六維運動量測系統研發｜國立清華大學博碩士論文庫

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研究生：	賴儒賢 Lai, Ju-Hsian
論文名稱：	六維運動量測系統研發 The Development of 6‐Degree Motion Measurement System (6D‐MMS)
指導教授：	雷衛台 Lei, Wei-Tai
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 動力機械工程學系 Department of Power Mechanical Engineering
論文出版年：	2010
畢業學年度：	98
語文別：	中文
論文頁數：	53
中文關鍵詞：	史都華平台機構、工具機量測系統、工具機運動誤差、雙球量測桿
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本實驗室所研發之獨特量具，六維運動量測系統(6-Degree Motion Measurement System)，是基於史都華平台(Steward Platform)機構構型的運動量測系統，此系統能進行刀具-工件座標系六維體積誤差量測，並維持量測座標系一致，且量測路徑規劃自由度高。
為提昇六維運動量測系統之量測精度，本研究改良雙球量測桿設計，運動重複性因而改進，並對現有系統進行設計分析，得到量測桿誤差源內容及成因，可廣泛歸納成二誤差因子：行程誤差及姿態誤差，本研究即就此分析結果，在量測系統中加入行程誤差、姿態誤差補償機制，有效壓制此二誤差對於系統的影響。
六維運動量測系統之起始手續在本研究中獲得簡化，關鍵為平台球穴重複性改良，藉由低熱脹材料使得平台球穴位置不因環境溫度變化而漂移，在此基礎上改進平台夾持方法及結構剛性，最後得到具有高重複性的平台系統。
本研究欲評估系統性能，規劃六維運動量測系統-光學尺系統、六維運動量測系統-3D雷射系統比對實驗，並建立量測方法、量測模型與數據處理方法，最後實際應用於現有六維運動量測系統，得到具體性能數值。

摘要    I
目錄    II
圖目錄    IV
表目錄    VI
符號表    VII
   簡介    1
   文獻回顧    2
1.    史都華平台機構    2
2.    六維運動量測系統    4
2.1.    系統原理    4
2.2.    起始方式-三邊量測法    4
2.3.    機構正轉換    5
2.4.    系統熱誤差    6
2.5.    系統應用    6
3.    機構誤差建模與校正    7
4.    研究目的    9
   雙球量測桿    10
1.    簡介    10
1.1.    桿體自重減輕    11
1.2.    量測桿剛性    11
1.3.    阿貝誤差迴避    11
1.4.    絕對桿長初始化    11
2.    第三代雙球量測桿設計    12
2.1.    設計概念    12
2.2.    設計結果    13
3.    幾何誤差模型    14
4.    熱誤差行為    15
4.1.    室溫模型    15
4.2.    光學編碼器的影響    16
4.2.1.    啟動時的溫昇行為    16
4.2.2.    靜態熱形變場    17
4.2.3.    動態熱行為    18
5.    量測桿剛性    19
6.    影響評估與改善方法    20
6.1.    量測桿運動誤差補償    20
6.2.    量測桿姿態誤差補償    22
6.3.    綜合評估    25
   上下平台    26
1.    簡介    26
1.1.    平台熱形變    27
1.2.    夾持方法    27
1.3.    平台結構剛性    28
2.    第二代平台設計    29
3.    平台球穴量測    32
3.1.    量測裝置    32
3.2.    數據處理    33
3.3.    起始方式    34
   實際精度驗證    35
1.    光學尺系統比對    35
1.1.    實驗規劃    35
1.2.    量測模型與數據處理    36
1.3.    轉換誤差影響評估    39
1.4.    比對結果    40
2.    3D雷射比對    43
2.1.    實驗規劃    43
2.2.    量測模型與數據處理    45
2.3.    比對結果    47
   結論    51
   參考文獻    52

                                

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