坐标测量机的新发展——并联运动机构坐标测量机

从空间机构学的角度出发 ,可将坐标测量机分为串联机构坐标测量机和并联机坐标测量机两大类。由于并联机构坐标测量机测量精度高 ,测头位姿灵活 ,同时又具有“硬件”简单 ,“软件”复杂的特点 ,因而 ,正在成为坐标测量机领域研究的新热点。文章首先分析了普通笛卡尔串联机构坐标测量机的发展现状及存在问题 ,然后介绍了并联机构坐标测量机的结构及特点 ,并对国内外有关并联运动机构理论及其在坐标测量机领域的研究现状与发展趋势进行了综述 ,最后 ,对并联机构坐标测量机研究过程中应注意的主要问题进行了探讨。

3自由度并联坐标测量机运动学参数标定与计算机仿真

首先对3自由度并联坐标测量机的组成结构及工作原理进行了介绍,然后针对该坐标测量机的运动特点,提出了一种基于逐次逼近算法的运动学参数标定方法,并利用该方法对所研究的并联坐标测量机的22个主要运动学参数进行了辨识,最后通过计算机仿真,对辨识结果进行了验证,从而为提高该坐标测量机的测量精度奠定了理论基础。

三自由度并联机构坐标测量机及其虚拟原型研究

介绍三自由度并联机构坐标测量机的结构、特点及工作原理 ,建立了该坐标测量机的测量模型 ,讨论了测量空间的计算方法 ,并对计算机仿真结果进行了分析。在 Windows95开发环境下 ,通过 Visual C+ + 5.0调用Open GL图形库中的函数 ,对并联坐标测量机的虚拟原型进行了参数化三维建模与仿真 ,从而为真实样机的制作奠定了基础。

并联六坐标测量机的工作空间及其仿真研究

介绍了并联坐标测量机的特点 ,分析了影响并联坐标测量机工作空间的主要因素 ,推导出并联杆长度、运动副转角、并联杆干涉和结构限制等的约束条件。采用一维搜索方法确定了工作空间的边界并推导出其体积公式 ,明确了增大工作空间的途径是增大运动副转角和并联杆行程。

并联机构坐标测量机——一种新型高精度坐标测量系统

简要介绍了常用坐标测量机的研究现状及存在问题 ,讨论了一种基于并联运动机构的新型坐标测量机的结构、特点及工作原理 ,并对这种新型坐标测量机研究过程中应注意的主要问题进行了探讨。

3-PSS并联机构正解及其在坐标测量机中的应用

针对传统坐标测量机和关节臂测量机存在的技术局限,基于3-PSS并联机构原理,提出了只需一只长光栅、一条精密导轨即可实现三维空间精密测量的坐标测量机,并研究了测量系统的测量模型、测量误差模型及并联机构误差平均效应。根据并联机构基本理论建立了测量机的六杆测量模型,在此基础上进行了杆长制造、装配误差和光栅读数误差的理论分析。然后,从理论上展示和说明了并联机构存在误差平均效应的数学本质和依据。最后,介绍了样机的设计及制造,并给出初步的实验结果。在没有进行误差修正和系统标定的前提下,该样机在X,Y,Z3个坐标方向上的测量误差分别为0.029mm,0.045mm和0.058mm。得到的结果可指导新样机的优化设计。

并联六坐标测量机的研究

介绍了开发并联坐标测量机的意义。讨论了可实现六坐标运动的各种并联机构 ,确定以演化的Stew art平台作为并联六坐标测量机的结构 ,并按空间闭环机构对其进行了自由度分析。介绍了并联六坐标测量机的工作原理 ,设计了控制与测量系统。

并联六坐标测量机测量模型的研究

建立和求解并联坐标测量机的测量模型是并联机构位置分析的正解问题 ,是其工作空间、控制算法和测量精度等研究的基础。为降低建立和求解测量模型的难度 ,设计了演化Stewart平台型的并联六坐标测量机 ,介绍了其特点。建立了推导测量模型的坐标系 ,按空间并联机构理论 ,采用等效机构法获得了测量模型的解析解。利用Matlab语言编制程序求解测量模型 ,得到了不同初始条件下测量模型的数值解。通过位置反解检验仿真结果 ,证明了测量模型的正确性。

并联坐标测量机建模理论及其虚拟原型设计

并联运动机构具有结构刚性大、运动速度高、误差不叠加等独特特性 ,因而若将其应用于坐标测量机中 ,将有可能使坐标测量机的测量精度及测量效率等综合性能得到很大程度的改善。本文首先介绍了一种基于并联运动机构的新型坐标测量机的结构、特点及工作原理 ,然后建立了该坐标测量机的测量模型 ,最后 ,在Windows98(WindowsNT)开发环境下 ,通过VC + + 6 .0调用OpenGL图形库中的图形函数 ,对该坐标测量机的虚拟原型进行了参数化三维建模与仿真 。

