基于区间层次分析法的三坐标测量机精度分配方法
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TH711

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国家自然科学基金(52175491)项目资助


Accuracy allocation method of coordinate measuring machine based on interval analytic hierarchy process
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    摘要:

    为了提高三坐标测量机(CMM)研发和整机精度设计水平,提出了一种基于区间层次分析法的 CMM 精度分配方法。 首先建立 CMM 准刚体模型;基于 CMM 目标精度和行程范围,利用套索算法(LASSO)和正交三角分解对准刚体模型进行全 参数、高精度求解,得到 CMM 的 21 项几何误差。 然后根据 CMM 结构和运动方式,划分 CMM 整机的精度层次结构;利用区 间层次分析法确定 CMM 关键零部件相对于几何误差的精度分配权重向量。 利用 CMM 21 项几何误差和精度分配权重向量 得到 CMM 关键零部件的精度分配结果。 结果表明,针对目标精度为(4. 5+L / 400) μm 的 CMM,利用精度分配方法组装的样 机精度达到(2. 7+L / 400) μm。 因此所提出的 CMM 精度分配方法能够更精确的对 CMM 关键零部件的精度选取提供依据, 提高整机精度,节约整机设计效率,降低研发成本。

    Abstract:

    To improve the development of coordinate measuring machine ( CMM) and the whole machine accuracy design level, a CMM accuracy assignment method based on interval hierarchical analysis is proposed. First, the CMM quasi-rigid body model is formulated. Based on CMM target accuracy and travel range, full-parameter, high-precision solution of the quasi-rigid body model using the least absolute shrinkage and selection operator ( LASSO) and orthogonal trigonometric decomposition, the 21 geometric errors of the CMM are achieved. Then, according to the CMM structure and movement, the accuracy hierarchy of the CMM whole machine is divided. The interval hierarchical analysis is used to determine the accuracy assignment weight vector of CMM critical parts relative to geometric errors. The accuracy assignment results of CMM key components are obtained by using the CMM with the 21 geometric errors and the accuracy assignment weight vector. The results show that, for a CMM with a target accuracy of (4. 5+L / 400) μm, the prototype assembled using the proposed accuracy allocation method achieves an accuracy of (2. 7+L / 400) μm. Therefore, the proposed CMM accuracy allocation method can provide a more accurate basis for the accuracy selection of key CMM components. The accuracy of the whole machine is improved, the efficiency of the whole machine design is saved, and the research and development cost are reduced.

    参考文献
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    引证文献
引用本文

陈洪芳,高 毅,王帼媛,孙梦阳,石照耀.基于区间层次分析法的三坐标测量机精度分配方法[J].仪器仪表学报,2023,44(4):163-171

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  • 在线发布日期: 2023-07-12
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