[发明专利]基于虚拟样机的关节式坐标测量机采样仿真方法

摘要

一种基于虚拟样机的关节式坐标测量机采样仿真方法，在机械系统动态分析软件中搭建六自由度关节式坐标测量机虚拟样机；在虚拟样机各关节位置处分别添加旋转副，在测头的顶端设置球副，约束测头于采样点，完成单点虚拟样机的搭建；依次选择第一关节到第六关节为驱动关节，按设定的角度步距步进式旋转，带动其他关节转动，使虚拟样机呈现不同的姿态，采集到单点多姿态下六个关节角度，并由此得到圆编码器测量值。借助于已知的六个圆编码器的误差特性和采样点多姿态下圆编码器测量值，通过计算获得该点由于测角误差而引起的测量误差，再将分析单点测量误差的方法推广到整个空间，使得能够利用足够多的数据样本进行最佳测量区的分析。 1

主权项

1.基于虚拟样机的关节式坐标测量机采样仿真方法，所述关节式坐标测量机为六自由度关节式坐标测量机，具有各测量臂、各关节、各圆编码器以及测头(31)，所述各测量臂分别是第一臂(11)、第二臂(12)和第三臂(13)；所述各关节分别是第一关节(21)、第二关节(22)、第三关节(23)、第四关节(24)、第五关节(25)和第六关节(26)；所述各圆编码器分别是第一圆编码器、第二圆编码器、第三圆编码器、第四圆编码器、第五圆编码器和第六圆编码器；各关节转动的角度由安装在其上的圆编码器输出获得；其特征是：所述采样仿真方法为单点多姿态采样仿真方法，是在机械系统动态分析软件中按如下步骤进行：

步骤1、根据六自由度关节式坐标测量机的结构参数搭建六自由度关节式坐标测量机虚拟样机，在所述虚拟样机的各关节位置处分别添加旋转副，以旋转副带动关节旋转，以关节的旋转角度仿真圆编码器的测量角度，在测头的顶端设置球副，球副的中心点为设定的采样点A，完成针对采样点A的单点虚拟样机的搭建；完成搭建时的单点虚拟样机的姿态为初始姿态，记录初始姿态下的各圆编码器角度值，并记为：初始角度值；

步骤2，将测头利用球副约束在采样点A，按如下方式获得采样数据：

a、依次选择第一关节到第六关节为驱动关节，并分别重复步骤b，获得采样数据；

b、针对驱动关节上所对应的旋转副施加旋转驱动，使驱动关节自旋转关节初始位置起按设定的角度步距步进式旋转到各不同的角度位置上，驱动关节每个不同的角度位置对应于单点虚拟样机的一个姿态，记录所述单点虚拟样机的每一个姿态下的各关节相对于自身旋转关节初始位置的关节旋转角度值；

c、仿真获得单点虚拟样机的每一个姿态下的圆编码器的测量值为圆编码器初始角度值与关节旋转角度值之和。