第10期 黄奎等：柔性关节臂式测量机的误差仿真分析 。1349 无误差 有误差 转角零位偏差主要取决于光电编码器的装配精 运动学参数 运动学参数 度，是影响测量精度最重要的因素之一·当关节转 角1在0~360范围内变化，而其余五个关节转角 节转 误差修正模型 保持在基本位姿中的数值不变.当各关节转角分别 无误差测头 有误差测头 存在0.01转角零位偏差时，由此产生的测量误差分 坐标 坐标 布曲线如图4（所示.当关节转角2.345和6分 别在0~360范围内变化.其余前提条件与前述关 测量机的测量误差 节转角1的情况相同，由此产生的测量误差分布曲 图3误差仿真流程图 线则分别列于图4中的(b~(. Fig 3 F bwchan ofemor smulation 为了分析各关节转角零位偏差对测量精度的 精度的影响并不相同，只有分析它们在确定位姿下的 综合影响，将图4（西~（中因为关节转角1存在 影响才具有实际意义.在以下的仿真实例中，将Θ= 转角零位偏差△0=0.01所造成的测量误差取平 [180,90:180,90,180:90°作为确定的基本位姿. 均值为0.125mm四而其余各关节转角零位偏差分 进行仿真分析时，仅设置一个运动学结构参数的误差， 别单独存在0.01所产生的测量误差取平均值列 其他运动学参数误差值设置为·然后逐次改变基本位 于表3. 姿中的一个关节转角，每个角度的步长都为1：即可绘 由图4及表3可以看出相同的转角误差引起的 制由361个连接而成的误差分布曲线. 3.1转角零位偏差对测量精度影响的仿真实验分析 0.20m 0.20r (a) 0.15上 05 0.10 毫0.05 005 06 50100150200250300350 50100150200250300350 关节1转角 关节2转角 (c) d 0.20 020+ 目0.159 意a0 0.05 050100150200250300350 00 50100150200250300350 关节3转角/ 关节4转角) 0.20 0.20 e) 0.10 0.10 系005 06 50100150200250300350 0 50100150200250300350 关节5转角9 关节6转角 +一转角零位偏差△8+一转角零位偏差△8， 日一转角零位偏差△8 6一转角零位偏差△8 一转角零位偏差△8， 一·一转角零位偏差△0 图4各转角分别单独存在001转角零位偏差时所产生的测量误差分布曲线.（号关节上（关节2(9关节3（山关节4 (9关节5()关节6 Fg 4 Emor curves nfuenced by each oury ange dev iation which is eqal 00.01:(a)pnth (b pint (g pnt3 (d jont 4(9 jonts(手pint6第 10期 黄 奎等:柔性关节臂式测量机的误差仿真分析 图 3 误差仿真流程图 Fig.3 Flowchartoferrorsimulation 精度的影响并不相同, 只有分析它们在确定位姿下的 影响才具有实际意义.在以下的仿真实例中, 将 Θ= [ 180°, 90°, 180°, 90°, 180°, 90°]作为确定的基本位姿. 图 4 各转角分别单独存在0.01°转角零位偏差时所产生的测量误差分布曲线.( a) 关节 1;(b) 关节 2;( c) 关节 3;( d) 关节 4; ( e) 关节 5;( f) 关节 6 Fig.4 Errorcurvesinfluencedbyeachrotaryangledeviationwhichisequalto0.01°:(a) joint1;( b) joint2;( c) joint3;( d) joint 4;(e) joint5;( f) joint6 进行仿真分析时, 仅设置一个运动学结构参数的误差, 其他运动学参数误差值设置为 0,然后逐次改变基本位 姿中的一个关节转角, 每个角度的步长都为 1°, 即可绘 制由 361个连接而成的误差分布曲线. 3.1 转角零位偏差对测量精度影响的仿真实验分析 转角零位偏差主要取决于光电编码器的装配精 度, 是影响测量精度最重要的因素之一.当关节转 角 1在 0 ～ 360°范围内变化, 而其余五个关节转角 保持在基本位姿中的数值不变 .当各关节转角分别 存在0.01°转角零位偏差时, 由此产生的测量误差分 布曲线如图 4(a)所示.当关节转角 2、3、4、5和 6分 别在 0 ～ 360°范围内变化, 其余前提条件与前述关 节转角 1的情况相同, 由此产生的测量误差分布曲 线则分别列于图 4中的 ( b) ～ ( f) . 为了分析各关节转角零位偏差对测量精度的 综合影响, 将图 4( a) ～ ( f)中因为关节转角 1存在 转角零位偏差 Δθ1 =0.01°所造成的测量误差取平 均值为 0.125 mm, 而其余各关节转角零位偏差分 别单独存在 0.01°所产生的测量误差取平均值列 于表 3. 由图 4及表 3可以看出相同的转角误差引起的 · 1349·