关节臂式坐标测量机转角误差的仿真研究.pdf

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1、设计与研究Des_目nandR渊rch关节臂式坐标测量机转角误差的仿真研究许静祝连庆潘志康郭阳宽陈青山(北京信息科技大学光电信息与通信工程学院，北京100192)摘要：在关节臂式坐标测量机的众多误差源中关节转角误差是影响其测量精度的主要因素之一。采用D—H方法，建立了关节臂式坐标测量机的测量模型和转角误差模型。运用MATLAB仿真技术对关节转角误差分布进行仿真研究。基于仿真结果给对测量精度影响较大的关节转角所处的关节选用高精度的圆光栅编码器，经计算证实这样做可以显著提高关节臂式坐标测量机的精度。关键词：关节臂式坐标测量机转角误差分布圆光栅编码器中图分类号

2、：TP391．9文献标识码：AThesimulationresearchofthejointangleserrorofarticulatedarmcoordinatemeasuringmachineXUJing，ZHULianqing。PANZhikang，GUOYangkuan，CHENQingshan(SchoolofPhotoelectronicInformation&CommunicationEngineering，BeijingInformationScience&TechnologyUniversity，Beijing100192，CHN)A

3、bstract：InmanyerrorsourcesofarticulatedarlTlcoordinatemeasuringmachine，thejointangleserroris0neofmainfactorsininfluencingitsmeasurenlentprecision．OnthebasisofDenavitHartenbergnotation，amathematicalmodelandjointangleserrormodelforarticulatedarmcoordinatemeasuringmachinewasbuilt．Us

4、ingthesimulationtechnologyofMATLABtosimulatetherotordistributionofjointangle．Onthebasisofthesimulationresults，throughcalculationconfirmedthatchoosethehighprecisiongratingseneodertothejointwhoseangleshavemoreerrorscansignificantlyimprovethemeasuringmachinepre—cision．Keywords：Artic

5、ulatedArmCoordinateMeasuringMachine；ErrorDistributionofJointAngle；Gratingsencoder关节臂式坐标测量机是典型的非正交坐标测量系大的。本文为提高测量精度，针对所研制的关节臂式统，它类似于机器人手臂，主体的结构是可以旋转的关坐标测量机进行关节转角误差分布的仿真研究，验证节和关节连接杆，它具有机械结构简单、重量轻、便于了给1、2关节采用高精度的圆光栅编码器，可以减小携带，适用于现场测量等优点。但是不足之处就是其关节转角误差对关节臂式坐标测量机精度的影响。结构基本为串联式，对于各杆件参

6、数误差在传递到末1关节臂测量模型及转角误差模型端测头上时具有很大的放大作用，因此，如何提高精度是关节臂式坐标测量机亟待解决的技术之一。1．1测量模型近年来，国内很多研究机构给予关节臂式坐标测本文主要研究的是六自由度关节臂式坐标测量量机很大关注，包括浙江大学的林锵、高贯斌¨J、合肥机，如图1所示。其主要的机械结构由基座、连杆、6T业大学的汪平平J、天津大学的王学影等J，他们个旋转关节和1个测头组成。6个旋转关节中1、3、5的研究主要是围绕关节臂式坐标测量机的研制和标定关节为水平面上旋转关节，可做空间无限制旋转，称为技术。其中高贯斌提出通过对关节空间误差分布

7、的研旋转关节。2、4、6关节为竖直面上旋转关节，称为摆究来分析关节转角误差对测量精度的影响，得出第2动关节，其摆动角度范围为[0。，180。]。每个活动关关节的转角误差对关节臂式坐标测量机精度影响是最节处都装有相互垂直的、测量回转角的一对圆光栅编围家自然科学基金项目(51075038)码器，关节臂式坐标测量机就是通过这些圆光栅编码器将角度基准转换成长度基准，所以圆光栅编码器的测量准确性和可靠性就至关重要。p0=『]=．·，，，‘，‘。‘，‘，cosOsin0sina．cosOsin0一cosO．sina，sin00COS．d．001(3)由式(3)可知，

8、关节臂式坐标测量机的结构参数图1六自由度关节臂式坐标测量机结构图为27项，各关节