三維測頭導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的精度分析與提高.pdf

1、三維掃描測頭是坐標(biāo)測量機(jī)、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(dǎo)向機(jī)構(gòu)的精度又是最為關(guān)鍵的影響因素，因此對三維測頭導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向精度進(jìn)行深入研究具有較高的理論指導(dǎo)意義和工程應(yīng)用價(jià)值。
　　本文主要對三層樓式和并聯(lián)式兩種典型結(jié)構(gòu)三維測頭的導(dǎo)向精度進(jìn)行了研究。對三層樓式結(jié)構(gòu)中的平行簧片導(dǎo)向機(jī)構(gòu)分別進(jìn)行了理論分析和有限元仿真，研究了平行簧片導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的特征參數(shù)和

2、應(yīng)力、回復(fù)力及線性導(dǎo)向位移等之間的關(guān)系。分別建立了三層樓式測頭和并聯(lián)式測頭的三維模型，為了在減小仿真計(jì)算量的同時(shí)，提高仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性及可信度，結(jié)合二者具體結(jié)構(gòu)，在對模型進(jìn)行適度簡化后，還進(jìn)行了網(wǎng)格劃分的優(yōu)化和檢查評估。制定了導(dǎo)向機(jī)構(gòu)線性度的仿真方案，對各個(gè)維度的線性度進(jìn)行了有限元分析及數(shù)據(jù)處理。針對線性度仿真結(jié)果，除進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)了三維測頭導(dǎo)向機(jī)構(gòu)空間探測誤差的仿真方案:首先在虛擬標(biāo)準(zhǔn)球上選取42點(diǎn)并將各點(diǎn)的等模法向矢量作為測球運(yùn)動輸入量;然后進(jìn)行各維度解耦機(jī)構(gòu)的輸出分量的分析計(jì)算;最后將所得各分量再次合成并進(jìn)行高斯擬合求取導(dǎo)向機(jī)構(gòu)空間探測誤差。依據(jù)仿真結(jié)果對兩種結(jié)構(gòu)空間探測誤差的影響因素進(jìn)行了探討。另外，還通過模態(tài)仿真分別對兩種典型導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的動態(tài)特性進(jìn)行了初步分析。本文研究結(jié)果表明:并聯(lián)式導(dǎo)向機(jī)構(gòu)單一維度線性度優(yōu)于三層樓式導(dǎo)向機(jī)構(gòu);三層樓式導(dǎo)