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。     

关节式坐标测量机测量误差分析

在全面分析了导致关节式坐标测量机测量误差的各种原因的基础上，针对每种误差提出了解决措施。建立了测头的测量运动方程和关节晃动引起的测量误差的方程。     

关节式坐标测量机热变形误差及修正

关节式坐标测量机工作温度范围宽,可以在线测量,应用领域越来越宽.这也使得其热变形误差随着对测量机测量精度要求的提高越来越受到关注,并且对其必须加以修正.简要分析关节式坐标测量机主要部件由于温度变化对测量的影响.关节式坐标测量机热变形误差模型用单隐层带反向传播前馈神经网络建立,网络的输入是测量机两个温度参数和测头的坐标值,输出为测头坐标相对于20℃该点的变化量.通过试验获得数据样本,训练所建模型并进行仿真.试验结果表明所建模型对关节式坐标测量机热变形误差修正是有效的.     

薄板件任意点法向力学参数测量仪误差建模与仿真

文中按Denavit-Hartenberg方法,建立了薄板件任意点法向力学参数测量仪末端测头中心相对于机座参考坐标系的测量运动数学模型,在此基础上运用矩阵函数的全微分方法,建立起测量运动模型参数误差传递到末端测头中心坐标之间的误差传递关系,并通过计算机仿真验证了所建立误差模型的正确性.     

六自由度关节式坐标测量机关节零位偏差的标定算法

关节式坐标测量机的关节零位偏差是由装配工艺误差引起的,对测头末端的空间位姿误差影响极大。本文在建立六自由度关节式坐标测量机数学模型的基础上,应用全微分、最小二乘法和迭代算法等数学方法,建立了关节零位偏差的线性标定算法,并通过计算机仿真计算验证了该标定算法的正确性     

关节式坐标测量机关节轴晃动导致测量误差的分析及建模

针对关节式坐标测量机测量精度不易保证的问题,在讨论导致关节式坐标测量机测量误差的各种原因的基础上,对关节晃动导致的测量误差进行了定量分析,建立了测头的测量运动方程和因关节晃动引起的测量误差的数学模型。     

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。     

关节式坐标测量机初始位姿对误差影响研究

采用Denavit-Hartenberg方法建立了关节式坐标测量机的数学模型,分析了影响关节式坐标测量机的误差源,并对第一关节的误差分布进行了仿真。通过关节式坐标测量机的第一关节在不同初始位姿下对被测工件进行测量与真值进行比较,分析在不同初始位姿下所测得结果的不同,得到了其第一关节的误差分布。实验表明关节式坐标测量机在采用相对角度编码器时,第一关节选择最佳初始位姿,可以有效地提高测量精度,减小误差。     

平行双关节坐标测量机的测量模型及误差分析

介绍了平行双关节坐标测量机的测量原理及结构,根据Denavit-Hartenberg方法建立了测量机的理想测量模型,并通过几何作图法对该模型进行了验证。在该测量模型的基础上,运用微分方法建立了测头中心坐标与各参数之间的误差模型,并通过计算机仿真验证了该误差模型的正确性。分析结果为进一步进行误差分离、补偿、标定奠定了基础。     

一种新颖并联运动坐标测量机的误差建模与仿真

给出了三自由度并联运动坐标测量机的运动学模型,依据全微分理论,导出测头位置误差与各运动副误差及移动副运动误差之间的相互关系,建立了该坐标测量机的误差模型。用计算机对所建误差模型进行了仿真,讨论了机构参数误差对测量结果的影响,为运动校正和控制奠定了基础。     

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.     

