REVO五轴测量系统重构与建模方法研究

REVO五轴测量系统是基于正交式坐标测量机设计和应用的高效率、高精度测量系统.针对在非正交式坐标测量机环境下应用REVO五轴测量系统,提出了REVO五轴测量系统的重构与数学模型.建立了REVO五轴测量系统原始返回数据的构成模型,从返回的合成数据中分离出光栅数据;基于准刚体理论,建立了REVO测头误差补偿模型.通过实验验证了误差补偿模型的正确性和有效性,经过误差补偿,测量误差平均值从-0.190,3,mm降低到0.001,1,mm.本文的研究内容对于在非正交式坐标测量机下应用REVO五轴测量系统具有重要意义.     

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.     

Revo测头的自适应测量算法及位置反解

为解决关节臂式三坐标测量机测量精度低的致命弊端,在三坐标测量系统中采用Revo测头.经分析系统的结构特点,确定了转动关节与测杆姿态的几何关系并构造测量时的接近矢量,实现测杆姿态的控制.在此基础上,提出一种基于初始姿态的自适应测量算法,根据数据点的坐标,求得测杆姿态最小变化量,结合位置方程求得该姿态下的位置反解.实验表明：该算法可实现测头姿态的精确控制和位置反解的计算,为具有Revo测头高自由度关节臂式三坐标测量系统的发展和运动学问题的深入研究奠定了理论基础.     

三坐标测量机测头的校正方法和误差分析

三坐标测量机的测头是坐标测量机的关键部件,主要用来触测工件表面。为确保测量机的测量精度和测量效率,现通过对三坐标测量机测量系统接触式测头结构特点的分析,并对测头校正时所产生的误差进行分析探讨,提出了测头直径有效的校正和使用方法,从而获得最佳的有效工作长度和测针刚性,提高了测量精度。     

悬臂式结晶器坐标测量机的数学模型

为提高悬臂式三坐标测量机的测量精度,对其各项误差源进行了分析,使用齐次坐标变换理论建立了测量机的准刚体测量模型,并在其基础上建立了几何误差模型对影响测量机精度较大的21项几何误差进行补偿。以在不提高制造成本的情况下,提高测量机的整体精度。该数学模型为悬臂式三坐标测量机的误差补偿技术提供了理论依据。     

回转曲面测量技术

针对回转体曲面，提出了一种利用三坐标测量机和回转工件台，在工件连续转动过程中，让测头沿母线运动，在圆柱坐标系中进行测量的方法．该方法具有测头的运动简单、安全、可靠性高、效率高等优点．论述了其工作原理、圆柱坐标的提取以及一些关键技术，包括测头系统的作用半径标定、转台回转轴线位置确定、被测零件的自动定心技术等．研制了由三坐标测量机、回转工件台、测头回转体和非接触激光三角法测头组成的实验系统，对易碎石膏零件进行测量，精度可以达到0．02mm．     

基于PH10回转体的非接触测量系统建模与标定

提出一种由三坐标测量机,PH10回转体和激光三角测头组成的自由曲面非接触测量系统,为了将激光测头的测量值转换为测量机机器坐标系下的三维坐标值,建立了测量系统的几何模型,利用测头等效法对几何模型进行标定,求出其中的未知矩阵,利用迭代标定法消除了标定误差,使标定结果趋近于理想值。     

基于Pro/E 3D模型的圆柱凸轮廓面三坐标测量

计算机辅助设计/制造技术的发展,促进了零件曲面测量技术的发展,曲面测量的完成通常依靠三坐标测量机.本文结合对非等价铣削圆柱凸轮廓面误差分析的研究,从Pro/E 3D建模、三坐标测量机试件坐标系的建立、测头补偿等关键问题,基于Pro/E几何模型对圆柱凸轮廓面进行实际测量.     

多功能测头光学系统设计

提出了一种用于三坐标测量机的新型多功能测头,介绍了多功能测头光学系统的设计思路,分析了光路中光学元件的作用,计算了光学元件主要参数,并进行了多功能测头的实验验证。大量实验结果表明,该测头经过标定,激光跟踪瞄准重复性测量的不确定度在±1μm以内,激光跟踪瞄准被测曲面倾角可以达到30°,能满足三坐标测量机的使用要求,同时也可以用于其它测长仪器对自由曲面进行快速精确的瞄准以及对零件轮廓的图象法测量。     

三坐标测量机零件位置自动识别系统的实现

被测量零件在三坐标测量机位置的自动识别是实现三坐标测量机智能化的关键技术。将CMOS相机与激光器通过夹具固定在三坐标测量机测座上,实现与接触式测头的多传感器集成系统;采用机器视觉方法获取被测量零件的视觉坐标;用Visual Basic 6.0应用程序开发工具对CAD模型接口问题做出了解决方案,实现了从CAD模型中自动提取检测特征与公差要求;根据零件三维信息的获取与图像处理,实现了零件在图像坐标系中位置和方向的自动识别;利用各坐标系之间的转换关系,实现了零件在三坐标测量机机器坐标系中位置和方向的自动识别功能。     

非接触光学测头在金属强反射表面测量中的应用

强反射表面的高精度金属件和光学件的表面轮廓测量，是形貌检测领域的一个难点．文中提出了一种用于逆向工程领域的自由曲面非接触测量系统，其由三坐标测量机和主动式双目视觉形貌测头组成．通过摄像机标定了视觉测头，利用光学偏振技术消除了金属表面强反射光对测量的干扰．对扫描路径进行了规划，并根据金属表面加工纹理方向，选择采样策略．通过对量块表面的测量，验证了使用非接触方法测量金属强反射表面的可行性．研制测头的精度达到了0．05mm．     

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.     

