基于孔补偿的三坐标测量臂误差研究及应用

《基于孔补偿的三坐标测量臂误差研究及应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、１１８工具技术基于孔补偿的三坐标测量臂误差研究及应用１２１翁剑成；魏茂源；刘周林１２龙岩学院；烟台南山学院工学院机械工程实验中心摘要：研究ＦＡＲＯ三坐标测量臂测量方程的建立方法和系统误差组成，并根据该误差模型采用简单快捷的孔补偿原理对三坐标测量臂进行多组数据的标定校准。利用校准好的三坐标测量臂对变速箱端盖进行孔直径和定位中心距的高精度测量，为实现变速箱端盖逆向设计制造和保证定位孔定位的可靠性提供科学数据。关键词：ＦＡＲＯ三坐标测量臂；系统误差；孔补偿；变速箱中图分类号：ＴＧ８７；ＴＨ７４１文献标志码：ＡＥｒｒｏｒＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆ

2、ＴｈｒｅｅＣｏｏｒｄｉｎａｔｅＭｅａｓｕｒｉｎｇＡｒｍＢａｓｅｄｏｎＨｏｌｅＣｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎＷｅｎｇＪｉａｎｃｈｅｎｇ，ＷｅｉＭａｏｙｕａｎ，ＬｉｕＺｈｏｕｌｉｎＡｂｓｔｒａｃｔ：ｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｅｑｕａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｓｙｓｔｅｍｅｒｒｏｒｆｏｒｔｈｅｔｈｒｅｅｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｍｅａｓｕｒｉｎｇａｒｍｏｆＦＡＲＯｗｅｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ａｎｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｈｏｌｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｔｈｅｔｈｒｅｅｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｍｅａｓｕｒｉｎｇａｒｍｗａｓｃａｌｉｂｒａｔｅｄｆｏｒｍｕｌｔｉｐ

3、ｌｅｓｅｔｓｏｆｄａｔａ．Ｔｈｅｈｏｌｅｄｉａｍｅｔｅｒｓａｎｄｔｈｅｉｒｃｅｎｔｅｒｄｉｓｔａｎｃｅｏｆｇｅａｒｂｏｘｃｏｖｅｒｗｅｒｅｍｅａｓｕｒｅｄｂｙｕｓｉｎｇｏｆｔｈｒｅｅｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｍｅａｓｕｒｉｎｇａｒｍ，ａｎｄｔｈｅｎｔｈｅｒｅｖｅｒｓｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｏｆｔｈｅｇｅａｒｂｏｘｃｏｖｅｒｗａｓｒｅａｌｉｚｅｄａｎｄｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｄａｔａｗｅｒｅｐｒｏｖｉｄｅｄｆｏｒｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｈｏｌｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｈｒｅｅｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｍｅａｓｕｒｉｎｇａｒ

4、ｍｏｆＦＡＲＯ；ｓｙｓｔｅｍｅｒｒｏｒ；ｈｏｌｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ；ｇｅａｒｂｏｘ的三坐标测量臂对变速箱端盖进行孔直径和定位中!引言心距的高精度测量，为实现变速箱端盖逆向设计制坐标测量技术是随着数控加工技术的兴起而发造和保证定位孔定位的可靠性提供科学依据。展起来的一种新型模型化测量技术，是逆向工程、虚２便携式三坐标测量臂串联运动坐标拟制造中产品原型数据获取和物理模拟实验研究不系及数学模型［１，２］可缺少的技术工具。便携式三坐标测量臂具有"!便携式三坐标测量臂串联运动坐标系体积小、重量轻、携带方便、测量自由度多等优点，该图１ａ为ＦＡＲＯ便携式三坐标测量臂

5、，该测量臂仪器基于旋转关节和转动臂的三坐标测量系统，以［３］是依据仿生学原理和坐标测量原理，模仿人类关节角度测量基准取代了长度测量基准，属于间接测的运动而构造的一种非笛卡尔坐标测量系统，由６量设备。个旋转关节和一个测头组成，关节与关节之间由长计量器具的误差产生原因主要有计量器具本身的误差、基准件误差、调整误差、测量方法误差、测量度不等的连杆串联而成，每个关节都安装有角度编力误差、环境误差和人为误差等。根据这些误差的码器，测量臂一端固定在支座上，测头可在臂长的封性质、出现规律和特点，又可以分为系统误差、随机闭球形空间自由运动。通过安装在各关节及连杆内误差和粗大误

6、差。系统误差可以按公式计算或通过部的光电角度传感器获得各个关节的转角和杆件转实验获得，可以调整和修正，随机误差可参考数理统角信息，在结合各关节臂的几何参数，经过坐标变换［４］计学知识进行处理，粗大误差可以根据一些准则关系，从而获得被测点三维坐标位置。剔除。根据便携式三坐标测量臂的关节特点在每个关本文研究ＦＡＲＯ三坐标测量臂末端测头中心坐节和连杆建立了６个串联坐标系，这些坐标系统中标的位姿方程，研究测头误差与各结构参数之间的所有Ｘ轴同向，所有Ｚ轴正向均是设定为从低旋转关系，并建立合理的标定补偿方法，然后利用补偿好轴指向高旋转轴，所有Ｙ轴均是由Ｘ轴和Ｚ轴按右手规则

7、确定，在基座上建立固定坐标系Ｏ０Ｘ０Ｙ０Ｚ０。基金项目：福建省中青年教师教育科研项目（ＪＡＴ１６０４８８）；龙岩市先图１ｂ中，θｉ是从Ｘｉ－１到Ｘｉ轴沿Ｚｉ－１轴的转角，是关进机械设计制造技术公共服务平台（２０１２ＬＹ０１）收稿日期：２０１６年９月节转动量，在测量过程中不断变化；ｄｉ是从Ｘｉ－１到２０１７年第５１卷Ｎｏ．５１１９ＴＸｉ轴沿Ｚｉ－１轴的距离，是关节偏置量；ｌｉ是从Ｘｉ－１到[γｘγｙγｚ]为第ｉ个坐标系的Ｚ轴相对于第ｉ－Ｘｉ轴沿Ｚｉ－１轴测量的臂长，是相邻关节之间的实际１个坐标系的三个坐标轴的方向余弦；Ｐ＝杆长；ω是从Ｘ到Ｘ轴绕Ｚ轴转动的角度，是

8、Ｔｉｉ－１ｉｉ－１[ｐｘｐｙｐｚ]为第