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節臂三坐標測量機是一種典型的非正交坐標測量系統,仿照人體手臂關節結構,由基座、測量臂、旋轉關節通過串聯方式連接而成。與傳統的三坐標測量機相比,關節臂三坐標測量機具有體積小、重量輕、便于攜帶、測量靈活、測量空間大、環境適應性強、成本低等優點。然而,關節臂式坐標測量機的串聯式開鏈連桿結構決定了其具有誤差放大、誤差控制與補償困難等缺點,測量精度較難保證,因此,該類測量機的應用受到較大的限制,目前主要應用于對精度要求相對較低的產品反求設計和維修等領域。如果能夠提高其測量精度,將會極大地提高其應用范圍。

關節臂三坐標

關節臂三坐標測量機采用角度傳感器(通常為圓光柵)測量關節轉角,并通過坐標轉換求得測頭空間三維坐標,角度傳感器的測量誤差直接影響系統的測量精度。影響角度傳感器測量精度的因素有傳感器自身精度、關節軸承的徑向與軸向竄動、角度傳感器分度盤的軸向安裝傾斜度和徑向安裝偏心等。對于前兩個影響因素可以選用高精度的角度傳感器和高精度的軸承來保證,而傳感器分度盤的軸向安裝傾斜容易通過加工裝配工藝保證,且其對于角度傳感器的測量誤差影響也較小。因此,影響角度傳感器測量誤差的主要因素是分度盤的徑向安裝偏心誤差。

然而,由于關節臂三坐標測量機的實際使用特點,當使用環境變化、偏心誤差漂移、周期性精度調校時都需要對旋轉關節偏心情況進行重新標定,對角度測量傳感器的角度測量 誤差也需要重新修正。為了實現動態、實時的現場標校和修正,本文參考工業機器人的位姿標定方法,提出一種對關節臂式坐標測量機旋轉關節角度測量傳感器的安裝偏心參數進行辨識,并對其測量角度進行修正的方法。