平行双关节坐标测量机连杆微变形测量系统

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1、第２９卷第１１期电子测量与仪器学报Voｌ．２９No．１１２０１５年１１月JOURNALOFELECTRONＩCMEASUREMENTANDＩNSTRUMENTATＩON·１６２１·ＤＯＩ：１０．１３３８２／ｊ．ｊｅｍｉ．２０１５．１１．００７*平行双关节坐标测量机连杆微变形测量系统于连栋鲁思颖张炜赵会宁（合肥工业大学仪器科学与光电工程学院合肥２３０００９）摘要：为准确测量平行双关节坐标测量机零件弹性变形量，从而对由此引起的测量误差进行补偿，进一步提高平行双关节坐标测量机测量精度和可靠性，介绍了一种基于ＰＳＤ位移检测的杆件微变形

2、测量方法，通过激光参考光束将变形量的测量转化为位移量的测量。以ＦＰＧＡ为核心搭建信号转换、采集及传输电路。在ＬａｂＶＩＥＷ环境编写上位机软件分析测量数据。使用ＡＮＳＹＳ软件进行力学仿真分析提出测量系统应具备的精度指标及测量范围。使用激光干涉仪标定系统响应特性，通过２Ｄ等电压间隔输出实验测定ＰＳＤ有效面积内的位移响应矩阵，采用２Ｄ双三次样条插值法修正系统响应的非线性误差。实验证实系统可实现１．３２μｍ（２σ）的位移测量精度。可用于平行双关节坐标测量机杆件变形测量，且其安装尺寸较小，可以实现在线检测。关键词：微位移；平行双关节坐标

3、测量机；ＰＳＤ；变形；误差；样条插值＋中图分类号：ＴＮ３６４．２文献标识码：Ａ国家标准学科分类代码：５１０．５０１５Measuringsystemofmicro-deformationofparalleldouble-jointcoordinatemeasuringmachinelinkageＹｕＬｉａｎｄｏｎｇＬｕＳｉｙｉｎｇＺｈａｎｇＷｅｉＺｈａｏＨｕｉｎｉｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＯｐｔｏ-ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｆｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇ

4、ｙ，Ａｎｈｕｉ２３０００９，Ｃｈｉｎａ）Abstract：Ｔｏａｃｃｕｒａｔｅｌｙｍｅａｓｕｒｅｔｈｅｅｌａｓｔｉｃｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｐａｒａｌｌｅｌｄｏｕｂｌｅ-ｊｏｉｎｔｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｍｅａｓｕｒｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ（ＰＤＣＭＭ）ｐａｒｔｓ，ｔｈｕｓｔｏｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｔｈｅｒｅｓｕｌｔ，ａｎｄｆｏｒｆｕｒｔｈｅｒｉｍｐｒｏｖｉｎｇｏｆｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙａｎｄｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆＰＤＣ-ＭＭ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓａｒｏｄｍｉｃｒｏｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｍｅｔ

5、ｈｏｄｂａｓｅｄｏｎＰＳＤｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎ．Ａｌａ-ｓｅｒｒｅｆｅｒｅｎｃｅｂｅａｍｉｓｕｓｅｄｔｏｔｒａｎｓｆｏｒｍｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｎｔｏｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ．ＡＦＰＧＡｂａｓｅｄｃｉｒｃｕｉｔｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｆｏｒｓｉｇｎａｌｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ，ｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎａｎｄｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ．ＡＰＣｓｏｆｔｗａｒｅｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｗｉｔｈＬａｂＶＩＥＷｔｏａｎａ-ｌｙｚｅｔｈｅｄａｔａ．Ｔｈｅｐｒｅｃｉｓｉｏｎｉｎｄｅｘａｎｄｔｈ

6、ｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｒａｎｇｅｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｂｙｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｗｉｔｈＡＮＳＹＳｓｏｆｔ-ｗａｒｅ．Ａｌａｓｅｒｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｉｓｕｓｅｄｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｒｅｓｐｏｎｓｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｏｔｈｅｒｓｙｓｔｅｍｐａ-ｒａｍｅｔｅｒｓ．ＴｈｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｒｅｓｐｏｎｓｅｍａｔｒｉｘｉｎｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅａｒｅａｏｆＰＳＤｉｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｂｙ２Ｄｅｑｕａｌｖｏｌｔａｇｅｏｕｔｐｕｔｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，

7、ａｎｄｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｅｒｒｏｒｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｒｅｓｐｏｎｓｅｓｃａｎｂｅｃｏｒｒｅｃｔｅｄｂｙ２Ｄｂｉｃｕｂｉｃｓｐｌｉｎｅｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎａｌ-ｇｏｒｉｔｈｍ．Ｔｈｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｃｃｕｒａｃｙｉｓｐｒｏｖｉｄｅｄｔｏｂｅ１．３２μｍ（２σ），ｗｈｉｃｈｉｓｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔｆｏｒｍｅａｓ-ｕｒｅｍｅｎｔｏｆｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆＰＤＣＭＭ．Ｓｉｎｃｅｔｈｅｓｍａｌｌｓｉｚｅｏｆｔｈｅｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎｐａｒｔ，ｉｔｉｓａｖａｉｌａｂｌｅｆｏｒｏｎｌｉ

8、ｎｅｍｅａｓｕｒｅ-ｍｅｎｔ．Keywords：ｍｉｃｒｏ-ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ；ＰＤＣＭＭ；ＰＳＤ；ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ｅｒｒｏｒ；ｓｐｌｉｎｅｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ计算机融于一体的高精度测量设备。用于测量三1引言维空间内的位置信息，可以通过一次夹装，多点测量结