基于拉繩編碼器的串聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)參數(shù)誤差測(cè)量裝置及方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于拉繩編碼器的串聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)參數(shù)誤差測(cè)量裝置及方法，包括底座、拉線(xiàn)編碼器、轉(zhuǎn)動(dòng)軸、動(dòng)滑輪、定滑輪、數(shù)據(jù)采集卡和PC機(jī)，所述底座上設(shè)置有定位孔，所述拉線(xiàn)編碼器設(shè)置于所述底座的一端，所述定滑輪固定于所述底座的另一端，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸設(shè)置與所述拉線(xiàn)編碼器上的一側(cè)，所述動(dòng)滑輪安裝于所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，所述拉線(xiàn)編碼器的拉線(xiàn)依次繞過(guò)定滑輪和所述動(dòng)滑輪后與被測(cè)物體連接，所述拉線(xiàn)編碼器的信號(hào)輸出端通過(guò)所述數(shù)據(jù)采集卡與所述PC機(jī)連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只用一臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的拉繩編碼器，維護(hù)方便，成本低；對(duì)環(huán)境要求低，操作簡(jiǎn)單；攜帶方便。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于拉繩編碼器的串聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)參數(shù)誤差測(cè)量裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種機(jī)械結(jié)構(gòu)參數(shù)測(cè)量裝置和方法，尤其涉及一種基于拉繩編碼器的 串聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)參數(shù)誤差測(cè)量裝置及方法。

【背景技術(shù)】
[0002] H坐標(biāo)測(cè)量?jī)x是一種常見(jiàn)的用于空間測(cè)量的大型H維測(cè)量系統(tǒng)，能夠W很高的精 度測(cè)出工件的曲面特征參數(shù)，但該系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于體積過(guò)于鹿大，價(jià)格高，移動(dòng)不方便。另 一種是常用的是激光跟蹤儀，其測(cè)量精度高，測(cè)量范圍廣，但其動(dòng)態(tài)測(cè)量速度有所限制，且 價(jià)格過(guò)于昂貴。目前還沒(méi)有一套價(jià)格低廉，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差 測(cè)量裝置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問(wèn)題而提供一種基于拉繩編碼器的串聯(lián)運(yùn)動(dòng) 機(jī)構(gòu)參數(shù)誤差測(cè)量裝置及方法。
[0004] 本發(fā)明通過(guò)W下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的：
[0005] 本發(fā)明基于拉繩編碼器的串聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)參數(shù)誤差測(cè)量裝置，包括底座、拉線(xiàn)編碼 器、轉(zhuǎn)動(dòng)軸、動(dòng)滑輪、定滑輪、數(shù)據(jù)采集卡和PC機(jī)，所述底座上設(shè)置有定位孔，所述拉線(xiàn)編碼 器設(shè)置于所述底座的一端，所述定滑輪固定于所述底座的另一端，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸設(shè)置與所述 拉線(xiàn)編碼器上的一側(cè)，所述動(dòng)滑輪安裝于所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，所述拉線(xiàn)編碼器的拉線(xiàn)依次繞過(guò) 定滑輪和所述動(dòng)滑輪后與被測(cè)物體連接，所述拉線(xiàn)編碼器的信號(hào)輸出端通過(guò)所述數(shù)據(jù)采集 卡與所述PC機(jī)連接。
[0006] 本發(fā)明基于拉繩編碼器的串聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)參數(shù)誤差測(cè)量方法，其特征在于，包括W 下步驟：
[0007] (1)固定一臺(tái)拉繩編碼器于被測(cè)物體的運(yùn)動(dòng)空間合適位置；
[0008] (2)拉繩端固定于被測(cè)物體運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的末端并隨運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)；
