三坐标测量机动态误差建模与测量不确定度评定研究

摘要

三坐标测量机作为一种大型精密测量仪器,已广泛应用于现代制造业。随着生产的发展,对三坐标测量机的测量效率及精度要求更高,而随着速度的提高,动态误差就成为影响其测量精度的主要因素。本文对移动桥式坐标测量机在高速运动时各主要部件的动态特性进行了理论分析,在此基础上,对动态误差的建模进行了研究。
　　本文分析了坐标测量机测量过程中速度变化所造成的各运动部件的变形和偏转。确定了测量机沿X轴高速运动时产生的动态误差是机体主要动态误差源,在此基础上,重新定义了各运动部件产生的动态偏转角,研究了测头位置处机体动态误差各分量与动态偏转角以及测量速度之间的关系,建立了的机体动态误差模型。此外,对导致测量机机体动态误差的气浮导轨的刚度和承载能力的计算进行了理论研究。
　　对于广泛应用的触发式测头,重点分析了测头预行程的各组成因素,研究触发时刻测头预行程与触发力之间的关系,建立了触发式测头预行程的动态误差模型。对测头触测过程中的碰撞问题,建立了振动模型,考察速度参数对测头动态误差的影响。
　　在实验的基础上,采用Monte Carlo方法对动态测量不确定度进行了评定,通过对各组实验数据评定结果的对比,发现运动参数中的触测速度是影响测量精度的主要因素。

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第一章绪论

1.1三坐标测量机及其发展现状

1.2三坐标测量机静态误差研究概述

1.3三坐标测量机动态误差研究及应用现状

1.4三坐标测量机检定（检验）标准制定及进展

1.5课题来源及主要研究内容

第二章G-90C坐标测量机简介及其误差源分析

2.1 G-90C简介

2.2动态误差源分析

2.3动态误差源的相互关系

2.4本章小节

第三章机体动态误差分析与建模

3.1测头处动态位移误差建模

3.2气浮导轨特性分析

3.3本章小节

第四章触发式测头动态误差分析与建模

4.1触发测头动态误差建模

4.2触测过程的动力学分析

4.3测头探针校准与测端半径补偿

4.4本章小节

第五章坐标测量机测量不确定度评定

5.1动态误差的检测和测量不确定度评定

5.2实验分析

5.3本章小结

第六章总结与展望

6.1研究工作总结

6.2研究展望

参考文献

附录

附录1实验数据

附录2 Monte Carlo仿真数据

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文