一種可變臂的關節式坐標測量的制造方法
【專利摘要】本發明提供了一種可變臂的關節式坐標測量機，包括：基座、三段測量臂、轉動關節以及測頭，在所述基座上由所述三段測量臂串聯的六個所述轉動關節構成空間開鏈結構，該開鏈結構的末端是所述可變臂的關節式坐標測量機的測頭，所述可變臂關節式坐標測量機在全臂狀態下其六個所述轉動關節不鎖定，各關節可以繞其自身的軸線進行轉動，在變臂狀態下靠近基座的第1、2級關節固定不動，其余4個關節可自由活動。本發明提出的可變臂關節式測量機可以減少第一級臂和第一關節的兩個角度傳感器，這種結構大大提高了系統的測量精度。
【專利說明】一種可變臂的關節式坐標測量機
【技術領域】
[0001]本發明涉及關節式坐標測量機，具體涉及一種可變臂的關節式坐標測量機。
【背景技術】
[0002]關節式坐標測量機是一種多自由度非正交坐標式的三坐標測量機，通常具有6個自由度。它仿照人體關節結構，由三個測量臂和一個測頭通過六個(旋轉)關節串聯連接構成空間開鏈結構，從而以角度測量基準取代了長度測量基準。在使用測量機進行測量時，測頭坐標是測量機運動學參數與其六個關節角度的函數。與傳統的正交坐標系式三坐標測量機相比，它具有測量范圍大、方便靈活、 精度較高、機械結構簡單、環境適應性好等優點。但是另一方面其結構是一種串聯結構，其各項誤差是串聯式逐級傳遞到測量結果的，從而其精度難以得到保證。
[0003]因此，需要一種提高關節式坐標測量機的測量精度的方法。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種可變臂的關節式坐標測量機，包括:基座、三段測量臂、六個轉動關節以及測頭，在所述基座上由所述三段測量臂串聯的所述轉動關節構成空間開鏈結構，該開鏈結構的末端是測頭，所述可變臂關節式坐標測量機可實現變臂、全臂及兩者的組合使用，在全臂狀態下，其六個所述轉動關節不鎖定，各關節能夠繞其自身的軸線進行轉動，在變臂狀態下，靠近基座的第一和第二關節被固定而不能轉動，其余4個關節能夠繞其自身的軸線進行轉動，其中第一和第二關節能夠單獨鎖定，也可以同時鎖定。
[0005]所述可變臂的關節式坐標測量機設計時采用臂長比例優化模型對結構參數進行優化，優化目標是使I ΛΧΤ|，I ΔΥΤ|, I ΔΖΤ|均達到最小值，根據設計要求，存在以下的約束條件:
[0006]①已知關節式坐標測量機測量半徑、測頭長度1ζ，關節臂長度d3，d5的和為常數；
[0007]②為了避免測量空間出現測量“空腹”區域，要求&-φ+:2 _(,42 ;
[0008]③由于可變臂關節式坐標測量機在連桿連接處采用了雙關節一體結構，因此各個關節長度a2、a3、a5、a6為Omm, a4有一定長度。
[0009]所述臂長比例優化模型表示如下:
【權利要求】
1.一種可變臂的關節式坐標測量機，包括:基座、三段測量臂、六個轉動關節以及測頭，在所述基座上由所述三段測量臂串聯的所述轉動關節構成空間開鏈結構，該開鏈結構的末端是測頭，所述可變臂關節式坐標測量機可實現變臂、全臂及兩者的組合使用， 在全臂狀態下，其六個所述轉動關節不鎖定，各關節能夠繞其自身的軸線進行轉動， 在變臂狀態下，靠近基座的第一和第二關節被固定而不能轉動，其余4個關節能夠繞其自身的軸線進行轉動， 其中第一和第二關節能夠單獨鎖定，也可以同時鎖定。
2.根據權利要求1所述的可變臂的關節式坐標測量機，其中所述可變臂的關節式坐標測量機設計時采用臂長比例優化模型對結構參數進行優化，優化目標是使ΔΧΤ|, I ΔΥΤ|, I ΔΖΤ均達到最小值，根據設計要求，存在以下的約束條件: ①已知關節式坐標測量機測量半徑、測頭長度Iz，關節臂長度d3，d5的和為常數； ②為了避免測量空間出現測量“空腹”區域，要求
3.根據權利要求1所述的可變臂的關節式坐標測量機，其中靠近基座的第一和第二關節通過螺紋鎖定或氣動鎖定方式被固定。
4.根據權利要求1所述的可變臂的關節式坐標測量機，其中所述螺紋鎖定方式為:在第一、二關節的包在轉軸外側的軸套上，布置有鎖緊螺紋部件，通過鎖緊螺紋部件旋緊并向軸部突伸，抵靠在軸部，從而將軸套和軸部鎖定在一起。
5.根據權利要求1所述的可變臂的關節式坐標測量機，其中所述氣動鎖緊方式為:第一相對轉動件和第二相對轉動件通過第二轉動關節相連接，氣體彈簧一端連接到第二相對轉動件，另一端連接到第一相對轉動件上，氣體彈簧上布置有鎖緊手柄，能夠在任意位置鎖定第二轉動關節的兩個相對轉動件。
【文檔編號】G01B21/00GK103983221SQ201410108362
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年3月21日 優先權日:2014年3月21日
【發明者】祝連慶, 郭陽寬, 潘志康, 董明利, 婁小平 申請人:北京信息科技大學