[0009] (3)給定被測(cè)物體的運(yùn)動(dòng)指令讓其運(yùn)動(dòng)到指令位置；
[0010] (4)計(jì)算理論運(yùn)動(dòng)距離與拉繩編碼器測(cè)出的實(shí)際運(yùn)動(dòng)距離之差；
[0011] (5)重復(fù)步驟H和步驟四獲得多組運(yùn)動(dòng)距離誤差；
[0012] (6)建立基于運(yùn)動(dòng)距離誤差的參數(shù)誤差計(jì)算模型；
[0013] (7)把空間變換矩陣A和運(yùn)動(dòng)距離誤差代入?yún)?shù)誤差計(jì)算模型，獲得各參數(shù)的誤 差。
[0014] 進(jìn)一步，所述步驟化）中的參數(shù)誤差計(jì)算模型具體步驟如下：
[0015] (a)建立被測(cè)物體運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)相鄰軸坐標(biāo)系的齊次變換矩陣；

【權(quán)利要求】
1. 一種基于拉繩編碼器的串聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)參數(shù)誤差測(cè)量裝置，其特征在于：包括底座、 拉線(xiàn)編碼器、轉(zhuǎn)動(dòng)軸、動(dòng)滑輪、定滑輪、數(shù)據(jù)采集卡和PC機(jī)，所述底座上設(shè)置有定位孔，所述 拉線(xiàn)編碼器設(shè)置于所述底座的一端，所述定滑輪固定于所述底座的另一端，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸設(shè) 置與所述拉線(xiàn)編碼器上的一側(cè)，所述動(dòng)滑輪安裝于所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，所述拉線(xiàn)編碼器的拉線(xiàn) 依次繞過(guò)定滑輪和所述動(dòng)滑輪后與被測(cè)物體連接，所述拉線(xiàn)編碼器的信號(hào)輸出端通過(guò)所述 數(shù)據(jù)采集卡與所述PC機(jī)連接。
2. -種基于拉繩編碼器的串聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)參數(shù)誤差測(cè)量方法，其特征在于，包括以下步 驟： (1) 固定一臺(tái)拉繩編碼器于被測(cè)物體的運(yùn)動(dòng)空間合適位置； (2) 拉繩端固定于被測(cè)物體運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的末端并隨運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)； (3) 給定被測(cè)物體的運(yùn)動(dòng)指令讓其運(yùn)動(dòng)到指令位置； (4) 計(jì)算理論運(yùn)動(dòng)距離與拉繩編碼器測(cè)出的實(shí)際運(yùn)動(dòng)距離之差； (5) 重復(fù)步驟三和步驟四獲得多組運(yùn)動(dòng)距離誤差； (6) 建立基于運(yùn)動(dòng)距離誤差的參數(shù)誤差計(jì)算模型； (7) 把空間變換矩陣A和運(yùn)動(dòng)距離誤差代入?yún)?shù)誤差計(jì)算模型，獲得各參數(shù)的誤差。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于拉繩編碼器的串聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)參數(shù)誤差測(cè)量方法，其特征 在于：所述步驟￠)中的參數(shù)誤差計(jì)算模型具體步驟如下： (a)建立被測(cè)物體運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)相鄰軸坐標(biāo)系的齊次變換矩陣；
(c) 計(jì)算被測(cè)物體運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)每個(gè)相鄰軸的坐標(biāo)系誤差矩陣C，為I Xn階矩陣，其每一項(xiàng) (d) 串聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)在笛卡爾工作空間的任意兩點(diǎn)i、i+1間的距離誤差與絕對(duì)位置誤 差、參數(shù)誤差間的關(guān)系可表述為：
式中：xK(i)、yK(i)、zK(i)為指令軌跡上任意一點(diǎn)在串聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)坐標(biāo)系0 K、XK、Yk、Zk中的笛卡爾位置坐標(biāo)，lR(i，i+1)為指令軌跡上第i點(diǎn)與i+1點(diǎn)間的距離。
【文檔編號(hào)】G01B21/20GK104359445SQ201410637388
【公開(kāi)日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月13日
【發(fā)明者】張得禮, 王珉, 陶克梅, 丁力平, 陳文亮, 王仙苗, 周偉, 王夫康, 宏偉松 申請(qǐng)人:張得禮