学海网

关节类坐标测量机连杆微变形测试技术研究（硕士学位论文），共72页。
【摘要】 关节类坐标测量机是一种具有测量范围大、使用灵活便携等优点的坐标测量仪器。关节类坐标测量机由连杆自重影响了其测量精度。本文以平行双关节坐标测量机为研究对象，研究由自重引起的力变形误差，并利用激光二极管和PSD位置敏感传感器搭建连杆微变形测试系统，主要研究工作有：（1）运用改进D-H建模理论建立平行双关节坐标测量机的运动学测量模型，分析了其存在的误差源，分别建立系统误差模型和随机误差模型。（2）平行双关节坐标测量机的测量臂机械结构为悬臂式。分别对Z轴立柱、滑座、连接臂1、连接臂2进行静力学分析，建立由自重引起偏差的误差模型。分别利用Matlab和ANSYS软件对力变形误差进行仿真。（3）搭建了基于激光二极管和PSD位置敏感传感器的连杆微变形测试装置。设计了PSD传感器的后续信号处理电路，编写了基于Labview的数据处理软件。（4）运用Kohzu精密位移台和BP算法对PSD位置传感器的非线性进行修正。分别对测试装置的稳定性，漂移和环境光对测量系统的测量精度影响进行测试。测试结果表明测量装置的稳定性良好，漂移量较小，环境光越弱，对测量精度影响越小。
【关键词】 平行双关节坐标测量机； 误差模型； 静力学分析； 连杆微变形测试系统； 非线性修正；

目 录
第一章 绪论 1
11 坐标测量机的发展 1
111 正交式坐标测量机的发展 1
112 柔性关节式坐标测量机的发展 1
113 平行双关节坐标测量机的发展 4
12 运动学建模及连杆微变形测试技术研究现状 6
121 平行双关节坐标测量机的运动学建模 6
122 连杆微变形测试技术研究现状 6
13 课题来源、研究目的及意义 7
第二章 平行双关节坐标测量机的测量模型 8
21 平行双关节坐标测量机的数学建模 8
211 D-H 建模理论 8
212 改进的 D-H 建模理论 9
213 平行双关节坐标测量机的机构 10
214 平行双关节坐标测量机的运动学建模 10
22 平行双关节坐标测量机的误差源分析 12
221 平行双关节坐标测量机系统误差分析及修正方法 13
222 平行双关节坐标测量机随机误差分析 14
23 平行双关节坐标测量机的系统误差模型 15
24 平行双关节坐标测量机的随机误差模型 16
241 标尺读数引起的随机误差 16
242 关节晃动引起的随机误差 17
243 包含标尺读数和关节晃动的随机误差模型 18
25 总结 19
第三章 平行双关节坐标测量机结构的静力学分析 20
31 平行双关节坐标测量机机械结构静力学分析 20
311 悬臂梁弯曲模型 20
312 连接臂 2 静力学分析 22
313 连接臂 1 静力学分析 23
314 滑座静力学分析 24
315 Z 轴立柱静力学分析 26
32 平行双关节坐标测量机的力变形误差模型 28
321 理想模型 28
322 力变形误差模型 28
33 平行双关节坐标测量机的力变形误差计算 29
34 总结 31
第四章 连杆微变形测试技术研究 32
41 连杆微变形测量原理 32
43 连杆变形测试装置设计 33
431 PSD 位置传感器 33
432 PSD 位置传感器信号处理电路设计 34
44 PSD 位置传感器的数据采集程序设计 37
441 LabView 软件 37
442 数据处理软件 37
45 基于 BP 算法对 PSD 位置传感器的非线性修正 40
451 BP 神经网络的结构及算法 41
452 基于 L-M 算法的 BP 网络对 PSD 的非线性修正 42
46 总结 43
第五章 连杆微变形测试系统的性能测试 44
51 测试系统的非线性度修正实验 44
52 稳定性测试实验 46
53 测量系统漂移测试 47
54 背景光对系统测量精度的影响实验 48
55 影响测试系统测量精度的因素分析 49
56 总结 50
第六章 总结与展望 51
61 总结 51
62 展望 51
参考文献 52
附录 1 55
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况 57
1）参加的学术交流与科研项目 57
2）发表的学术论文 57