并联坐标测量机测量建模及虚拟样机设计

摘要

坐标测量机是一种集机械、光学、电子、数控技术和计算机技术为一体的大型精密智能化测量仪器,它已成为现代工业检测、质量控制和制造技术中不可缺少的重要测量设备.坐标测量机分为串联式坐标测量机和并联式坐标测量机.四十多年来,人们针对串联坐标测量机开展了大量的研究工作,但因串联结构自身所固有的一些缺陷,使其测量精度及测量效率已接近其理论极限,无法再进一步提高.并联坐标测量机具有与串联坐标测量机对偶的特性,因此并联机构坐标测量机能够对串联坐标测量机的应用局限进行很好的补充,它能使得测量精度及测量效率等综合性能得到很大程度的改善.这为新一代坐标测量机的开发与研制带来了希望.但是,串联机构坐标测量机和并联机构坐标测量机之间的发展极不平衡,并联坐标测量机的研究仅仅是在九十年代后期才刚刚兴起,有许多理论与技术问题还有待于解决.因此,开展并联机构坐标测量机的研究工作十分必要.尤其是针对最典型的6-SPS型并联坐标测量机的研究是有普遍意义的.并联坐标测量机测量模型实质上就是求其运动学正解.运动学正解是高次非线性、多解问题,求解难度很大,为此人们做了很多努力,但基本都是围绕解析法和数值法进行的.文中先建立起并联坐标测量机运动学反解的数学模型,通过改进基本遗传算法,求得了运动学正解,克服了解析法和数值解法的缺点,收到了很好的效果.本文利用ADAMS软件建立了6-SPS型并联坐标测量机的虚拟样机模型,利用虚拟样机技术对并联坐标测量机进行了运动学仿真、动力学仿真、碰撞检测以及误差分析等,为建立物理样机打下了坚实的基础.利用虚拟样机模型提出了一种新的运动学正解方法,它进一步简化了并联坐标测量机的运动学正解,也为下一步对并联坐标测量机的系统优化创造了一个有利条件.

目录

文摘

英文文摘

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创新点摘要

第1章绪论

1.1引言

1.1.1笛卡尔串联机构坐标测量机的发展概况

1.1.2非笛卡尔串联机构坐标测量机的发展概况

1.1.3并联运动机构的研究现状

1.1.4并联运动机构在坐标测量机上的应用

1.1.5并联坐标测量机的虚拟样机与位置正解

1.2本课题研究的目的和意义

1.3课题来源及主要研究内容

1.3.1课题来源

1.3.2主要研究内容

第2章并联坐标测量机结构原理与位置反解模型

2.1引言

2.2并联坐标测量机结构及工作原理

2.2.1并联机构及位置分析中常用的术语和定义

2.2.2机械系统结构及工作原理

2.3位置反解模型

2.3.1坐标系的选取

2.3.2建立位置反解模型

2.4本章小结

第3章基于遗传算法的并联坐标测量机测量建模

3.1引言

3.1.1解析解法

3.1.2数值解法

3.1.3智能解法

3.1.4其他解法

3.2遗传算法简介

3.2.1 GA的发展历史

3.2.2 GA的特点

3.2.3 GA的实现技术

3.3基于遗传算法的并联坐标测量机测量模型

3.3.1优化目标函数

3.3.2实值编码方法

3.3.3产生初始种群

3.3.4个体适应度评价

3.3.5遗传算子

3.3.6测量模型流程

3.4测量模型的仿真验证

3.5本章小结

第4章基于ADAMS的并联坐标测量机虚拟样机设计

4.1引言

4.2 ADAMS软件简介

4.2.1 ADAMS软件的特点

4.2.2 ADAMS软件模块

4.2.3使用ADAMS软件建模步骤

4.3基于ADAMS的虚拟样机制作

4.3.1用ADAMS建立虚拟样机模型的注意事项

4.3.2在ADAMS/View环境下建立虚拟样机模型

4.4本章小结

第5章基于ADAMS的并联坐标测量机运动学和动力学仿真

5.1引言

5.2运动学仿真

5.3动力学仿真

5.4碰撞仿真

5.5误差仿真

5.6本章小结

结论与展望

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