三坐标测量机五轴测量的方法及应用

三坐标测量机在现代制造业中逐渐占据重要地位,而三坐标测量机在对复杂特征零件进行编程测量主要是以五轴移动的方式,其目的在于进一步提升测量的效率。该文以RationalDMIS软件及PH20测座为例,介绍了三坐标测量机五轴测量的方法,并以实际工程案例介绍了五轴测量的过程,对于三坐标测量机工程应用具有重要的现实意义和借鉴价值。     

一种关节式坐标测量机的建模及其标定

为了研究7轴关节式坐标测量机的测量模型及其标定技术,根据DH模型(Denavit-Hartenberg notation)对7轴关节式坐标测量机进行了建模,并对参数个数和含义进行了深入研究.通过仿真发现7轴关节式坐标测量机直接标定时不能有效辨识某些参数的特殊问题.为解决该问题,设计了弯杆测头对测量机的整机参数进行标定.最后,将测量机测头换回直杆测头进行测头校准,获得更换测头后的测头参数.实验表明该方法能够有效地辨识出测量机整机的参数,能有效保证测量机的精度,这也证明了给出的测量模型的正确性.     

平行双关节坐标测量机圆光栅测角误差补偿技术

该文探讨了一种三自由度(DOF)平行双关节坐标测量机的测量原理和测量模型。分析了该测量机上的圆光栅测角误差对测量机测量精度的影响,给出了测角误差的补偿公式,利用该公式优化了测量机的测量模型。采用标准多面棱体和光电自准直仪对2个圆光栅的测角误差进行实验检定,并对测角误差修正前后的平行双关节坐标测量机测量精度进行了实验比对。结果表明,测量的极限偏差由0.033 mm降至0.015 mm,而标准差由0.0141 mm降为0.0061 mm,说明修正2个圆光栅的测角误差可大幅提高该测量机的测量精度。     

三坐标测量机动态精度影响因素

以静态测量方式为主的三坐标测量机已不能满足高速测量的要求.在分析动态误差对测量精度的影响基础上,对三轴空间位置、测头运行参数、测量速度分别进行了定量数据采集和比较分析.结果表明:各个动态误差因素之间不独立,共同影响测量机的测量精度.有针对性地提出了减少动态误差的途径,为高速测量机的设计和使用提供了参考依据.     

三维坐标测量机实现螺旋锥齿轮测量的研究

本文介绍了使用坐标测量机测量螺旋锥齿轮齿面的过程,并进行数据处理,以便对齿轮的加工参数进行修正的思路和方法。文中通过建立齿轮齿面的理论数学模型,在其轴截面的旋转投影面上进行网格节点的规划,从而得到网格节点的三坐标值和该节点的法向矢量;根据理论的齿面坐标值控制三坐标测量机进行自动测量．从而得到齿面的误差。     

弯管传感器弯径比的三坐标测量方法

对ZWL型智能弯管流量计中弯管传感器弯径比测量方法地不断探索,提出了用三坐标测量机对弯管传感器进行测量的三坐标测量方法。通过建立求解弯径比的数学模型,三坐标测量机测取三维坐标点和用MATLAB软件编写弯径比的计算软件,完成了对弯径比的计算。此方法是将测头直接伸入管内的接触式测量,能直接反映弯管的形状特征,测量结果具有较高的精度,且操作方便,具有通用性。     

测量强反射表面的测头研究

针对金属表面强反射光影响光学非接触测量问题，基于视觉测量技术，利用金属表面反射光偏振特性以及三角法测头工作原理，设计了能测量金属强反射表面的测头，并分析了其结构参数．在已有的标定技术基础上，利用三坐标测量机，进一步研究了标定技术，在此基础上进行了实验研究，结果表明本系统具有很高的实用价值．     

三维纳米接触式测头结构设计与优化

采用螺旋片簧弹性支承和压阻元件作为测量三维测力敏感元件的新型接触式三维纳米测头,进行了纳米测头的结构设计,建立了测头系统的三维模型。为了提高测头的触测灵敏度,采用正交试验法设计实验方案,应用ANSYS仿真软件进行静力学和动力学仿真分析,对纳米测头的结构进行优化设计,确定测头的最优尺寸、弹性体支承结构的最优结构,并分析其静、动态特性。分析结果表明,所研制的三维纳米测头横向测量灵敏度达到13.99με/m N,Z向测量灵敏度达到5.90με/m N。测头各阶固有频率最低为1291.6 Hz,不易发生共振。测头响应和稳定时间不超过0.1 ms,具有很好的实时性和稳定性,可以用于纳米三坐标测量机的测量触发。