辨识

对关节臂式坐标测量机中圆光栅角度传感器分度盘安装存在的偏心误差进行修正,可以有效提高测量机的测量精度。为了实现坐标测量机动态、实时的现场标校,建立了一种六自由度关节臂式坐标测量机的坐标系统,分析了圆光栅分度盘的安装偏心对角度测量的影响,推导了由于偏心引起的测量误差及其修正公式。分析表明,较小的安装偏心便会引起较大的角度测量偏差。以测量机的单点重复测量精度为目标函数,提出了一种基于模拟退火算法的角度传感器偏心参数辨识方法,并将其用于测量机关节圆光栅12个偏心参数的辨识和修正,实验结果表明,修正之后测量机的重复测量精度提高了11.3%。     

自驱动关节臂坐标测量机模块化关节设计

传统的关节臂测量机工作时是依靠工作人员牵拉实现运动和测量,存在路径规划不佳、主观性误差大、测量效率低等问题很难适应智能制造对在线自动测量系统的新要求。本文提出了利用含有无刷电机、谐波减速器及精密轴系的模块化关节构成自驱动关节臂坐标测量机的构想,并对模块化关节进行了构型设计,建立了单关节扭矩估算模型,在此基础上选择了关节2的电机和谐波减速器,设计了关节模块的测控电路,研制了单关节部件样机并进行了重复性实验。其中单方向测量数据表明,为保证较小的测量重复性误差,关节在运动时应尽量避免速度或加速度突变的运动形式;双方向测量的数据表明,当控制电机运动速率小于1.53rad/s时,测头因回弹产生误触发信号的概率较小,此时最大误差数据为±2.11″。上述实验也验证了模块化关节设计方案的可行性,为后续自驱动关节臂坐标测量机整机研制提供了理论和实验依据。     

柔性坐标测量机的温度数据采集系统的研制

本文介绍了柔性坐标测量机的发展现状。以及温度对柔性坐标测量机测量精度的影响。详细阐述了一种测量机多温度传感器数据采集系统的研制方法。其中,系统各个温度传感器与单片机组成智能单元,单片机完成各个温度量的数据采集并传给上位机。实验表明。该测量系统能很好的完成数据采集的任务。     

关节臂式坐标测量机的运动学与工作空间分析

关节臂式坐标测量机的运动学理论模型和工作空间是其机械结构优化和精度分析的基础。首先利用D-H法建立关节臂式坐标测量机运动学理论模型,并在SolidWorks二次开发的基础上进行了运动学三维仿真以验证所建理论模型是否正确。然后,采用蒙特卡洛法对其工作空间分析仿真,得到了关节臂式坐标测量机的工作空间点云图。最后,利用层切法和边界扩展更精确地计算出该工作空间的体积,为结构优化提供支持。仿真结果表明关节臂式坐标测量机测量空间分布均匀,无空腔,满足实际测量要求。     

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。     

基于改进模拟退火算法的关节臂式坐标测量机参数辨识

结构参数误差是影响关节臂式坐标测量机精度的主要因素之一,精确辨识其结构参数可以有效地提高测量机的精度。建立基于Denavit-Hartenberg模型的六自由度关节臂式坐标测量机坐标变换方程,分析基于锥孔的参数辨识原理,提出一种改进的模拟退火算法用于测量机的结构参数辨识,该算法在接近最优解时将减小搜索范围以提高搜索效率和求解精度,并保留中间过程的最优解。以单点重复精度为目标函数,利用改进的模拟退火算法对研制的六自由度关节臂式坐标测量机的结构参数进行辨识。实验结果表明,经过参数辨识后,测量机的单点重复精度提高了7.87倍,长度测量精度提高了5.59倍。     

USB接口智能传感器标定数据采集系统的设计

传统智能传感器标定系统数据采集通常采用专用的板卡，成本高，采集点数十分有限。通用串行总线USB为传感器标定系统的多点数据采集和传感器的网络化标定提供了很大的便利。利用USB可以实现较传统方式更有效、更方便、更经济的多传感器标定系统数据采集。介绍利用USB接口来实现智能传感器网络化标定系统的设计。     

USB在远程数据采集系统中的应用

设计以单片机和USBN9603为接口的USB／RS485转换器,并对整个系统的软件开发指出相应方法。     

基于FPGA的高速实时数据采集处理系统

介绍了具有多路数据采集、长线传输及实时监测处理等特点的存储测试系统。系统数据采集部分采用FPGA作为主控单元,结合外围控制电路将采集的模拟信号通过RS-485总线长线传输至高速读数装置,再由高速读数装置将数据通过USB控制器传送至PC机,并对其进行实时监测和分析处理。采用该方法设计的采集系统能有效完成多路数据采集及远距离传输的任务,且成功地用于某装置的输出信号检测。     

DSP技术在便携式数据采集系统开发中的应用

介绍了一种基于DSP的便携式数据采集系统的设计方案，对系统中的高速A／D、高速缓存、以及数据通讯接口等内容进行了讨论，阐述了同步控制的方法。     

基于新型485总线的分布式数据采集控制系统

对工业现场常用的RS485总线进行改造,设计了一种基于新型RS485总线的数据采集控制系统.该系统包含终端数据采集模块以及通信控制模块.控制模块通过共享RAM和非破坏性总线仲裁技术,使传统RS485总线具有多主结构,传输速度和稳定性大大提高,并在实际中得到运用.该技术不需要专用芯片,造价大大降低.     

通用型自动变速器数据采集系统

针对车辆自动变速器控制信号的特点,开发了一套通用型变速器数据采集系统。系统采用Mega128作为主控芯片,通过USB接口与PC进行通讯;PC端采集分析软件进行数据分析,设计了软件抗干扰模块,使用浮动加权算法进行滤波处理;最终将自动变速器换档工作时序图呈现给用户。介绍了系统硬件框架,给出了USB固件流程设计、主控单片机软件流程设计、信号识别算法、抗干扰算法和浮动加权滤波算法设计。     

基于RS485总线的分布式高精度数据采集系统

针对分布式测试系统中物理量种类多、相互之间易干扰,数据需要远距离传输的要求,设计了一种基于RS485总线的分布式数据采集系统.该系统主要包含上位机、主控站点和被控站点,通过定制USB和RS485总线通信协议,实现了总线上40个站点的轮询测量或单站点单通道测量.实验结果表明,该系统实现了数据的可靠传输,有效解决了大面积环...     

基于网络通信的企业能源数据采集系统的研究

本文通过使用MODBUS协议和RS-485总线建立网络结构进行数据采集,并利用组态软件对整个系统进行科学有效的管理。     

复杂液压系统高速数据采集方案设计

针对复杂液压系统数据采集的特点,提出了基于CPLD＋FX2高速便携式数据采集系统的软、硬件设计方案。该方案采用USB2．0接口,达到DSP为主控芯片的采集速度,具有电路设计简单、可靠性高和传输速度快等特点。     

柔性关节式坐标测量机的误差源分析与建模

近30年来研究发展了可用于多种制造业的各种几何形体参数测量的柔性关节式坐标测量机,它具有灵活、轻便、价格较低等优点,适宜于现场使用,但限制其应用的关键就是其测量精度问题,本文首先建立测量机的测量模型,然后对影响测量机精度的误差源进行分析,建立更有效的误差模型。通过求出误差模型中各个参数并进行修正补偿后,大大提高测量机的精度,并分析了测量机存在最佳测量区域的问题。