中文摘要：

针对传统坐标测量技术和关节臂测量技术的技术局限，提出研究一种基于3-PSS并联机构原理的坐标测量系统，只需要一只线性位移传感器、一条精密导轨即可实现三维空间精密测量。在误差建模的基础上，研究球铰链间隙所呈现出的空间随机误差特征，该误差普遍存在于并联机构的应用当中制约着精度。通过理论分析和实验测试，全面揭示并联机构中多铰链组合使用时，误差平均效应的内在机制和数学证明。以样机为载体，探索并联机构在高精度场合应用时的精度标定问题，抓住两个关键点标定方程设计和测量比对方案制订，以实现误差补偿，保障和提高系统精度。通过本项目的研究将能推动并联机构精度理论的发展，丰富坐标测试技术、为机械零部件误差精密测量提供新的技术手段。

结论摘要：

针对国内外并联坐标测量技术的热点问题和技术局限，基于3-PUU构型研究了一种新型的坐标测量机，该测试系统只需要一只线性位移传感器、三个读数头、一条精密导轨即可实现空间三维坐标测量，测试原理和测试方法具有创新性。在成功研发新样机的同时，针对并联机构的相关理论问题开展深入的研究，并提出了一些具有一定共性技术特征的解决方案和手段。在理论问题中主要解决了三个问题，揭示了并联机构具有平均效应背后的数学依据，研究发现不仅并联机构杆长及相关结构参数误差具有平均效应，滑块运动直线度误差之间也具有误差平均效应，当各部分误差通过杆系共同作用在动平台时表现出显著的误差平均效应，这种效应从解析式的测量模型和误差模型中可以清晰地观察到，也得到实验数据的验证。其次通过并联测量机全误差模型的构建，系统地得出影响测量精度的主要因素，并针对这些大的误差源分别提出修正或补偿的办法，实验结果表明，所提出的方法简单有效，这为并联机构的标定提供了新的思路和技术。通过对大量样机实验测试数据的分析，主要误差源有三个，杆长误差、铰链误差和滑块运动误差。其中铰链误差由于其表现为一定程度的随机性比较难修正或消除，国内外通常将其折算为杆长误差来处理，缺乏对其随机性的关注。实验研究发现，在通常情况下，球铰链的间隙误差在载荷一定的情况下它与X-Y两轴上的回转角度相关，基本服从二维瑞利分布，这为如何消除球铰链间隙误差提供了理论基础。将滑块运动误差分为角运动误差和直线度运动误差分别展开讨论，深入研究了阿贝误差在并联机构中呈现的新特点以及滑块运动误差对动平台位姿的影响，并给出了相应的误差传递模型，这对于提高并联机构的运动精度和并联测量机的测量精度具有一定的普适价值。另外运用并联机构的理论及技术从全新的视角对滑块运动误差开展研究，这有别于传统空间6自由度分析方法。项目申请书中的研究内容已全部完成，部分研究成果具有一定的创新且有普适的价值，已发表在国内外期刊上，相关的研究仍在挖掘和努力之中，新样机已研制完成且功能完备，样机的部分精度指标与申请书中所提出的指标仍有一定的差距，正在努力改进之中。