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平行双关节三坐标测量机的误差检测及标定

张小伟  
【摘要】:本论文研究的对象平行双关节三坐标测量机是一种新型的三坐标测量机,这种测量机属于非正交坐标测量范畴。这种测量机整体质量轻,便于携带,旋转关节较少,结构简单,使用方便,相对于多关节臂式三坐标测量机,其成本较低,测量精度显著提高,且具有运动灵活、测量范围大、适合现场测量等优点,近年来获得了迅速的发展。 为了使平行双关节三坐标测量机获得较高的测量精度,本论文主要做了以下几个方面的工作: 对测量机结构中的圆光栅的精度、轴系跳动、直线关节的运动误差、大连接杆及底座的变形等随机误差进行分析计算,得到其对系统测量精度的影响。在研究本测量机结构特点的基础上,指出了系统的自重及圆光栅偏心所引起的误差对仪器精度的影响。 结合平行双关节三坐标测量机的结构特点,利用改进的四参数D-H模型建立本测量机带误差的数学模型,并验证了此模型的正确性。 对平行双关节三坐标测量机的各个误差项进行分析,基于参数测定法和反转法的思想采用误差分离标定方法,分别对关节间的平行度,大小连接杆的长度,圆光栅的偏心误差及零位误差,及直线关节的定位误差等进行逐项标定。 采纳高斯-牛顿法思想,结合测量机测头特点,设计了标准杆检测方法并对测量机进行进一步标定,使测量机达到较高的精度要求。


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