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

2014-11-19 趙磊 中國地質大學

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

  長期以來三坐標測量儀的測量方式以靜態(tài)測量為主,隨著現(xiàn)代制造技術的發(fā)展,對三坐標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測量機在高速測量狀態(tài)下仍能實現(xiàn)高精度。為了提高三坐標測量機的測量精度,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軌連結各運動部件,三坐標測量儀的動態(tài)誤差主要是由各部件繞氣浮導軌連結處的偏轉和各運動部件本身的彎曲變形造成。氣浮導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)生各部件繞氣浮導軌連結處的偏轉和運動部件本身的彎曲變形。因為測量線與標準線不重合,各部件繞氣浮導軌連結處的偏轉和各運動部件本身的彎曲變形導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構的三坐標測量儀進行動態(tài)誤差補償,為提高三坐標測量精度奠定基礎。