音波式三次元數位儀之精度校準及其應用

Abstract

近年來產業界對於三次元量測儀的使用日漸普遍，音波式數位儀即是非傳統機械式量 測的一種開發，其優點為使用簡便，對於使用環境與待測特的限制較少，量測較迅速 ，相對地較經濟，適用的量測範圍較廣，然其精準性在校正前仍未理想；無庸諱言， 量測精準性在使用價值上影響甚巨，因此，對於三次元數位儀之精準度校正與改進， 則是本研究的重點所在。 Nevelson,M.S.1973 年利用實驗的方法來求取誤差方程式。採用迴歸分析方法來探討 影響機器誤差的因素，並作誤差補償。 Mcintire,R.H.1977 年，發展出一套方法來統計誤差的平均值。令機器人重覆移動至 某一點，記錄每次資料，直到足夠為止。再將收集到的資料平均，與規劃的位置比較 ，其偏差量可以表示該點的絕對準確度；並可表示出機器人在某一點位置的重覆性。 本文首先針對GP-8-3D 音波式數位儀構建操作時，造成測量值誤差的各種因素，設法 校正及控制。並在工作空間建立校正標準參考座標，利用本文發展的軟體來驅動控制 由精密滑軌，滾珠螺桿所組成的標準參考座標軸進行量測，來擷取參考標準座標點下 ，音波式數位儀所量測到的座標點，經由大量量測資料搜集與系統化的整理，藉以分 析誤差變動情形，來探討影響量測的誤差變因。並設法找出修正誤差變因的法則。 並從量測所得的各座標點值以最小平方差法(Least-Square error method) 理論來做 一階，二階，三階，四階迴歸分析，且評估平面，立體誤差補償參數效果，來選定三 階立體誤差補償參數為誤差補償參數。從誤差補償結果，可以知道在音波式數位儀的 校準上有顯著的成效。 最後以此數位儀點繪模型，配合電腦程式及SURFCAM 軟體為工具，將產生的NC碼傳送 到銑床進行實際加工與製造，以驗證校正的成果，同時也驗證設計模型建立的前處理 與CAD/CAM 整合的實用性，相信本文成果，對於CAD/CAM 與工業自動化領域的應用， 將有很大的助益。