并联坐标测量机的结构优化

基于3-PUU并联机构原理,提出一种只需一根光栅,一对精密导轨即可实现三维空间精密测量的坐标测量机。在研制的第一台被动运动型样机的基础上,对其结构参数进行优化设计并重新研制了一款主动运动型样机。首先,依据正解运动学模型和测量空间最大化原则确定了主要部件的尺寸和位置参数;然后,对铰链的位姿进行重新设计和布置,以保证仪器的测量空间。最后,根据测量机的运动特性和参数,对其关键部件的形变进行分析计算,以便控制和减小形变对仪器精度的影响。与第一台样机相比,新样机的测量空间达到了1 050mm×535mm×426mm,在x、y、z方向上测量范围分别扩大了92%、134%和113%;样机的力学性能进一步得到了提高。

并联六坐标测量机工作空间的确定

介绍了并联坐标测量机的优点及所设计的并联六坐标测量机。分析了影响工作空间的主要因素 ,推导出并联杆长度、运动副转角、并联杆干涉和结构限制等的约束条件。采用一维搜索的方法确定出工作空间的边界 。

并联六坐标测量机的虚拟样机

并联坐标测量机是一种新类型的坐标测量机,它模拟多足生物的运动形式。由于运动的复杂性,只凭计算数据很难直观、准确地判断测头的位置和姿态,必须通过虚拟样机模拟并联坐标测量机的作业过程。在Win dows2000环境下,通过VC++调用OpenGL函数,对测量机的各部分零件进行实体造型,并按照零件间的装配关系进行实体装配,获得坐标测量机的三维仿真图,再与运动学位置分析的正解模型和反解模型相结合,开发出能实时运动的三维并联六坐标测量机的虚拟样机,实现高效率、低成本的仿真作业。经测试证明,该系统运行可靠,效果逼真,为研制真实样机提供了手段。

一种平行片簧结构扫描测头的研制

针对凸轮轴及曲轴测量的实际需要,设计了一种一维扫描测头,建立了测头的力学理论模型,并重点研究其核心部件平行片簧机构的受力变形理论,推导完善了平行片簧机构的变形公式.定量分析了影响测头测量精度的因素,找出误差产生的根源.以凸轮轴测量仪为实验平台完成了测头的性能实验,采用VDI-3441评价标准得到测头的重复定位误差为1.72μm.

并联坐标测量机理论模型及其虚拟原型研究

首先介绍了一种三自由度关联机构坐标测量机的结构、特点及工作原理 ,然后建立了该坐标测量机的测量模型 ,最后 ,在Windows98开发环境下 ,通过 VC++6 .0调用 Open GL 图形库中的图形函数 ,对该坐标测量机的虚拟原型进行了参数化三维建模与仿真 ,从而为真实样机的制作奠定了基础。

并联坐标测量机测量空间分析与计算机仿真

并联坐标测量机是一类全新的坐标测量系统 ,它具有结构简单、测量精度高、测头位姿灵活等特点 ,是一种技术附加值很高的机电一体化产品。文章首先介绍一种基于 3 -RPS运动机构的 3自由度并联坐标测量机的结构、特点及测量原理 ,然后对该坐标测量机的运动学约束问题进行了探讨 ,并采用优化算法对该坐标测量机的测量空间进行了分析与计算 ,从而为并联坐标测量机的优化设计提供了必要的理论依据。

并联六坐标测量机测量模型的建模与求解

为研究并联坐标测量机的工作空间、控制算法和测量精度等 ,必须进行机构位置分析。测量模型的建立与求解是机构位置分析的正解问题。为降低位置分析难度 ,设计了基于演化Stewart平台的并联六坐标测量机。分别采用等效机构法和三维搜索法建立了测量模型 ,并通过计算机仿真获得了测量模型的解析解和数值解。仿真结果验证了两种建模方法的正确性。

并联六坐标测量机及其结构

提出了发展我国并联坐标测量机来克服直角坐标测量机在原理上对刚度、精度、速度和灵活性的限制。讨论了已有坐标测量机的结构和实现六坐标运动的并联机构。为简化位置求解的难度 ,确定以演化的Stewart平台作为并联六坐标测量机的结构 。

6-SPS型并联六坐标测量机位置分析与研究

根据6-SPS并联机构特点,合理地定义了支杆和动平台的方位及位置坐标,研究了6-SPS型并联六坐标测量机运动学正反向求解方法,提出了一种正向数值求解的方法以及正解迭代格式。

并联六坐标测量机的实时运动仿真及分析

以一种6-SPS型六自由度并联机构坐标测量机为研究对象,研究了基于ADAMS的并联六坐标测量机的实时运动仿真,并进行运动学分析。首先利用UG环境构造机构三维实体模型,然后将数字模型导入到ADAMS平台,在该环境下对其进行实时三维运动过程仿真,从而使并联坐标测量机虚拟样机建模及仿真更为方便、有效,并具有了较高的实时性,为虚拟样机的后续深入开发奠定了基础。

四面体三坐标测量机精度分析

并联式三坐标测量机具有测量范围大和精度高的特点。针对这些特点，介绍了一种四面体坐标测量机，可对机床或空间某一点位置进行测量。由于机构的几何误差以及各级伸缩杆之间的不可避免的间隙所带来的误差使得测量机存在一定的测量误差。文中针对伸缩杆杆长误差建立了测量机的测量误差模型，并通过MATLAB软件对测量机测量空间进行误差仿真分析，得到了测量机在机床工作空间的误差缩放规律。通过计算分析得出杆长误差及被测点初始位置误差对测量机测量误差的影响仅在0．2％～1．5％之间，满足测量要求。