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《關節(jié)式坐標測量機的研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、北京化T人學碩l：學位論文有這樣才能夠適合不斷發(fā)展的科學技術。因此，近年來隨著生產和科學的發(fā)展，有許多測量場合都凸現(xiàn)出傳統(tǒng)的笛卡爾坐標系三坐標測量機即正交測量機的不足。正交式坐標測量機的結構特點是由三根固定的測量導軌組成其測量范圍，測量的時候要把被測工件擺在這個測量范圍內。由于這樣形成的測量范圍相對固定，即X軸、y軸和Z軸的測量范圍有局限，在測量工件時X軸、】，軸和Z軸必須有與之相應的行程。對于一些大型工程項目的測量，不可能將這些機器搬到正交坐標測量機上進行測量。另外正交三坐標測量機的直線導軌和安裝在直線導軌上的指示長光柵制作復雜
2、、價格昂貴。于是一種基于非笛卡爾式坐標測量的儀器應運而生。1986年，日本小坂研究所的小美漂武久等研制了關節(jié)式的坐標測量機。關節(jié)式坐標測量機是將坐標測量技術和仿生學技術相結合的產物，模仿人類手臂的關節(jié)進行機械結構制作。關節(jié)式坐標測量機的問世是對測量概念的又一次突破。關節(jié)式坐標測量機借助機器人學中的建模方法構造出空間點在基座坐標系中的位置，其顯著特點是通過測量角度而得到空I、日J長度。與J下交坐標測量機相比，其實現(xiàn)回轉運動的軸承和指示回轉角度的圓光柵結構形式都很小巧，而且價格較為便宜。在測量空間方面，關節(jié)式坐標測量機由于其鉸鏈式結構
3、，可以深入到一些正交式測量機不容易接觸到的位置，所以在理論上不受測量范圍限制，且方便安裝在任何平面上。近年來，國內外有許多對于關節(jié)式坐標測量機的研究。在國外，關節(jié)坐標測量機雖然已成產品，但是由于不像正交坐標測機有一定的標準，所以在機械結構、通訊和補償方面各公司有不同方法，因此能供參考的資料很少。在國內，大部分研究還停留在高校的理論研究階段，近年來也有少量產品問世。1．3國內外研究現(xiàn)狀在理論研究方面，總體分為兩個部分：一是測量機的建模，二是誤差分類和補償。對于關節(jié)式坐標測量機的建模，正確的模型是對關節(jié)坐標測量機研究的開始。由于關節(jié)式
4、坐標測量機與鉸鏈式機器人結構相似，所以對關節(jié)式坐標測量機的模型，大多沿用了機器人的建模方法。Denavit和Hartenberg提出了在機器人學廣泛運用的D．H方法，此方法用齊次變換矩陣表示測量機測頭在空間中位置【2】。在后來的研究中，針對不同的需要，對于D．H方法的表示方式和參數(shù)形式都進一步完善【3～。建模完成后，各參數(shù)的理論值均與實際參數(shù)值有一定誤差，誤差分類和補償是關節(jié)式坐標測量機的核心。在結構與關節(jié)式坐標測量機類似的機器人的標定方2第一章緒論面已有不同方面的研究。tArail提出用兩臺攝像機輔助自動標定機器人的方法”】，一
5、部分研究著重于討論溫度造成的誤差對模型標定的影響[9-12】，將誤差分為幾何誤差和非幾何誤差兩類，主要針對非幾何誤差進行討論Il”。雖然機器人標定可以為關節(jié)式坐標測量機標定提供一定的參考，但實際上由于機器人標定重視的是重復性，而關節(jié)式坐標測量則重視精度，所以兩者標定有很大的差異。對于關節(jié)式坐標測量機的標定研究匿前還是比較少，前人的研究主要分為兩個部分。一部分是設計了輔助標定的量具：KenShimojima等A發(fā)表了系列文章討論了關節(jié)式坐標測量設備的標定，設計了九球標定量具I?5】；AntomaPH等人設計了嵌有孔的量具，并討論了測
6、頭測量方向產生的誤差【l”；SantolariaJ等人設計各方向綜合球棒輔助標定【l”。第二部分是標定方法的設計．其中最常用的是晟小二乘法【tsar]，其他優(yōu)化方法也有應用，如混合遺傳算法f竭和改進模擬退火算法田】。在產品方面，國外生產關節(jié)式坐標測量機起步較早，技術已經比較成熟。以下列舉三個不同廠家的坐標測量機的機械外觀與精度指標以做參考，分別為美國的CIMCORE公司、FARO公司、法國的ROMER公司生產關節(jié)式坐標測量機。髓》尋喜圈l-tROMERLNFINITE2．0(6軸)關節(jié)式測量機i№,Vl-IROMERINFINIT
7、E2．0(6-$oiat)ACMM圖1．I為CMICOILE公司的產品ROMERINFINITE2．0的六軸關節(jié)式坐標測量機，表l一1為其部分型號的測量范圍和精度指標。表1-1ROMERINFINITE2,0(6軸)精度指標Tabkl一1ROMERINFINITE2．叫6-joia0aco．wa。y北意化I大學《t學位論立巨1dSTINGERll2關節(jié)式測量機Fig．10STINGER112ACMM第一章緒論圉1．3為ROMER公司的產品STFNGERIl2關節(jié)式測量機，表1．3為其部分型號的測量范圍和精度指標。表14STB、】G
8、ERⅡ2糟度指標Tablel-3STⅡqGERB2accuracy2008年，由合肥工業(yè)大學和中國船舶工業(yè)集團公司第6354研究所共同開發(fā)的ZGC-I型關節(jié)坐標測量機問世。ZGC．1型關節(jié)坐標測量機是六自由度的機械結構。ZGC．1型關節(jié)坐標測量機的
