论文题目: 非正交系非接触坐标测量机关键技术研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 机械制造及其自动化
作者: 方海燕
导师: 郭俊杰
关键词: 坐标测量机,非正交系,机器人,表面缺陷,运动学标定,非接触测量
文献来源: 西安理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 传统的坐标测量机大都基于一种几何坐标系,如笛卡儿坐标系,柱坐标系等。随着科学技术和现代制造业的发展,这些测量机不能满足全部需求。非正交系坐标测量机将机器人技术与坐标测量技术相结合,具有高的灵活性,为坐标测量机的发展和应用开辟了新的领域,成为坐标测量机的一种发展趋势。 本文设计研制了一种新型的非正交系非接触式坐标测量机,实现了回转曲面三维形貌的非接触高精度测量。本文对此测量机的系统结构、测量方法、运动学、测量系统标定、误差分析与补偿、表面缺陷非接触测量、测量机控制系统、测量机软件等相关问题进行了理论和实践研究,解决了实际应用中遇到的瓶颈问题,促进了非正交系坐标测量机的工程实际应用。 论文的主要工作和创新性研究包括以下几个方面: 1)提出了一种新型的非正交系坐标测量机的模型,实现了回转体内外表面宏观几何尺寸与微观表面缺陷的三维高精度非接触测量。测量系统中,提出了回转曲面表面缺陷的复合式测量方法,将一维激光测头的点扫描与二维视像测头的面扫描相结合,既具有高的测量精度,又提高了测量效率;采用了特殊的传动机构与测量方法,实现了测量关节的大扭矩输出与高精度测量。 2)对测量系统进行了运动学仿真分析,给出了末端执行器位姿解析式和运动
论文目录:
1 绪论
1．1 引言
1．2 坐标测量机的发展趋势
1．2．1 发展非正交系坐标测量系统
1．2．2 发展探测技术，采用复合式测量
1．2．3 进入制造系统，成为制造系统组成部分
1．3 非正交系坐标测量机的研究现状
1．4 非正交系坐标测量机标定技术的发展
1．4．1 标定的意义
1．4．2 标定的分类及层次
1．4．3 机器人标定技术的发展
1．5 本课题的研究内容和意义
2 系统结构与测量模型研究
2．1 引言
2．2 测量系统方案分析及组成
2．3 测量系统结构与仿真
2．4 旋转关节角位移测量及误差分析
2．4．1 一种新的角度测量方法
2．4．2 扇形轮半径对角度分辨率的影响
2．4．3 半径偏差引起的角度测量中累积误差的分析
2．4．4 扇形轮的安装偏心对角度测量的影响
2．5 系统的测量原理
2．5．1 空间几何尺寸测量
2．5．2 表面缺陷测量
2．5．3 测量方案特点分析
2．6 本章小结
3 测量系统运动学及误差分析
3．1 引言
3．2 运动学建模中参数的选取原则
3．2．1 DH模型
3．2．1．1 关节i为旋转关节
3．2．1．2 关节i为移动关节
3．2．1．3 DH模型的缺陷
3．2．2 MDH模型
3．2．2．1 关节i为旋转关节
3．2．2．2 关节i为移动关节
3．2．3 参数的选取原则
3．3 机械手运动学分析
3．3．1 运动学方程的建立
3．3．2 运动学逆解
3．4 测量系统的坐标变换
3．4．1 坐标系建立
3．4．2 坐标变换模型
3．5 内外球面测量路径规划
3．6 误差分析
3．7 本章小结
4． 测量系统标定及运动学参数识别模型研究
4．1 引言
4．2 误差来源
4．3 测头系统的标定
4．3．1 激光测头的性能测试
4．3．2 激光测头数据采集系统的标定
4．4 关节传动误差的标定
4．4．1 关节标定模型
4．4．2 旋转关节的标定
4．4．3 移动关节的标定
4．5 运动学标定
4．5．1 运动学参数识别模型研究
4．5．1．1 运动学误差模型
4．5．1．2 基于参考位形的运动学参数识别模型
4．5．1．3 测量系统运动学参数识别模型与仿真
4．5．2 末端执行器位姿的测量
4．5．2．1 末端执行器姿态的测量
4．5．2．2 末端执行器位置的测量
4．5．3 标定实验
4．6 本章小结
5 表面缺陷的光学非接触测量
5．1 引言
5．2 表面缺陷的分类及表征
5．2．1 表面缺陷的分类
5．2．2 表面缺陷与其它表面结构的区别
5．2．3 表面缺陷的表征
5．4 视像测头对半球壳内外表面缺陷的测量
5．4．1 测量方法
5．4．2 视像测头的位置标定
5．4．3 缺陷图像的获取
5．4．4 数学模型和仿真
5．4．5 图像分析和缺陷提取
5．4．6 误差分析和讨论
5．5 表面缺陷的激光非接触测量
5．5．1 球体表面缺陷的测量
5．5．2 整体扫描中表面缺陷的识别
5．5．2．1 缺陷点识别
5．5．2．2 缺陷识别的三区间扩展搜索法
5．5．2．3 缺陷识别仿真
5．6 球体表面缺陷的评价
5．6．1 基准面的确定
5．6．2 半球表面缺陷的表征
5．7 测量实验
5．8 本章小结
6 控制系统及测量机软件开发
6．1 引言
6．2 开放式控制系统
6．2．1 控制系统结构
6．2．2 控制系统硬件组成
6．2．2．1 以DSP为核心的运动控制器
6．2．2．2 伺服系统
6．2．2．3 空间坐标测量
6．2．2．4 操纵盒
6．3 测量系统软件开发
6．3．1 系统软件结构设计
6．3．2 测量机运动控制软件设计
6．3．2．1 运动控制软件的构成
6．3．2．2 运动监控
6．3．2．3 基于多线程编程技术的通讯软件
6．3．3 测量数据管理和要素评价
6．3．3．1 数据预处理
6．3．3．2 三维实体造型
6．3．3．3 MATLAB函数的调用
6．3．3．4 基于DDE的数据交互
6．3．4 人机接口
6．4 本章小结
7 测量系统精度实验
7．1 引言
7．2 测量机系统重复精度实验
7．2．1 关节重复精度
7．2．2 整机重复精度
7．3 标准件测量
7．4 本章小结
结论与展望
致谢
参考文献
附录
攻读博士学位论文期间发表的论文
发布时间: 2005-12-23
参考文献
- [1].坐标测量机误差建模与修正技术研究[D]. 杨洪涛.合肥工业大学2007
- [2].柔性坐标测量机空间误差模型及最佳测量区研究[D]. 郑大腾.合肥工业大学2010
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- [4].关节式坐标测量机标定技术研究[D]. 程文涛.合肥工业大学2011
- [5].关节臂式坐标测量机自标定方法与误差补偿研究[D]. 高贯斌.浙江大学2010
- [6].CMM尺寸测量不确定度模型与评定方法[D]. 李红莉.合肥工业大学2015
- [7].精密工程中免形状测量的关键技术研究[D]. 张斌.北京工业大学2012
- [8].关节臂式坐标测量机系统研究[D]. 王学影.天津大学2008
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