空間三維幾何量復(fù)合測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的迅猛發(fā)展，對(duì)高精度工件的校準(zhǔn)檢定顯得異常重要，特別是軍工產(chǎn)品的校準(zhǔn)更是關(guān)系到國(guó)防安全。本課題來(lái)源于國(guó)防科工委國(guó)防軍工計(jì)量“十一五”計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：B20301118)，該項(xiàng)目主要是為了研制一臺(tái)將接觸式測(cè)量技術(shù)、激光測(cè)量技術(shù)、影像測(cè)量技術(shù)融合為一體的復(fù)合式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，確保對(duì)各類型專用量規(guī)、專用檢測(cè)設(shè)備的幾何尺寸、形位誤差、角度的高精度校準(zhǔn)，提高測(cè)量工作效率，從而滿足軍品研究、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)的需要。
　　本文結(jié)

2、合項(xiàng)目要求，對(duì)空間三維幾何量復(fù)合測(cè)量的各個(gè)關(guān)鍵技術(shù)：復(fù)合三坐標(biāo)機(jī)數(shù)學(xué)模型的建立、復(fù)合式測(cè)頭標(biāo)定、路徑規(guī)劃和形位誤差評(píng)定等方面進(jìn)行了深入的研究，在上述幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)上提出了合適可行的解決方案，更好地提高了復(fù)合測(cè)量的精度和速度。
　　首先分析了本領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)，對(duì)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，重點(diǎn)對(duì)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)多傳感器測(cè)量的現(xiàn)狀和趨勢(shì)進(jìn)行了歸納總結(jié)，確定了本文的主要研究?jī)?nèi)容。
　　對(duì)復(fù)合式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行

3、了研究，綜合考慮了X，Y，Z三個(gè)運(yùn)動(dòng)方向的線位移誤差和角位移誤差，從而給出了各項(xiàng)幾何誤差的傳遞系數(shù)與合成方式；討論了各種誤差對(duì)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)數(shù)學(xué)模型的影響；建立了分度轉(zhuǎn)臺(tái)的數(shù)學(xué)模型；基于復(fù)合測(cè)量特點(diǎn)，給出了非接觸式測(cè)頭與接觸式測(cè)頭的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系，奠定了多傳感器復(fù)合測(cè)量的基礎(chǔ)。
　　針對(duì)性地對(duì)接觸式測(cè)頭和非接觸式測(cè)頭的標(biāo)定以及復(fù)合測(cè)頭的統(tǒng)一標(biāo)定進(jìn)行了深入的研究。采用基于最小二乘法的標(biāo)準(zhǔn)球擬合方法對(duì)接觸式測(cè)頭進(jìn)行了標(biāo)定；借鑒了Tsai的

4、兩步法，基于一階徑向畸變模型提出了新的標(biāo)定方法；研究了多測(cè)頭統(tǒng)一標(biāo)定，給出了各個(gè)測(cè)頭的位置關(guān)系。
　　根據(jù)復(fù)合測(cè)量方式的特點(diǎn)對(duì)測(cè)量路徑元素進(jìn)行了重新定義，設(shè)計(jì)了多傳感器路徑生成規(guī)則，建立了路徑規(guī)劃的基本數(shù)學(xué)模型。在工件裝夾和選取采樣點(diǎn)之后，使用改進(jìn)的遺傳算法進(jìn)行路徑生成，采用以一種簡(jiǎn)單的層次包圍盒法進(jìn)行碰撞檢測(cè)，并對(duì)危險(xiǎn)路徑段重新生成以實(shí)現(xiàn)碰撞規(guī)避，最終采用基于OpenGL的仿真系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)路徑規(guī)劃。
　　針對(duì)形位誤差中的空間直