中文摘要：

"光电式数字化无导轨在线三坐标测量机"是国家中长期科学技术发展规划中"计量测试仪器发展方向、重点项目建议"之一。关节臂式柔性三坐标测量机具有结构简单、量程大、体积小、价格低廉、安装方便、易于操作、能够在现场在线使用、便携等优点，具有广泛应用前景。我国还没有这种测量机生产，国外生产的测量机也存在精度低的问题。本项目着重研究关节臂式柔性三坐标测量机的关键技术，包括理想的和有误差的关节臂式测量机的数学模型建立，减小臂的弯曲和热变形、臂的运动误差的方法，臂的弯曲和热变形检测和补偿技术，关节臂的运动误差检测和补偿技术，关节尺寸受到限制情况高精度测角方法、关节臂的实际参数精确标定方法，数据处理和误差补偿软件的开发，总体性能、精度评定和检测方法等。并通过这些研究为研制精度比国外现有测量机高、价格比其低、有自主知识产权的关节臂式柔性三坐标测量机做好技术准备。

结论摘要：

关节臂式坐标测量机是一种多自由度非笛卡尔式坐标测量系统，由于其体积小、重量轻、运动灵活、活动部分质量小、可以方便地在现场进行测量、价格较便宜，因此具有宽广的应用前景。本项目对关节臂式测量系统进行了整体结构设计。在数学模型的建立方面，创造性地提出了准球坐标系统的概念，简化了数学模型和参数及误差标定工作。提出了一整套标定关节臂式坐标测量机的各个参数的新方法，使得标定过程简单实用，参数分离容易实现。从运动学基本关系出发，分析了关节臂式坐标测量机的测量不确定度的产生原因。研究了关节臂式测量机的弯曲变形、热变形。在搭建实验系统上，进行了运动误差的测试和参数标定工作。依据数据采集功能需求，在测量机的关节处分别设置由角度传感器以及单片机组成的智能传感器单元，提出了一种内部基于RS485总线的分布式采集系统。完成了全部数据处理与误差补偿软件的开发。为了将研究成果迅速转化为生产力已与中国一航北京航空精密机械研究所（303所）签订协议，合作生产技术先进、具有创新和自主独立知识产权的关节臂测量机。首批样机将于2008年上半年问世。