通用回转体测量仪的误差建模与补偿研究

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1、通用回转体测量仪的误差建模与补偿研究ResearchonErrorModelingandCompensationofGeneralAxisymmetricBodyMeasuringInstrument学科专业：仪器科学与技术研究生：丁航指导教师：郭敬滨副教授李醒飞教授天津大学精密仪器与光电子工程学院二零一五年十二月摘要回转体零件是一类主要的机械零件，在机械加工制造领域占有极其重要的地位，汽车发动机的气缸套就是典型的回转体零件。随着现代制造业的快速发展，传统人工检测手段很难跟上回转体零件的生产节拍，逐渐被专用测量设备所代替。坐标测量机作为一种通用性强

2、、测量精度高的测量系统，广泛应用于回转体零件的快速测量。不断提高的测量速度，使得机体惯性力变形和气浮导轨联结处偏转引起的动态误差不断增大，单独的几何误差补偿已经很难满足测量精度要求，需要对回转体测量设备的整体误差进行分析和建模。本文基于课题组研发的通用回转体测量仪，根据其特殊结构建立误差模型，对测量仪接触式测量系统的误差来源和误差补偿进行了深入的研究。论文主要工作和内容如下：1）研究测量仪的几何误差，针对θFXZ型通用回转体测量仪框架结构，对测量仪几何误差进行分析，确定13项几何误差，建立测量仪的准刚体误差模型，利用激光干涉仪对测量仪几何误差进行检

3、定和补偿。2）研究回转体测量仪的机体动态特性，对测量仪进行力学分析和仿真，确定惯性力和气浮导轨弱刚性引起的附加误差项。利用激光干涉仪实验对测量仪动态误差进行检定，研究测量条件对动态误差的影响，分析不同影响因素与动态误差间的关系，提出基于模糊神经网络的动态误差补偿方法。3）研究触发式测头的探测误差，对探测过程中测头受力情况进行分析，利用测端作用直径描述测头探测误差。研究测量条件对测头动态探测误差的影响，并在测头静态探测误差补偿的基础上，利用模糊神经网络对测头动态探测误差进行补偿。关键词：回转体坐标测量机机体误差测头误差误差补偿ABSTRACTAsak

4、indofimportantmechanicalparts,rotationalpartshasanimportantpositioninthefieldofmechanicalmanufacturing,suchasthecylinderlineroftheautomobileengine.Withtherapiddevelopmentofmodernmanufacturingindustry,manualmeasurementmethodisdifficulttokeepupwiththeproductionrateoftherotationa

5、lparts,andgraduallybeingreplacedbythespecialmeasuringequipment.CoordinateMeasuringMachine(CCM),asakindofuniversalandhighmeasuringsystem,iswidelyusedinthemeasurementoftherotationalparts.Thedynamicerrorcausedbythedeformationofbodyandthedeflectionoftheairbearingguidejointcouldn’t

6、beignoredasthemeasurementefficiencyandaccuracyareimproved.Separatecompensationofgeometricerrorhasbeenverydifficulttomeettherequirementsofmeasurementaccuracy,theglobalerrorofmeasuremachineshouldbeanalyzedandcompensated.Inthispaper,theerrorsourcewasanalyzedbasedonthespecialstruc

7、tureofGeneralAxisymmetricBodyMeasuringInstrument(GABMI)andthetheoryoftheerroranalysis.Theerrormodelingandcompensationwasdeeplystudied.Themainworkandcontentsofthispaperareasfollows:1)Studiedthegeometricerrorofthemeasuringinstrument.Thepseudo-rigid-bodymodelofGABMIwasestablished

8、,andtheerrorcalibrationofGABMIwascompletedbylaserinterferomet