三維測頭導向機構的精度分析與提高.pdf

1、三維掃描測頭是坐標測量機、齒輪測量中心等精密量儀的重要組成部件，其測量精度對量儀的總體精度影響極大，而在決定三維測頭測量精度的諸多因素中，其導向機構的精度又是最為關鍵的影響因素，因此對三維測頭導向機構的導向精度進行深入研究具有較高的理論指導意義和工程應用價值。
　　本文主要對三層樓式和并聯式兩種典型結構三維測頭的導向精度進行了研究。對三層樓式結構中的平行簧片導向機構分別進行了理論分析和有限元仿真，研究了平行簧片導向機構的特征參數和

2、應力、回復力及線性導向位移等之間的關系。分別建立了三層樓式測頭和并聯式測頭的三維模型，為了在減小仿真計算量的同時，提高仿真結果的準確性及可信度，結合二者具體結構，在對模型進行適度簡化后，還進行了網格劃分的優(yōu)化和檢查評估。制定了導向機構線性度的仿真方案，對各個維度的線性度進行了有限元分析及數據處理。針對線性度仿真結果，除進行了各維度自身的線性擬合外，還分析了各維度之間的耦合作用，討論了耦合作用的影響因素及其對測頭精度的影響。借鑒ISO10

3、360國際標準設計了三維測頭導向機構空間探測誤差的仿真方案:首先在虛擬標準球上選取42點并將各點的等模法向矢量作為測球運動輸入量;然后進行各維度解耦機構的輸出分量的分析計算;最后將所得各分量再次合成并進行高斯擬合求取導向機構空間探測誤差。依據仿真結果對兩種結構空間探測誤差的影響因素進行了探討。另外，還通過模態(tài)仿真分別對兩種典型導向機構的動態(tài)特性進行了初步分析。本文研究結果表明:并聯式導向機構單一維度線性度優(yōu)于三層樓式導向機構;三層樓式導