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《多關(guān)節(jié)坐標(biāo)測量機(jī)的誤差模型》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、多關(guān)節(jié)坐標(biāo)測量機(jī)的誤差模型葉東 黃慶成 車仁生摘 要：按Denavit-Hartenberg方法，建立了多關(guān)節(jié)坐標(biāo)測量機(jī)末端測頭中心相對(duì)于機(jī)座參考坐標(biāo)系的測量運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用矩陣函數(shù)的全微分方法，建立起末端測頭中心坐標(biāo)誤差與測量運(yùn)動(dòng)模型參數(shù)誤差之間的傳遞關(guān)系。為進(jìn)一步研究多關(guān)節(jié)坐標(biāo)測量機(jī)的標(biāo)定和補(bǔ)償?shù)於死碚摶A(chǔ)。關(guān)鍵詞：坐標(biāo)測量機(jī) 關(guān)節(jié) 誤差模型AErrorModelforMulti-jointCoordinateMeasuringMachineYEDong,HUANG,（Dept.ofPrecisionInstruments,HarbinInstitut
2、eofTechnology,Harbin150001)Qing-Cheng（Dept.ofPrecisionInstruments,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001)CHERen-Sheng（Dept.ofPrecisionInstruments,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001)Abstract：ByusinghomogenouscoordinatetransformationprincipleandDenavit-Hartenberganalysismethod，ameasu
3、rementkinematicsmodelandaerrormodelformulti-jointcoordinatemeasuringmachine，ofwhichthemovementoftheprobecenterisrelativetomachinereferenceframe，isconstructed.Andthemodelisvalidatedbycontrastbetweenthetheorycalculationandactualerrors.Itestablishesfirmtheorybasefordeeplydevelopingcalibration
4、methodformulti-jointcoordinatemeasuringmachine.Keywords：Coordinatemeasuringmachine，Joints，Kinematicsmodel，Errormodel▲1 引 言 多關(guān)節(jié)坐標(biāo)測量機(jī)是一種新型的非笛卡爾式的坐標(biāo)測量機(jī)［1，2］。與普通的笛卡爾式三坐標(biāo)測量機(jī)相比，具有機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單、體積小、測量范圍大和靈活方便等特點(diǎn)，主要應(yīng)用在逆向工程中作為三維數(shù)字化工具，以及在現(xiàn)場對(duì)大型零部件的幾何尺寸測量等領(lǐng)域?！ ”M管多關(guān)節(jié)坐標(biāo)測量機(jī)是一種非常有前途的便攜式坐標(biāo)測量機(jī)，但測量精度低是其非常致命的弱點(diǎn)，在很
5、大程度上，影響了多關(guān)節(jié)坐標(biāo)測量機(jī)廣泛應(yīng)用。產(chǎn)生誤差的主要原因如下： . 多關(guān)節(jié)坐標(biāo)測量機(jī)是仿照人的腰關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)和腕關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，將一系列桿件通過旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)串聯(lián)連接，以角度測量基準(zhǔn)取代長度基準(zhǔn)； . 由于各桿件、關(guān)節(jié)等零部件存在加工工藝誤差，儀器裝配后，多關(guān)節(jié)坐標(biāo)測量機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)偏離理論設(shè)計(jì)值比較大，且很難將參數(shù)誤差控制在一定范圍內(nèi)； . 這種旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和長桿件結(jié)構(gòu)，對(duì)于各桿件參數(shù)誤差在傳遞到末端測頭上時(shí)具有很大的放大作用?！ ∫虼耍芯坎⒔⑵鹉┒藴y頭中心坐標(biāo)誤差與各桿件和關(guān)節(jié)的參數(shù)誤差之間的傳遞關(guān)系是必要的。這將為進(jìn)一步提高多關(guān)節(jié)坐標(biāo)測量機(jī)的測量精度奠定理論基礎(chǔ)?！?/p>
6、 本文將在建立起多關(guān)節(jié)坐標(biāo)測量機(jī)測量運(yùn)動(dòng)模型基礎(chǔ)上，運(yùn)用矩陣全微分方法，來分析誤差，建立誤差模型，最后通過計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證該誤差模型的正確性。2 桿件間相對(duì)位姿的描述 多關(guān)節(jié)坐標(biāo)測量機(jī)是多桿件串聯(lián)系統(tǒng)，兩桿件間的相對(duì)位姿描述是最終求得測頭位姿矩陣的基礎(chǔ)。它取決于兩桿件之間的結(jié)構(gòu)參數(shù)、運(yùn)動(dòng)形式和運(yùn)動(dòng)參數(shù)。為分析兩相鄰桿件的相互關(guān)系，首先建立桿件的坐標(biāo)系。 Denavit和Hartenberg在1955年提出了對(duì)兩個(gè)相互連接且相對(duì)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件建立兩個(gè)特殊坐標(biāo)系的方法，給兩桿件相對(duì)運(yùn)動(dòng)的研究帶來方便［3］。如圖1所示，設(shè)桿件i，其與桿件i-1通過關(guān)節(jié)i相連，與桿件i+1通過關(guān)節(jié)i
7、+1相連。按Denavit-Hartenberg（簡稱D-H）的方法，桿件i坐標(biāo)系｛OiXiYiZi｝的坐標(biāo)原點(diǎn)設(shè)在關(guān)節(jié)i的軸線和關(guān)節(jié)i+1的軸線的公垂線DiOi與關(guān)節(jié)i+1的軸線相交處，Zi軸與關(guān)節(jié)i+1的軸線重合，Xi軸與上述公垂線重合，且方向從關(guān)節(jié)i指向關(guān)節(jié)i+1，Yi軸按右手法則確定。由圖1可以看出，一個(gè)桿件有四個(gè)參數(shù)。其中兩個(gè)參數(shù)為桿件本身參數(shù)，一個(gè)是兩關(guān)節(jié)軸線沿公垂線的距離ai，稱為桿件長度；另一個(gè)是垂直于ai的平面內(nèi)兩個(gè)關(guān)節(jié)軸線的夾角ai，稱為桿件扭角。還有兩個(gè)參數(shù)表示相鄰桿件的相互關(guān)系，一個(gè)是沿關(guān)節(jié)
