基于Solidworks Simulation的三坐標(biāo)測量儀動態(tài)誤差分析

2014-11-19 趙磊 中國地質(zhì)大學(xué)

  采用三坐標(biāo)測量儀進(jìn)行高速測量時,由于受附加慣性力及自身重力的影響,機(jī)體會變形,從而導(dǎo)致動態(tài)誤差。對三坐標(biāo)測量機(jī)的動態(tài)誤差進(jìn)行理論分析; 利用Solidworks Simulation 有限元分析方法對移動橋進(jìn)行受力變形分析; 在z 軸靜止?fàn)顟B(tài)下,推導(dǎo)出滑架沿y 軸方向加( 減速) 和勻速的運動狀態(tài)下動態(tài)誤差補(bǔ)償模型。仿真結(jié)果表明: 各運動狀態(tài)下的動態(tài)誤差有效降低,為提高三坐標(biāo)測量機(jī)的測量精度奠定基礎(chǔ)。

  長期以來三坐標(biāo)測量儀的測量方式以靜態(tài)測量為主,隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展,對三坐標(biāo)測量儀提出了更高的速度和精度要求,在很多情況下要求三坐標(biāo)測量機(jī)在高速測量狀態(tài)下仍能實現(xiàn)高精度。為了提高三坐標(biāo)測量機(jī)的測量精度,人們越來越重視其動態(tài)誤差的研究。

  由于廣泛采用氣浮導(dǎo)軌連結(jié)各運動部件,三坐標(biāo)測量儀的動態(tài)誤差主要是由各部件繞氣浮導(dǎo)軌連結(jié)處的偏轉(zhuǎn)和各運動部件本身的彎曲變形造成。氣浮導(dǎo)軌和各運動部件的剛度是有限的,運動過程中在附加慣性力的影響下,必然產(chǎn)生各部件繞氣浮導(dǎo)軌連結(jié)處的偏轉(zhuǎn)和運動部件本身的彎曲變形。因為測量線與標(biāo)準(zhǔn)線不重合,各部件繞氣浮導(dǎo)軌連結(jié)處的偏轉(zhuǎn)和各運動部件本身的彎曲變形導(dǎo)致實際被測值與光柵尺讀數(shù)不一致,由此產(chǎn)生了動態(tài)誤差。在一般情況下,慣性力是造成動態(tài)誤差的主要原因。

  作者主要研究三坐標(biāo)測量儀滑架帶動z 軸在移動橋上做勻速及變速運動時,在慣性力作用下對測頭產(chǎn)生的動態(tài)誤差。

  在對移動橋變形引起的測量誤差進(jìn)行分析時,利用Solidworks Simulation 有限元分析軟件模擬加速( 減速) 和勻速等狀態(tài)下移動橋y、z 軸方向受力變形情況,并建立了不同運動情況下的動態(tài)誤差分析模型及誤差補(bǔ)償模型,使誤差范圍有效降低。采用此方法有利于通過軟件對單邊移動橋式結(jié)構(gòu)的三坐標(biāo)測量儀進(jìn)行動態(tài)誤差補(bǔ)償,為提高三坐標(biāo)測量精度奠定基礎(chǔ)。