3-PUU并联坐标测量机结构优化设计

【摘要】并联机构以其刚度好、运动惯量轻、天然误差平均效应等独特优点，近二十年来在机床、机器人等领域得到了飞速的发展和深入的研究，并已实现产品化，但运用在测试、测量领域仍相对较少，发展较为滞后。根据传统正交测量机存在的问题与不足，基于3-PUU并联机构的优势和原理，提出一种新型的并联机构坐标测量机，仅需一根长光栅、一组精密导轨即可实现三维空间的精密测量。本文根据并联机构基本理论建立了测量机的六杆正解测量模型，并采用极限边界搜索法求取了测量机的工作空间。在此基础上，结合测量机的精度理论建立起测量机输入参数误差、结构参数误差模型，并进一步探讨结构参数误差为0.05mm的测量机测量空间，进而提出测量空间最大化原则。接着在研制的第一台被动型样机的基础上，以扩大测量空间、提高测量精度、灵活性为目标，对测量机进行改进并对关键结构参数进行了优化，依据测量机的运动特性和参数采用ANSYS对其关键部件进行有限元形变分析，以便控制和减小形变对仪器精度的影响。最后，为实现测量机的主动式测量，对并联测量机进行了控制系统的硬件设计，并最终依照理论成果选定器件研制第二代样机。结果表明，新测量机x、y、z三个方向的测量范围分别为1100mm、535mm和426mm，较第一台样机扩大了101%、134%和113%。
【作者】李松原；
【导师】胡鹏浩；
【作者基本信息】合肥工业大学，仪器仪表工程（专业学位），2014，硕士
【关键词】并联机构；坐标测量机；测量空间；优化设计；控制系统；

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