[发明专利]一种基于激光追踪测量系统机械结构的模态分析方法

说明书

本发明公开了基于激光追踪测量系统机械结构的模态分析方法，本发明首先对激光追踪测量系统的机械结构三维模型进行了简化，然后建立了激光追踪测量系统机械结构的有限元模型，分析推导了激光追踪测量系统机械结构的物理振动模型，最后利用仿真软件ANSYS Workbench分析了结构质量和刚度对整个系统固有频率的影响。本发明方法将传统的模态分析方法与激光追踪测量系统进行了创新结合建立了新的分析方法，并分析了材料密度和弹性模量对系统固有频率的影响。对激光追踪测量系统机械结构的设计与改进以及测量系统精度的提高具有指导意义。

技术领域

本发明涉及一种对激光追踪测量系统机械结构动力学以及模态分析的方法，特别是针对(申请号/专利号：201910459007.2的“一种添加了配重平衡的以标准球为反射装置的激光跟踪测量系统”)开发研制的激光追踪测量系统二代样机的模态分析方法，属于激光追踪测量系统动力学分析领域。

背景技术

近年来，激光测量技术在工业测量领域发挥着越来越重要的作用，而激光追踪测量系统作为激光测量技术领域的一款重要仪器，以其高精度、高效率、实时跟踪的测量优点等受到国内外越来越广泛的关注。目前国内的科研和商用激光追踪设备基本依赖进口，特别是高精度、高检测速度、高经济性的激光追踪仪已经成为制约我国一系列重大装备研制的瓶颈问题。因此，有必要推动对激光追踪测量系统相关技术的研究以推动我国激光追踪测量领域的技术进步和学科发展。

模态分析是一种广泛应用于振动测量和结构动力学分析的方法，模态分析的目的是识别出系统的模态参数，为结构系统的振动特性分析、振动故障诊断和预报以及结构动力特性的优化设计提供依据。为了保证激光追踪测量系统的测量精度，防止激光追踪测量系统机械结构在工作状态与工作电机产生共振现象，因此，对激光追踪测量系统机械结构的模态分析有着重大的实际意义。

(申请号/专利号：201910459007.2“一种添加了配重平衡的以标准球为反射装置的激光跟踪测量系统”)，基于该种激光追踪测量系统的机械结构，为保证其结构良好的振动特性和测量精度，有必要提出一种激光追踪测量系统机械结构动力学及模态分析方法，加工前对该种激光追踪测量系统机械结构作进一步的分析，以通过此方法对系统机械结构的固有频率和模态振型进行预测，减小系统振动降低系统噪声。

发明内容

(申请号/专利号：201910459007.2“一种添加了配重平衡的以标准球为反射装置的激光跟踪测量系统”)，该激光追踪测量系统机械结构的部件在加工之前，需考虑以下问题，该系统机械结构存在固有频率可能会与所用电机振动频率共振的问题、机械结构的特性优化问题以及振动变形问题。本发明的目的在于根据模态分析原理，提出一种基于激光追踪测量系统机械结构的模态分析优化方法,对改进激光追踪测量系统机械结构与提高激光追踪测量系统的追踪性能具有重要意义。

为达到以上目的，本发明采取如下技术方案予以实现：基于模态分析理论，对激光追踪测量系统机械结构的三维模型进行合理的简化，建立激光追踪测量系统机械结构的有限元模型，对其进行单元选择、网格划分、材料定义和边界条件确定，最后进行固有频率和模态振型的研究。包括以下步骤：

步骤一：建立激光追踪测量系统机械结构的三维模型。在三维软件Inventor中建立激光追踪测量系统机械结构的三维模型。