可重構(gòu)的關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測量機(jī)研究.pdf

1、關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測量機(jī)是一種新型非正交坐標(biāo)測量系統(tǒng),與傳統(tǒng)的正交坐標(biāo)測量機(jī)相比,具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、測量范圍大、操作方便靈活、成本低、可在現(xiàn)場或野外測量等特點,已較廣泛地應(yīng)用于模具設(shè)計、零件逆向工程測量、產(chǎn)品質(zhì)量在線檢測、設(shè)備裝配與維修等領(lǐng)域。然而關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測量機(jī)的測量精度與傳統(tǒng)的正交坐標(biāo)測量機(jī)相比要低(兩者通常相差一至兩個數(shù)量級),導(dǎo)致其使用范圍受到較嚴(yán)重的限制。究其原因,自由度大、關(guān)節(jié)數(shù)目多、空間串聯(lián)結(jié)構(gòu)等特點,其結(jié)構(gòu)參數(shù)的

2、誤差在過程中會發(fā)生積累和放大,導(dǎo)致其精度不高。另外,采用關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測量機(jī)測量小尺寸零件時,其測量空間往往比被測零件大得多,造成測量空間較大的浪費,損失了測量精度。因此,如何提高關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測量機(jī)的測量精度成為研究的焦點與熱點。
　　 本論文提出一種可重構(gòu)的關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測量機(jī),采用變測量空間和變自由度的方法提高測量精度,具體實現(xiàn)方法為采用重構(gòu)的方式實現(xiàn)關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測量機(jī)測量臂長度和關(guān)節(jié)數(shù)目可變,測量時根據(jù)被測量工件的幾何特點,選

3、擇滿足工件測量個性化需求的、較少冗余測量空間的方案,提高測量分辨率和測量精度。全文圍繞這個思路展開理論分析、系統(tǒng)設(shè)計、仿真研究與實驗驗證工作,主要章節(jié)內(nèi)容包括:
　　 第一章首先介紹關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測量機(jī)的研究背景與意義,然后綜述國內(nèi)外關(guān)于關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測量機(jī)的研究現(xiàn)狀、相關(guān)產(chǎn)品的優(yōu)點與不足,最后結(jié)合課題任務(wù)要求提出本論文的主要研究內(nèi)容,并對論文的整體構(gòu)架進(jìn)行闡述。
　　 第二章介紹可重構(gòu)的關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測量機(jī)的工作原理,將可重

4、構(gòu)的關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測量機(jī)與普通的關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測量機(jī)進(jìn)行對比,闡述可重構(gòu)的關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測量機(jī)在測量精度方面的優(yōu)勢,最后給出可重構(gòu)的關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測量機(jī)的數(shù)學(xué)計算模型和誤差模型。
　　 第三章闡述可重構(gòu)的關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測量機(jī)的設(shè)計思路,然后詳細(xì)介紹可重構(gòu)的關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測量機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)及工作方式。
　　 第四章設(shè)計一種基于現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),用于可重構(gòu)的關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測量機(jī)的測量系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集,其采集功能包括6路光

5、柵傳感器、1路溫度傳感器以及3個按鈕等相關(guān)信號的采集和處理,并通過RS-232C串口與計算機(jī)通訊。
　　 第五章對可重構(gòu)的關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測量機(jī)的測量空間與測量精度之間的關(guān)系進(jìn)行了研究,主要是對不同臂長、不同自由度配置時測量機(jī)的測量誤差進(jìn)行仿真分析和實驗驗證?；诳芍貥?gòu)的關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測量機(jī)解析誤差模型,采用Matlab軟件進(jìn)行誤差仿真分析,并在一臺商品化的關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測量機(jī)上進(jìn)行實驗驗證。
　　 第六章對論文的研究內(nèi)容和取得