传统的坐标测量机大都基于一种几何坐标系,如笛卡儿坐标系,柱坐标系等。随着科学技术和现代制造业的发展,这些测量机不能满足全部需求。非正交系坐标测量机将机器人技术与坐标测量技术相结合,具有高的灵活性,为坐标测量机的发展和应用开辟了新的领域,成为坐标测量机的一种发展趋势。 本文设计研制了一种新型的非正交系非接触式坐标测量机,实现了回转曲面三维形貌的非接触高精度测量。本文对此测量机的系统结构、测量方法、运动学、测量系统标定、误差分析与补偿、表面缺陷非接触测量、测量机控制系统、测量机软件等相关问题进行了理论和实践研究,解决了实际应用中遇到的瓶颈问题,促进了非正交系坐标测量机的工程实际应用。 论文的主要工作和创新性研究包括以下几个方面: 1)提出了一种新型的非正交系坐标测量机的模型,实现了回转体内外表面宏观几何尺寸与微观表面缺陷的三维高精度非接触测量。测量系统中,提出了回转曲面表面缺陷的复合式测量方法,将一维激光测头的点扫描与二维视像测头的面扫描相结合,既具有高的测量精度,又提高了测量效率;采用了特殊的传动机构与测量方法,实现了测量关节的大扭矩输出与高精度测量。 2)对测量系统进行了运动学仿真分析,给出了末端执行器位姿解析式和运动