坐標(biāo)測量機誤差建模與修正技術(shù)研究.pdf

1、現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展對三坐標(biāo)測量機提出更高的速度和精度要求.本文根據(jù)作者近年來所承擔(dān)的幾項科研課題的研究成果,選擇通用的移動橋式測量機作為研究對象,重點對中等精度常規(guī)三坐標(biāo)測量機的動態(tài)誤差建模與修正技術(shù)進行較系統(tǒng)和深入的分析研究.不同結(jié)構(gòu)測量機的測量精度要求不同,所應(yīng)用的誤差建模與修正技術(shù)有很大差別.因此本文對高精度小型納米測量機和低精度在線坐標(biāo)測量機的誤差建模與修正技術(shù)也進行了系統(tǒng)的研究.論文的主要研究工作包括:1)研究了三種類型三坐標(biāo)測

2、量機不同結(jié)構(gòu)特點對靜、動態(tài)精度的影響;2)深入研究了三坐標(biāo)測量機靜、動態(tài)測量誤差建模的幾個問題:3)建立了誤差分離實驗裝置,利用誤差測量數(shù)據(jù)驗證三種測量機誤差建模與修正技術(shù)的理論研究結(jié)果.論文的研究內(nèi)容和創(chuàng)新點如下: 對三坐標(biāo)測量機的靜態(tài)誤差源進行了分析歸納.在研究納米測量機和在線坐標(biāo)測量機結(jié)構(gòu)特征和受力分析基礎(chǔ)上,對納米測量機和在線坐標(biāo)測量機的靜態(tài)相關(guān)性誤差源進行分析.分析了移動橋式測量機各動態(tài)誤差源及相互關(guān)系.對引起測量機橋

3、架振動的原因進行了原理性研究,推導(dǎo)了測量機機體動變形和測量機測量誤差之間的理論關(guān)系式,研究了測頭系統(tǒng)動態(tài)特性、光柵動態(tài)特性對測量機動態(tài)測量精度的影響.從慣性力、滾動導(dǎo)軌的振動特性和懸臂的放大作用等方面對在線坐標(biāo)測量機的動態(tài)誤差源進行了詳細分析,從理論上研究了滾動導(dǎo)軌的振動特性對測量機振動的影響,分析了在線坐標(biāo)測量機動態(tài)誤差的表現(xiàn)形式. 根據(jù)三種類型三坐標(biāo)測量機誤差分布的特征,提出了利用三次樣條原理和雙三次樣條函數(shù)建立測量機一維和

4、二維相關(guān)性誤差模型.根據(jù)在線坐標(biāo)測量機結(jié)構(gòu)特點和零位不重合的特征,利用齊次變換矩陣建立測量機的誤差修正模型.為了解決傳統(tǒng)建立高精度單維動態(tài)誤差模型需要大量樣本數(shù)據(jù)的缺點,研究了利用有選擇性插入標(biāo)準(zhǔn)量的貝葉斯預(yù)測建模方法的理論基礎(chǔ)和算法,準(zhǔn)備應(yīng)用于建立移動橋式坐標(biāo)測量機單項動態(tài)誤差模型.介紹了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和支持向量機的特點和算法,準(zhǔn)備應(yīng)用于建立移動橋式坐標(biāo)測量機在不同空間結(jié)構(gòu)狀態(tài)下的測量系統(tǒng)三維動態(tài)誤差相關(guān)性模型. 為了驗證對三種

5、測量機誤差建模與修正技術(shù)的理論研究結(jié)果,修正測量機的靜、動態(tài)測量誤差,提高測量機的靜、動態(tài)測量精度,利用雙頻激光干涉儀和輔助夾具建立移動橋式測量機動態(tài)誤差分離裝置,分析了測量機測量系統(tǒng)動態(tài)精度與各個特性參數(shù)之問的關(guān)系,得到了測量機取得最佳測量精度的測量速度和測量空間.利用貝葉斯一步預(yù)測、多步預(yù)測、等間隔插入標(biāo)準(zhǔn)量和有選擇性插入標(biāo)準(zhǔn)量方法建立測量機測量系統(tǒng)動態(tài)誤差一維模型.利用雙三次樣條、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和支持向量機方法建立不同空間結(jié)構(gòu)下的測

6、量機測量系統(tǒng)三維動態(tài)誤差模型,并進行建模效果比較.根據(jù)納米測量機的結(jié)構(gòu)和精度要求,選用測量頭和激光源分開的三光束平面反射激光干涉儀SP2000-TR設(shè)計誤差分離裝置,設(shè)計了納米測量機各單項誤差的分離方案,實現(xiàn)了測量機示值誤差、直線度角運動誤差、線值誤差的一次性分離.進行了利用直角棱鏡進行轉(zhuǎn)折光路和絕對零位對測量結(jié)果影響的理論研究,設(shè)計了相關(guān)的誤差分離原理驗證實驗進行驗證.研究基于速度瞬時中心的工作臺導(dǎo)軌誤差高精度分離方法,認為工作臺實際