纳米三坐标测量机误差分离方案的研究

摘要

本文以正在研制的新型纳米三坐标测量机为对象,研究和采用现代精度保障理论与技术,如纳米级水平的全误差来源分析与不确定度计算,纳米级精度系统的精度设计与误差分配,高精度误差分离方案研究与误差修正软件编制,系统精度标定等,实现低成本和高精度纳米三坐标测量机的研制任务. 重点介绍高精度误差分离方案的研究,基于误差分离技术,使用德国SIOS公司的微型纳米级精度的三光束激光干涉仪SP 2000作为高精度的标准量,对正在研制的新型纳米三坐标测量机进行误差分离方案的研究.SP 2000具有同步测量位移量值和角度量值的功能.根据提出的误差分离方法,检定测量机的各单项误差值.对实验测得的误差值,以NI(National Instruments)公司的图形化编程软件LabvIEW 8作为虚拟界面编程平台,基于三次样条函数插值算法,进行一维曲线插值和二维曲面插值拟合.将测量机视为刚体模型,采用运动学建模的方法,进行误差修正.

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致谢

第一章绪论

1.1三坐标测量机概况及发展现状

1.2纳米三坐标测量机研究现状

1.3误差分离技术研究概况

1.4课题来源及意义

1.5本论文主要内容

第二章纳米三坐标测量机误差源分析和精度设计

2.1测量机误差源分析

2.1.1测量机系统概述

2.1.2误差源分析

2.2测量机精度设计

2.2.1等作用原则的精度初步设计

2.2.2 X和Y轴方向精度设计

2.2.3 Z轴方向精度设计

2.2.4总体精度分析和误差分配

第三章纳米三坐标测量机误差分离方案研究

3.1误差分离实验装置

3.1.1德国SIOS公司三光束微型激光干涉仪SP 2000

3.1.2激光头支架装置和平面反射镜设计

3.2误差分离方案

3.2.1示值误差分离

3.2.2阿贝误差分离

3.2.3线值误差分离

3.2.4垂直度误差分离

第四章基于LABVIEW 8的测量机误差修正程序设计

4.1测量机误差修正方法概述

4.2误差修正程序设计

4.2.1三次样条函数插值算法

4.2.2基于三次样条插值的拟合程序

4.2.3误差修正程序

第五章纳米三坐标测量机误差分离实验

5.1三光束微型激光干涉仪的操作规程

5.2 XY可调节平面反射镜的标定

5.3二维定位平台和Z轴驱动系统的装配

5.4误差分离实验

第六章总结与展望

6.1研究总结

6.2研究工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文