[发明专利]一种求解关节式坐标测量机最佳测量区的方法

摘要

一种求解关节式坐标测量机最佳测量区的方法，应用在坐标测量技术领域。该方法首先根据关节式坐标测量机的测量模型，建立基于圆编码器测角误差的关节式坐标测量机误差模型；利用蒙特卡洛理论得到6个关节转角的随机数，采用数值方法仿真分析测量机的测量空间；利用牛顿迭代法和适当的布点和推广算法，得到整个空间的最大误差部分情况；然后将整个测量空间等间隔的切割成若干个小立方体区域，采用FOA+PSO确定每个区域最大测量误差；最后，通过比较找到其中最大测量误差最小的区域。这种方法可以快速准确的确定关节式坐标测量机的最佳测量区，从而提高关节式坐标测量机的精度。

主权项

1.一种求解关节式坐标测量机最佳测量区的方法，所述关节式坐标测量机为六自由度关节式坐标测量机，由3个测量臂、6个关节、6个圆编码器及1个测头构成；各个关节转动的角度由安装在其上的圆编码器输出获得；其特征在于包括如下步骤：步骤一、利用D‑H方法建立关节式坐标测量机的测量方程p；其中：c表示cos，s表示sin，li是杆件的长度，θi是各关节实际转动量；di是关节偏置量；ai是相邻关节轴线的扭转角度；l是测量机测头长度；步骤二、标定圆编码器误差，得到其误差特性函数ei(θi)；将关节式坐标测量机结构参数和误差特性函数代入其测量方程p，得到带有关节转角误差的坐标公式：则由于圆编码器导致的测量误差为：步骤三、利用蒙特卡洛方法得到各个关节转角的随机数，采用数值的方法得到测量机的整体测量空间；(用Matlab进行仿真)步骤四、任取一采样点，将其坐标代入关节式坐标测量机的测量模型，采用牛顿迭代法求解非线性方程组，得到空间内任意点的多种测角组合，然后代入基于圆编码器误差的测量误差模型中，得到该采样点的误差分布及最大测量误差；在x>0,y＝0半个平面内布置采样点，得到这半个平面内采样点的数据集合，对关节1的角度值θ1加上一个偏转角度Δθ1，得到与x>0,y＝0半个平面之间夹角为Δθ1的另一个平面上所对应的所有点在不同测量姿态下的角度集合，从而得到整个测量空间内的误差分布，求得每个采样点的最大测量误差，得到整个空间的最大误差分布情况；步骤五、由步骤一和步骤二可得最大误差模型：将整体测量空间等间隔划分成若干个小立体空间，使用FOA+PSO求得各个立体空间内的最大误差，比较各个立体空间的最大误差，得到最大误差最小的立体空间，即为最佳测量区。