仿人关节式坐标测量机的数学建模及标定方法

在Denavit-Hartenberg方法基础上,建立了关节式坐标测量机的数学模型,通过数学仿真实验结合图解法验证了数学模型的合理性.设计一种全新的标定块,采用最小二乘法和迭代法相结合的方法实现了参数的快速标定.结果表明:仿人关节式坐标测量机杆件的各项实际参数误差在所允许的范围内,具有较好的实用性和鲁棒性.     

关节式坐标测量机参数识别算法研究

为了对比关节式坐标测量机结构参数常见的三种标定算法:非线性最小二乘法、遗传算法和模拟退火算法,建立了统一的损失函数,将实验数据分为标定数据和测试数据,分别用LM法、遗传算法、模拟退火算法标定关节式坐标测量机,从算法的速度、实测效果和稳定性三方面进行了对比分析.结果表明:LM法耗时最短,所得结果也最为稳定,是适合进行关节式坐标测量机标定的优良算法.     

基于激光跟踪仪的关节式坐标测量机参数标定

给出了一种6自由度(degree of freedom,DOF)关节式坐标测量机的总体结构设计,运用Denavit-Hartenberg(D-H)方法建立了该测量机的测量方程,并研究了测量机的误差模型,基于激光跟踪仪建立了基于空间坐标变换原理的测量机参数标定模型.对关节式坐标测量机标定前后的测量精度进行了实验验证,实验结果证明高精度激光跟踪仪可实现对关节式坐标测量机的快速标定.     

基于混合优化算法的关节臂式测量机参数标定

为进一步提高关节臂式坐标测量机等高机动性精密测量设备的测量精度,使用D-H矩阵法建立其关节坐标转换数学模型并据此推导出参数误差模型.针对非线性多参数标定问题,通过变换分析消除了最小二乘法求解时矩阵中的冗余参数,降低了计算的复杂性.设定判定准则并实现最小二乘法和模拟退火算法的混合,提出了一种基于混合优化算法的参数标定方法,解决了LM算法的初值设定和SA算法的搜索效率逐步降低的问题.实验结果表明:关节臂式测量机参数经混合优化算法标定后,参数的误差范围有了显著的缩小,单点重复性误差的平均值减小了1.746 mm,长度误差的平均值减小了0.941 mm,测量误差得到了进一步的抑制.     

基于反转法的平行双关节坐标测量机的标定

针对关节臂坐标测量机的标定问题,提出了一种基于反转法的平行双关节坐标测量机分离标定方法.阐述了反转法的标定思想,并详细描述了利用反转法进行平行度误差标定、臂长误差标定以及零位误差标定的方法.结果表明:该方法操作简单,其精度可以通过在测量范围内测量量块衡量;使用基于反转法的分离标定法的测量机的测量精度比使用基于高斯-牛顿法的综合标定法的测量机的测量精度高3倍.     

提高关节臂式坐标测量机测量精度的关键技术

在不增加关节臂式坐标测量机硬件成本的基础上,为了提高测量精度,讨论了几点关键技术。分析了一个测量模型的不足,提出了一机多模思想;分析了空间误差的不均匀性,探讨了最佳测量区;分析了随机采样的弊端,研究了数据采集技术;分析了标定技术的难点,论述了标定内容。     

虚拟关节臂式坐标测量机模型的构建与验证

关节臂式坐标测量机的测量误差受到众多因素的影响,且由物理构件带来的误差无法被消除。为此,笔者旨在构建一种虚拟关节臂式坐标测量机。首先,采用 D-H 矩阵建立其运动学模型,其次,利用 PC-DMIS 测量软件分析测量机数据并对模型的精确性进行检验,最后使用蒙特卡罗法和测量机模型完成仿真测量。通过与实际参数构建的模型、制造商参数构建的模型相对比,可知所构建测量机模型的测量精度能够满足要求。仿真结果表明提出的模型构建与验证方法对坐标测量的应用具有较高的工程价值。     

柔性关节式坐标测量机的结构设计分析

文章阐述了六自由度柔性关节式坐标测量机的机械结构和测量原理,推导出了其测量方程;重点进行了整体方案设计,使得坐标测量机的测量空间尽可能大,减少测量死角,同时对杆长进行优化设计;最后,比较了国际上生产坐标测量机的3家公司产品的特点.     

非正交坐标测量机下REVO测头参数及误差标定

针对基于正交式坐标测量机设计和应用的REVO五轴测量系统,在非正交式坐标测量机下应用不能实现自标定的问题,基于对称和反转原理,提出了测头参数和误差项的一系列单项标定方法,通过测量机单轴小范围辅助运动测量量块,实现了非正交坐标测量机下REVO测头的参数和误差标定,避免了大范围运动测量机主轴所产生的运动误差给标定结果带来的影响.通过实验验证了所提出标定方法的精确性和有效性,经过标定和误差补偿后,平均测量误差从18.1μm降低到了0.8μm.实验结果表明:所提出的方法操作简便,精确度高,具有很好的溯源性.     

齐次坐标变换的测量机误差修正模型

为提高结晶器坐标测量机的测量精度,运用齐次坐标变换矩阵,建立测量机测头中心相对于底座参考坐标系的测量模型,并进行误差修正。实验结果表明,该测量模型可以综合修正21项几何误差,使测量机测量精度提高30%~40%。该研究以误差补偿来提高测量精度,使测量精度由注重零部件的制造转向系统稳定性的高精度检测。     

关节式柔性三坐标测量机测量模型

与传统的三坐标测量相比关节式柔性三坐标测量机具有高度灵活性,这使之成为近年来坐标测量领域的研究热点.由于结构的相似性,关节式坐标测量机测量模型可采用Denavit-Hartenberg方法.通过齐次坐标变换,得出坐标转换矩阵,并将其应用于关节式柔性三坐标测量机建模.     

坐标测量机如何选用合适的测头探针

坐标测量机是一种精密的测量仪器,测量机的测头探针是其关键部件,测头探针精度的高低决定了坐标测量机的测量重复性。文章针对坐标测量机的测头探针方面的问题进行了探讨,并给出了选择测头探针的具体解决方案。     

三坐标测量机测量误差的试验研究

操作不规范等诸多因素导致采用三坐标测量机测量的误差较大。为了探索操作方法、测球直径、测头进给方向与被测表面夹角和数据处理方法对测量精度的影响,设计了一种操作方法对测量精度影响的试验。该试验通过在两种测量模式下对高精度量块进行测量,研究了测头直径、测头进给方向与被测面之间的夹角对测量精度的影响。用MATLAB编程对测球中心点数据进行处理,与设备自带软件测量数据进行比较,研究了不同数据处理方法对测量误差的影响。分析了产生测量误差的原因,该研究对提高测量精度和研究数据处理方法有很好的参考价值。