关节式坐标测量机具有携带方便、操作简单、制造成本低、易于现场使用等特点,在几何量检测领域具有广泛的应用。但受制于其串联开链式结构,关节式坐标测量机的测量精度比正交式坐标测量机低。运动学标定是提高其测量精度的有效手段。论文针对关节式坐标测量机的标定问题展开研究工作,主要研究内容包括:(1)构建关节式坐标测量机数学模型。构建关节式坐标测量机运动学模型,并通过仿真验证所建模型的正确性。分析关节式坐标测量机误差源,明确各类误差源与运动学参数的关系。构建解析误差模型和位置误差模型,并通过数值仿真验证解析误差模型和位置误差模型的等价性和位置误差模型的正确性。(2)分析关节式坐标测量机运动学参数误差对其测量误差的影响规律。采用牛顿法求解关节式坐标测量机单点测量情况下的运动学逆解。构建单个运动学参数误差造成的测头误差散点图,从而剖析运动学参数误差对测量机测量误差的影响规律。分析关节式坐标测量机测量空间的分布特性,并以此规划测点位置。分析多测量点情况下测头误差的分布规律与特性,优选测量区域和测量姿态,用于指导关节式坐标测量机的操作使用。(3)研究关节式坐标测量机自标定方法。为解决差分进化算法中搜索能力和收敛速度之间的矛盾,提出一种基于差分进化-单纯形算法的多点自标定方法。在差分进化算法搜索过程中加入单纯形算子与早熟判断环节,实现其收敛速度和搜索能力的同步提升。引入观测性指数评价测量姿态的优劣,通过标定仿真研究测量姿态数量和测量点数量对标定效果的影响。(4)自标定方法实验验证。对单点自标定法和多点自标定法进行对比实验。实验结果表明,所提出的多点自标定方法更具优越性,通过实验证明观测性指数用于评价测量姿态继而指导关节式坐标测量机标定的可行性。