坐標(biāo)測(cè)量機(jī)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(duì)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)提出更高的速度和精度要求.本文根據(jù)作者近年來(lái)所承擔(dān)的幾項(xiàng)科研課題的研究成果,選擇通用的移動(dòng)橋式測(cè)量機(jī)作為研究對(duì)象,重點(diǎn)對(duì)中等精度常規(guī)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的動(dòng)態(tài)誤差建模與修正技術(shù)進(jìn)行較系統(tǒng)和深入的分析研究.不同結(jié)構(gòu)測(cè)量機(jī)的測(cè)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(duì)高精度小型納米測(cè)量機(jī)和低精度在線坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的誤差建模與修正技術(shù)也進(jìn)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(cè)

2、量機(jī)不同結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)靜、動(dòng)態(tài)精度的影響;2)深入研究了三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)靜、動(dòng)態(tài)測(cè)量誤差建模的幾個(gè)問(wèn)題:3)建立了誤差分離實(shí)驗(yàn)裝置,利用誤差測(cè)量數(shù)據(jù)驗(yàn)證三種測(cè)量機(jī)誤差建模與修正技術(shù)的理論研究結(jié)果.論文的研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下: 對(duì)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的靜態(tài)誤差源進(jìn)行了分析歸納.在研究納米測(cè)量機(jī)和在線坐標(biāo)測(cè)量機(jī)結(jié)構(gòu)特征和受力分析基礎(chǔ)上,對(duì)納米測(cè)量機(jī)和在線坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的靜態(tài)相關(guān)性誤差源進(jìn)行分析.分析了移動(dòng)橋式測(cè)量機(jī)各動(dòng)態(tài)誤差源及相互關(guān)系.對(duì)引起測(cè)量機(jī)橋

3、架振動(dòng)的原因進(jìn)行了原理性研究,推導(dǎo)了測(cè)量機(jī)機(jī)體動(dòng)變形和測(cè)量機(jī)測(cè)量誤差之間的理論關(guān)系式,研究了測(cè)頭系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性、光柵動(dòng)態(tài)特性對(duì)測(cè)量機(jī)動(dòng)態(tài)測(cè)量精度的影響.從慣性力、滾動(dòng)導(dǎo)軌的振動(dòng)特性和懸臂的放大作用等方面對(duì)在線坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的動(dòng)態(tài)誤差源進(jìn)行了詳細(xì)分析,從理論上研究了滾動(dòng)導(dǎo)軌的振動(dòng)特性對(duì)測(cè)量機(jī)振動(dòng)的影響,分析了在線坐標(biāo)測(cè)量機(jī)動(dòng)態(tài)誤差的表現(xiàn)形式. 根據(jù)三種類型三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)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(cè)量機(jī)一維和

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

5、測(cè)量機(jī)誤差建模與修正技術(shù)的理論研究結(jié)果,修正測(cè)量機(jī)的靜、動(dòng)態(tài)測(cè)量誤差,提高測(cè)量機(jī)的靜、動(dòng)態(tài)測(cè)量精度,利用雙頻激光干涉儀和輔助夾具建立移動(dòng)橋式測(cè)量機(jī)動(dòng)態(tài)誤差分離裝置,分析了測(cè)量機(jī)測(cè)量系統(tǒng)動(dòng)態(tài)精度與各個(gè)特性參數(shù)之問(wèn)的關(guān)系,得到了測(cè)量機(jī)取得最佳測(cè)量精度的測(cè)量速度和測(cè)量空間.利用貝葉斯一步預(yù)測(cè)、多步預(yù)測(cè)、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(cè)量機(jī)測(cè)量系統(tǒng)動(dòng)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(jī)方法建立不同空間結(jié)構(gòu)下的測(cè)

6、量機(jī)測(cè)量系統(tǒng)三維動(dòng)態(tài)誤差模型,并進(jìn)行建模效果比較.根據(jù)納米測(cè)量機(jī)的結(jié)構(gòu)和精度要求,選用測(cè)量頭和激光源分開(kāi)的三光束平面反射激光干涉儀SP2000-TR設(shè)計(jì)誤差分離裝置,設(shè)計(jì)了納米測(cè)量機(jī)各單項(xiàng)誤差的分離方案,實(shí)現(xiàn)了測(cè)量機(jī)示值誤差、直線度角運(yùn)動(dòng)誤差、線值誤差的一次性分離.進(jìn)行了利用直角棱鏡進(jìn)行轉(zhuǎn)折光路和絕對(duì)零位對(duì)測(cè)量結(jié)果影響的理論研究,設(shè)計(jì)了相關(guān)的誤差分離原理驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證.研究基于速度瞬時(shí)中心的工作臺(tái)導(dǎo)軌誤差高精度分離方法,認(rèn)為工作臺(tái)實(shí)際