平行关节坐标测量机误差分析及建模.pdf

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1、平行关节坐标测量机误差分析及建模ErrorAnalysisandErrorModelBuildingofParallel—ArticulationCoordinateMeasuringMachine2011年4月合肥工业大学lY眦嗍1吣8帆8眦6眦帆8帆111115吣本论文经答辩委员会全体委员审查，确认符合合肥工业大学硕士学位论文质量要求。答辩委员会签名：(工作单位、职称)主席：导师：独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标志和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得金目曼王些盔堂或其他

2、教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签字扮纤签字嗍矽f／年锄_日学位论文版权使用授权书。本学位论文作者完全了解金目曼王些太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅或借阅。本人授权—金肥：!：些盔堂可以将学位论文的全部或部分论文内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者毕业后去向：．』=作单位：通讯地址：黜名：兹签字日期：砂f／年归侈日电话：邮编：呼日铹¨私

3、牛1．年签弘学签平行关节坐标测量机误差分析及建模摘要随着先进制造技术的快速发展，关节式坐标测量机的应用越来越广泛。目前运用得比较广泛的全关节式坐标测量机因为其关节数量多，自由度大，活动空间大，测量精度受到很大的限制。因此，在全关节式坐标测量机的基础上发展了平行关节坐标测量机，其结构更为简单，自由度小，测量精度更高，但测量范围更小。本文的研究对象为四自由度的平行关节坐标测量机，在测量机的测量模型、测量系统误差模型、测角误差和结构变形误差等方面展开了研究，提出了相应的误差修正的方法，最后进行了相关实验。首先，讨论了平行关节坐标测量机的结构，根据其结构建立了关节坐标系，讨论了传统D-H模型应用于本

4、测量机建模中存在的缺点，并采用修正的D．H模型建立了测量机测量模型。其次，分析了引起测量机误差的误差源，将各种误差统一归结为测量机的结构参数误差和运动变量误差，用微分法对各种误差引起的测量机位姿误差进行了推导，建立了平行关节坐标测量机的误差模型。再次，对平行关节坐标测量机的几项主要误差进行了详细研究。分析了转动关节的测角误差来源，测角误差对于测头坐标的影响，并提出了采用最小二乘拟合与三次样条插值相结合的方法修正测角误差；分析了Z轴直线运动误差，及其对测头坐标的影响，并提出了采用三次样条插值的方法修正该项误差：分析了环境温度变化对测量机结构参数带来的影响以及对测头坐标的影响，讨论了如何补偿环境

5、温度变化带来的测量误差；对平行关节坐标测量机因重力引起的结构变形进行了有限元分析，探讨了结构弯曲变形的误差补偿方法。最后，利用光学自准直仪、双频激光干涉仪等高精度测量设备对平行关节坐标测量机的测角误差、Z轴定位误差及Z轴运动误差引起的测头X、Y方向的偏差进行了实验测试。实验结果经过数据处理后表明对转动关节测角误差采用最d、----乘拟合与三次样条插值相结合的方法能获得很好的修正效果，对Z轴定位误差及Z轴直线运动导致测头X、Y方向偏差采用三次样条插值的方法也能获得很好的修正效果。关键字：平行关节坐标测量机；修正的D．H模型：测量模型；误差模型；误差分析；误差修正ErrorAnalysisand

6、ModelBuildingofParallel·-ArticulationCoordinateMeasuringMachineAbstractWiththerapiddevelopmentofadvancedmanufacturingtechnology,articulatedcoordinatedmeasuringmachinesarehugelyneededinmoreandmoreapplications．Atthepresent，themostcommonlyusedfullarticulatedcoordinatemeasuringmachine’Saccuracyislimite

7、dformorearticulationnumber’morefreedoms，andwideactivityspace．Then，parallel—articulationcoordinatemeasuringmachinewithlessjointsgrowsbased0nfullarticulatedcoordinatemeasuringmachine．Ithaslessfreedomsandit'ss