大型加工机床刀具空间坐标的激光定位研究

摘要

对于动态的大型加工机床刀具空间坐标的实时定位测量是测量领域的一个重要课题。要实现动态的刀具位置测量，目前最有前途测量方式的是采用激光跟踪测量定位系统。基于多边法测量原理的空间坐标激光跟踪测量定位系统具有精度高、柔性、测量范围大、动态、可现场测量等特点。因此其不仅能应用于大型加工机床刀具空间坐标的实时定位测量，同样能够延伸到各个工业领域，应用于航空航天、重型机械、大型机组安装等各个需要进行大尺寸的测量领域。
　　 本课题主要对激光空间测量定位系统的设计、硬件设计和选配、控制系统算法和控制界面设计进行了研究，本论文完成的工作和研究主要包括了以下几个方面：
　　 (1)建立了三维直角坐标测量系统的理想模型和二自由度激光测量机构的结构模型。
　　 (2)设计了一种光纤传导激光的测量定位方案，使激光跟踪过程简化，降低了系统对稳定性的要求。
　　 (3)基于多边法的激光跟踪原理，设计了一种新的激光跟踪方案。
　　 (4)根据激光测距传感器的通信协议，编写了基于VC++的激光测量定位系统的上位机程序，编写了单片机驱动步进电机驱动器控制步进电机运转的驱动程序，并与上位机的通讯。
　　 (5)分析了激光测量定位系统的误差来源，其中包括距离误差、角度误差，机构误差以及跟踪误差，指出了其中距离误差为主要误差来源。