仪器仪表学报

作者：梁健，封善斋，甄明吉，宫鹏飞，吴斌

单位：梁健,天津大学精密测试技术及仪器全国重点实验室天津300072,liangjian@tju.edu.cn,封善斋,海克斯康制造智能技术（青岛）有限公司青岛266000,,甄明吉,海克斯康制造智能技术（青岛）有限公司青岛266000,,宫鹏飞,海克斯康制造智能技术（青岛）有限公司青岛266000,,吴斌,天津大学精密测试技术及仪器全国重点实验室天津300072,wubin@tju.edu.cn,

关键词：三坐标测量机;误差补偿;几何误差;非几何误差;神经网络

基金：山东省重点研发计划项目(2023CXGC010209)资助

三坐标测量机作为精密测量与高端制造领域的核心设备，其测量精度受到几何误差和非几何误差的制约。传统基于激光干涉仪的误差补偿方法存在效率低下及补偿模型不完善的问题，难以满足日益提升的测量精度需求。针对上述挑战，提出了一种结合几何误差模型与神经网络的综合误差补偿方法，实现对复杂误差的高效精准补偿。针对几何误差，基于刚体运动学构建误差模型，并采用自适应差分演化算法实现高精度的误差参数辨识；针对非几何误差，设计了一种基于邻域误差特征的新型神经网络，利用多头自注意力机制深入捕捉邻域测量空间中的误差分布特性，相较于传统仅以目标点位置为输入的网络方法显著提升了预测效果。实验结果表明，采用所提方法补偿后，标称精度为2.8+L/400μm的三坐标测量机最大探测误差降至0.35μm，长度测量误差为0.5+L/400μm，较原厂标称数据有明显提升，充分验证了其适用性和实用价值。此外，与传统误差补偿方法相比，所提方法在几何误差和非几何误差上均展现了显著优势，实现了高鲁棒性，高效且准确的全面误差补偿。该方法为三坐标测量机等精密测量设备的误差控制与性能优化提供了切实可行的新途径，具有重要的工程推广意义和广阔的应用前景。

来源：2025年第7期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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