五連桿機構(gòu)測量儀及其標定方法研究.pdf

1、五連桿機構(gòu)測量儀是用于測量平面曲線的并聯(lián)機構(gòu)，輕巧靈活，重復精度高，但參數(shù)標定困難是亟需解決的問題。本文針對五連桿機構(gòu)測量儀，在誤差分析與標定方面進行了如下研究。
　　首先，分析了五連桿機構(gòu)測量儀的機械結(jié)構(gòu)，針對半徑較小的地鐵車輪，重新設計了測量儀。給出了測量儀的正逆解模型，并對測量儀的測量域進行優(yōu)化仿真。
　　其次，分析儀器的誤差源，用Matlab對誤差進行仿真，結(jié)果表明，桿長誤差和編碼器位置誤差引起的測量誤差為10-3m

2、m數(shù)量級，量化誤差和編碼器（3600線）零點位置誤差引起的測量誤差在±0.03mm以內(nèi)，同時量化誤差存在整體趨勢，可通過補償半個脈沖來消除。采用閉環(huán)矢量鏈法推導出參數(shù)誤差與末端坐標誤差之間的傳遞函數(shù)，建立了測量儀的誤差模型，并根據(jù)誤差模型計算出末端位置關于各個參數(shù)誤差的靈敏度系數(shù)。結(jié)果表明，編碼器零點位置誤差的靈敏度系數(shù)最高。
　　然后，本文分析了測量輪半徑補償過程的原理以及傳統(tǒng)半徑補償方法中的二點法。針對偏移和量化JM3樣板標準

3、曲線后得到的輪心坐標，采用Fourier級數(shù)擬合輪心坐標的方法對其進行半徑補償，補償結(jié)果與二點法相比有明顯改善，用擬合曲線導數(shù)補償后的誤差在±3×10-4mm以內(nèi)。
　　最后，以建立的誤差模型為基礎，設定了四組標定仿真試驗，每組試驗分別以水平直線和豎直線為標定路徑，建立標定模型，得出標定結(jié)果并計算標定后的測量誤差。此四組試驗分別為:1）考慮參數(shù)誤差，不考慮量化誤差;2）考慮參數(shù)誤差和量化誤差;3）只考慮編碼器零點位置誤差與量化誤差