六自由度關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的誤差研究.pdf

1、本文研究的六自由度關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是一種新型的非笛卡爾式的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，與傳統(tǒng)的笛卡爾式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)相比，它具有體積小、質(zhì)量輕、方便攜帶、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量、在線工作、效率高等優(yōu)點(diǎn)。因此，當(dāng)其一被提出就迅速引起了相關(guān)研究人員的濃厚興趣，近年來(lái)更成為了國(guó)內(nèi)外的一個(gè)研究熱點(diǎn)。在這些研究中，誤差研究一直是個(gè)焦點(diǎn)，這是因?yàn)橛捎诓捎昧私嵌葴y(cè)量基準(zhǔn)、各個(gè)關(guān)節(jié)臂串聯(lián)的機(jī)構(gòu)，使得六自由度關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)各關(guān)節(jié)的角度類誤差會(huì)以疊加、放大的形式被傳遞到測(cè)頭，使其

2、測(cè)量精度一直達(dá)不到傳統(tǒng)的笛卡爾式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的精度。本文正是基于虛擬樣機(jī)技術(shù)對(duì)六自由度關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)頭位置誤差及其在測(cè)量空間的分布進(jìn)行研究，主要內(nèi)容有以下幾個(gè)方面： 建立了六自由度關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)學(xué)模型和虛擬樣機(jī)模型。在建立起虛擬樣機(jī)模型之后用圖解法對(duì)其進(jìn)行了檢驗(yàn)，得到正確的虛擬樣機(jī)模型后對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行仿真驗(yàn)證。正確的虛擬樣機(jī)模型與正確的測(cè)量運(yùn)動(dòng)學(xué)模型為進(jìn)行下一步研究工作奠定基礎(chǔ)。 對(duì)不同自由

3、度的關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量空間進(jìn)行仿真與分析。對(duì)兩至六自由度關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量空間進(jìn)行了仿真并分析了測(cè)量空間無(wú)盲區(qū)的條件，進(jìn)而解釋了為什么六個(gè)自由度是關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的常用選擇。本部分工作是研究測(cè)頭位置誤差空間分布的必要環(huán)節(jié)。 在對(duì)測(cè)頭的位置誤差研究中，提出了解析誤差分析數(shù)學(xué)模型。精確地反映25個(gè)D-H誤差因素對(duì)測(cè)頭在測(cè)量空間中不同位置處的位置誤差的影響，它不存在原理上的誤差。相比于常見(jiàn)的基于矩陣全微分的誤差分析方法，

4、提高了誤差分析精度。 編寫了基于解析誤差數(shù)學(xué)模型算法的測(cè)頭位置誤差分析軟件，并利用此軟件進(jìn)行了大量的分類、綜合仿真實(shí)驗(yàn)。在VC++環(huán)境下開(kāi)發(fā)了測(cè)頭位置誤差的分析軟件，實(shí)現(xiàn)了各種誤差因素對(duì)測(cè)頭位置誤差的影響的定量分析。據(jù)此，將25個(gè)誤差因素按照D-H參數(shù)的構(gòu)成特點(diǎn)進(jìn)行了分類實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)驗(yàn)，得到了測(cè)頭的位置誤差在測(cè)量空間內(nèi)的分布曲線。 本文對(duì)六自由度關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量誤差的理論分析和仿真研究結(jié)果對(duì)于其參數(shù)標(biāo)定、誤差控制、