柔性坐标测量机结构参数标定及测点规划

摘要

近年来，由于柔性坐标测量机具有体积小，测量空间大、便携、安装方便、且可以实现在线检测的特性，它已经成为研究的热点。本课题以叶轮检测为应用背景，专门设计了一种用于叶轮检测的柔性坐标测量机系统，采用了RENISHAW公司生产的高精度、高速度的测头系统-REVOTM系统，实现检测精度和检测效率的双重提高。本文的主要研究内容如下：
　　 1.首先介绍了应用于叶轮检测的柔性坐标测量机的机械结构，根据其结构特点，采用在工业机器人中应用较为广泛的D-H方法建立了柔性坐标测量机的测量运动方程，并利用MATLAB软件与图解方法相结合方式对测量方程进行了仿真验证，最后简要分析了REVOTM测头系统的测量空间范围。
　　 2.分析了柔性坐标测量机的系统结构参数的误差源，并根据理想的测量运动方程建立了测头的误差模型；然后分析了非线性最小二乘原理的Gauss-Newton和Levenberg-Marquarat两种常用算法的优缺点；最后介绍了单点标定模型和距离标定模型，并采用Levenberg-Marquarat算法对这两种模型进行了仿真模拟，为提高柔性坐标测量机的精度提供了一定的理论基础。
　　 3.对叶片的检测方案进行了分析，并介绍了柔性坐标测量机的探测模式及测头的半径补偿，为最大限度的减小半径补偿误差，应使测头沿叶片型面的面法矢方向接近测量点；然后结合叶轮CAD模型，基于UG/Open GRIP语言采用等参数法和弦公差法对叶片进行了测量点分布并提取了测量点的相关信息，结果表明弦公差法比等参数法在曲率大处采样点密集，更能反映曲面的形状，为测量路径的规划奠定了一定的基础。