关节臂式坐标测量机转角误差的仿真研究.docx

关节臂式坐标测量机转角误差的仿真研究
摘要：
关节臂式坐标测量机（ACCM）是一种基于机械臂的三维测量系统，具有结构简单、测量精度高、使用操作方便等优点，并且在工业制造等领域得到广泛应用。转角误差是影响ACCM精度的重要因素之一，本文通过对ACCM的结构建模和仿真分析，研究了其转角误差影响因素及优化方法，为提高ACCM测量精度提供了理论支持。
关键词：关节臂式坐标测量机；转角误差；仿真研究；优化方法；测量精度
一、引言
关节臂式坐标测量机（ACCM）是一种常用的三维测量设备，它的主要测量部分由机械臂和测头构成。ACCM的主要优点是具有灵活性高、能够实现人机交互、测量精度高等特点；它广泛应用于机械制造、汽车制造、航空制造等领域。ACCM转角误差是影响其测量精度的重要因素之一，因此对ACCM进行仿真研究可以帮助找到有效的优化方法来提高ACCM的测量精度。
二、ACCM的结构与工作原理
ACCM是由机械臂和测量头两部分组成。机械臂由基础部分、转轴、关节、末端执行器等多个部分组成。测量头可以旋转，通过其信号输出，可以得到被测物体的三维坐标。
ACCM的工作原理是通过机械臂对被测工件进行空间坐标的测量。机械臂末端的测量头会对被测物体进行接触式或非接触式的测量，对物体的三维坐标进行确定。ACCM主要通过关节控制实现运动，关节间的相对运动可以确定测量头在三维空间的位置，从而确定被测物体的几何形状。
三、ACCM转角误差分析
ACCM的转角误差主要来自于机械结构及其控制系统的误差。机械结构误差包括机械臂结构的配合误差及其上下游部件的配合误差，这些误差会导致机械臂末端的测量头偏离设计位置而产生转角误差。
控制系统误差主要包括零位误差、非线性误差和误差累积等。零位误差是指当机械臂控制器设定为零位时，实际位置与理论位置之间的偏差。非线性误差指机械臂运动时控制曲线不太理想的误差，误差累积是因为机械臂控制器输出的误差会随着时间积累而导致测量不准。
四、ACCM转角误差仿真分析
采用Solidworks和MATLAB软件进行相关建模分析和仿真实验。对ACCM的结构进行复杂三维建模，并建立与控制系统的仿真模型。
针对配合误差进行仿真研究，通过对机械臂各关节的运动范围进行限制，可以有效地减少机械结构配合误差，从而减小转角误差；针对控制系统电路的误差，通过增加采样周期和反馈控制提高系统的抗干扰能力，从而减少误差积累。
五、结论
本文主要采用结构建模和仿真分析的方法研究了ACCM的转角误差影响因素及优化方法，通过对机械结构及其控制系统的模拟研究，发现机械结构配合误差和控制系统误差是导致转角误差的主要因素。
为了减小转角误差，可以通过对机械臂关节运动范围的限制和改进系统控制电路的方式进行优化，从而达到减少机械结构配合误差和控制系统误差的目的。
综上所述，本文的研究结果可为ACCM的测量精度提高提供理论支持，并提供了实用的优化方法。