用蚁群算法求解关节式坐标测量机的最佳测量区

本文提出了一种求解最佳测量区的方法,以进一步提高关节式坐标测量机的测量精度。首先,根据关节式坐标测量机的测量模型,建立了基于圆编码器测角误差的关节式坐标测量机误差模型。利用蒙特卡洛理论得到6个关节转角的随机数,采用数值法仿真分析测量机的测量空间。然后将包含测量空间的一立方体区域等间隔切割成343个小立方体区域,采用蚁群算法确定每个小区域由于圆编码器误差所引起的最大测量误差。最后,通过比较找到其中最大测量误差最小的区域,即为最佳测量区。研究结果表明,对于所研究的关节式坐标测量机,各个小区域的最大误差为0.069 9~0.189 6mm,其中最小值为0.069 9mm的区域为-100mm≤x≤100mm,-100mm≤y≤100mm,400mm≤z≤600mm。采用本文方法确定的最佳测量区在测量空间内为一个立方体区域,故在最佳测量区进行较高精度的测量具有实用性和可操作性。     

便携式坐标测量仪的最佳测量位姿研究

提出了一种利用现有五自由度便携式坐标测量仪提高工件测量精度的测量方法。该方法在已知设备关节转角随机误差量及测量点的情况下,通过反求各关节处可能的角度值,并在相应的各关节转角组合下,加入转角的随机误差量,重构相应姿态下的测头坐标,然后与已知测量点比较得出该姿势下受角度随机误差影响的最大值,不同的位姿对应不同的最大值,把最小的一个最大值对应的位姿作为最优测量位姿。文中通过引入两球模型和间接球法,大大的减少了反求角度过程中的计算量。     

Selection of coordinate measuring machines by the neural network method

In this paper, a method for the selection of coordinate measuring machines is developed first, a neural networks training algorithm with conditional attributes through gradually adding training examples is proposed as the neural networks machine learning model for the selection of coordinate measuring machines. A learning model using conditional attributes was used in this study, which divides a problem into either an attribute or a decision. Through the input of attribute values, the system can present the required decision by inference. With this model, the training of the system can produce acceptable results. This learning model is also used to establish a multiple decision type selection system for coordinate measuring machines to assist the user in choosing an appropriate coordinate measuring machine.     

Research on optimal measurement area of flexible coordinate measuring machines

When we measure a workpiece in the optimal measurement area of the flexible coordinate measuring machines (FCMMs), the measuring precision can be improved. The flexible CMM’s measuring space is given. Then its spatial error distribution model is build by using support vector machine theory. Finally, the two solutions of the optimal measurement area are discussed and solved through experiments. The high precision measurement results can be realized by using a low-precision measuring machine without any increase in hardware manufacturing cost. This is of great theoretical value and practical significance for the flexible CMM’s further development.     

铰链间隙对6自由度并联机床刀具位姿的影响分析

为了评价6自由度交叉杆型并联机床中铰链间隙对刀具空间位置与姿态(简称位姿)的影响,提出了一种"分解、求交"方法,确定铰链间隙引起刀具平台位姿的可达空间,进而分析铰链间隙对刀具位姿的影响。基于旋量理论,采用指数坐标法推导了该机床各支链的正向运动学指数式解析表达式,并分别求取单支链单独约束下铰链间隙引起刀具平台的可达空间。对6个空间进行求交处理,获得6支链同时约束下的可达空间,即为间隙引起的误差空间。实验结果证明了该"分解、求交"方法的正确性和有效性。     

五轴数控机床综合误差补偿解耦研究

五轴数控机床具有3个移动副和2个转动副,能对复杂曲面实现高精度加工,然而其误差补偿运动却比较复杂,因为其各运动副的误差补偿运动量与刀具和工件间的误差值(位置及方向误差)间存在一定的耦合关系。通过分析五轴机床的运动特点,用齐次坐标变换的方法建立了各运动副坐标系间的变换矩阵。基于小误差补偿运动假设,分析了误差运动和补偿运动间的相互关系,对五轴机床各运动副的位置及方向误差补偿运动进行了解耦,建立了可以进行空间五个误差补偿量计算的数学模型,为五轴机床的误差实时补偿提供了理论基础。