空間三維幾何量復合測量的關鍵技術研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代制造技術的迅猛發(fā)展，對高精度工件的校準檢定顯得異常重要，特別是軍工產(chǎn)品的校準更是關系到國防安全。本課題來源于國防科工委國防軍工計量“十一五”計劃重點項目(項目編號：B20301118)，該項目主要是為了研制一臺將接觸式測量技術、激光測量技術、影像測量技術融合為一體的復合式三坐標測量機，確保對各類型專用量規(guī)、專用檢測設備的幾何尺寸、形位誤差、角度的高精度校準，提高測量工作效率，從而滿足軍品研究、開發(fā)、生產(chǎn)的需要。
　　本文結(jié)

2、合項目要求，對空間三維幾何量復合測量的各個關鍵技術：復合三坐標機數(shù)學模型的建立、復合式測頭標定、路徑規(guī)劃和形位誤差評定等方面進行了深入的研究，在上述幾個關鍵技術上提出了合適可行的解決方案，更好地提高了復合測量的精度和速度。
　　首先分析了本領域的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，對三坐標測量機的總體結(jié)構(gòu)進行了研究，重點對三坐標測量機多傳感器測量的現(xiàn)狀和趨勢進行了歸納總結(jié)，確定了本文的主要研究內(nèi)容。
　　對復合式三坐標測量機的數(shù)學模型進行

3、了研究，綜合考慮了X，Y，Z三個運動方向的線位移誤差和角位移誤差，從而給出了各項幾何誤差的傳遞系數(shù)與合成方式；討論了各種誤差對三坐標測量機數(shù)學模型的影響；建立了分度轉(zhuǎn)臺的數(shù)學模型；基于復合測量特點，給出了非接觸式測頭與接觸式測頭的坐標轉(zhuǎn)換關系，奠定了多傳感器復合測量的基礎。
　　針對性地對接觸式測頭和非接觸式測頭的標定以及復合測頭的統(tǒng)一標定進行了深入的研究。采用基于最小二乘法的標準球擬合方法對接觸式測頭進行了標定；借鑒了Tsai的

4、兩步法，基于一階徑向畸變模型提出了新的標定方法；研究了多測頭統(tǒng)一標定，給出了各個測頭的位置關系。
　　根據(jù)復合測量方式的特點對測量路徑元素進行了重新定義，設計了多傳感器路徑生成規(guī)則，建立了路徑規(guī)劃的基本數(shù)學模型。在工件裝夾和選取采樣點之后，使用改進的遺傳算法進行路徑生成，采用以一種簡單的層次包圍盒法進行碰撞檢測，并對危險路徑段重新生成以實現(xiàn)碰撞規(guī)避，最終采用基于OpenGL的仿真系統(tǒng)實現(xiàn)路徑規(guī)劃。
　　針對形位誤差中的空間直