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智能关节坐标测量机简介

发布时间:2016-11-17 阅读:0次

刘喜平

(九江精密测试技术研究所 332000)

 
1 概述
 
    智能关节坐标测量机又称“柔性三坐标测量臂”或“便携式三坐标测量机”(Portable CMM,或PCMM),是二十世纪八十年代末发展起来的一种三维测量手段。近年来,随着精度和稳定性的提高,关节坐标测量机的应用得到快速发展。
 
    与传统的台式、桥式和龙门式等全移动副三坐标测量机相比,智能关节坐标测量机是一种全新的技术密集、经济适用的三坐标测量设备,它采用开链全转动副结构、彻底摒弃了传统三坐标测量机的平台和导轨,使得产品重量和体积大幅度减小,产品价格将大幅度降低,使用便捷性和对使用环境的要求大为改善,轻便简捷,物美价廉。而且可使三坐标测量机走出实验室,进入车间和现场。
 
    九江精密测试技术研究所生产的ZGC型便携式坐标测量机是一种新型精密测量仪器,主要用于对产品及零部件形体几何参数测量。并广泛应用于汽车生产线、飞机维修、船舶制造、机车生产、模具制造等领域。
 
2 原理组成
 
2.1测量原理
 
    测量机由三根刚体臂、六个活动关节和一个测头组成。三根臂相互连接,其中一个为固定臂,它安装在任意基座上,以支撑测量机所有部件,另外两个活动臂可运动于空间任意位置,以适应测量需要,其中一个为中间臂,一个为末端臂并在此尾端安装测头。第一根固定臂与第二根中间臂之间、第二根与第三根末端臂之间、第三根与接触测头之间均为关节式连接,可作空间回转,而每个活动关节装有相互垂直的回转角传感器,可测量各个臂和测头在空间的位置。每个关节的回转中心和相应的活动臂构成一个极坐标系统,回转角即极角由传感器测量,而活动臂两端关节回转中心距离为极坐标的极径长度,可见该测量系统是由三个串连的极坐标系统组成,当测头与被测件接触时,测量系统可给出测头在空间的三维位置信息,测头与被测件在不同部位接触时,根据所建立的测量数学模型,由计算机给出被测参数实际值。该测量机的机械结构与机器人手臂有显而易见的相似性,因此,借助在机器人操作手中成熟运用的Denavit-Hartenberg方法建立测量机的测量模型。
 

2.2 仪器组成

    整个仪器主要由以下几部分构成:主机、电路、计算机、软件及附件。ZGC型智能关节坐标测量机主机主体材料采用碳纤维,该材料具有重量轻、强度高、变形小的特点,主要起支撑作用;各关节是由精密制造的回转轴系构成,每个关节安装有角度编码器;数据采集电路固定在仪器底座空间部分,完成角度编码器的信号采集并处理;数据处理模块通过USB接口与上位机软件进行通讯。采样开关完成对信号的触发。
 
3 产品规格
 
3.1 技术指标说明
 
测量范围:关节臂展开绕主轴旋转一周,测头轨迹形成圆的直径,一般用Φm表示。
 
空间精度:在测量范围内,多次测量具有标准长度检定值的标准件的长度。标准件放置在不同的位置,进行多次测量。长度精度值即为实际测量长度和理论长度值之间的标准偏差。
 
单点重复性:标准锥窝放置于设备前方,从多个方向测量标准锥窝,计算出点的偏差以及每个点到标准锥窝平均中心的标准偏差。
 
3.2 技术参数
 
测量机的各种技术参数及使用要求现归纳如下
 

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