[實(shí)用新型]基于3-PSS機(jī)構(gòu)的坐標(biāo)測量機(jī)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020604136.0
• 申請日: 2010-11-12
• 公開（公告）號: CN201858964U
• 公開（公告）日: 2011-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡鵬浩;楊佳輝;何小輝
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)科教開發(fā)部
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 何梅生

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及應(yīng)用于汽車、航空、航天、船舶、機(jī)床等以機(jī)械精密制造中的測量機(jī)，更具體地說是一種機(jī)械零部件空間三維尺寸和形貌的精密檢測機(jī)械。

背景技術(shù)

三坐標(biāo)測量機(jī)已廣泛應(yīng)用于三維復(fù)雜零件的尺寸、形狀和相互位置的高精度測量，以及實(shí)物模型數(shù)字化和在線質(zhì)量控制等領(lǐng)域。目前常用三坐標(biāo)測量機(jī)主要包括兩種類型，即笛卡兒坐標(biāo)系坐標(biāo)測量機(jī)和球面坐標(biāo)系測量機(jī)，也稱柔性關(guān)節(jié)臂三坐標(biāo)測量機(jī)。此外德國ZEISS公司還推出唯一一款的柱面坐標(biāo)測量機(jī)(也稱平行關(guān)節(jié)三坐標(biāo)測量機(jī))。傳統(tǒng)的笛卡兒坐標(biāo)測量機(jī)通用性強(qiáng)、測量范圍大、精度高、效率高、性能好、能與柔性制造系統(tǒng)相連接，有“測量中心”之稱，但該儀器不便攜帶，且被測工件尺寸必須小于測量機(jī)的測量空間，價(jià)格也十分昂貴。柔性關(guān)節(jié)臂三坐標(biāo)測量機(jī)雖然是一種便攜式坐標(biāo)測量系統(tǒng)，部分地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)測量機(jī)的不足和缺陷，但其結(jié)構(gòu)本質(zhì)上類似于串聯(lián)機(jī)器人、具有多個(gè)關(guān)節(jié)臂，不可避免地存在較大的傳遞性的累積誤差，為了保證測量精度，必須嚴(yán)格控制軸系回轉(zhuǎn)精度和選擇高精度角度編碼器，因此導(dǎo)致加工難度大、制造成本高，同時(shí)，采用串聯(lián)結(jié)構(gòu)后系統(tǒng)剛度比較差，整體上表現(xiàn)為系統(tǒng)精度難以控制，在測量空間上表現(xiàn)出精度的不均勻性。

并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有剛度好、運(yùn)動(dòng)慣量輕、天然的誤差平均效應(yīng)等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，在并聯(lián)機(jī)器人、并聯(lián)機(jī)床和MEMS執(zhí)行器件上已得到非常成熟的應(yīng)用，但是在坐標(biāo)測量領(lǐng)域，并聯(lián)機(jī)構(gòu)還沒有得到很好的應(yīng)用。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種剛度高、結(jié)構(gòu)簡單、加工裝配性好、成本低的基于3-PSS機(jī)構(gòu)的坐標(biāo)測量機(jī)，以實(shí)現(xiàn)對零件快速和精確的三維空間尺寸、形狀和相互位置的測量。

本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

本實(shí)用新型基于3-PSS機(jī)構(gòu)的坐標(biāo)測量機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：

設(shè)置三對移動(dòng)副-球鉸-球鉸的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，所述并聯(lián)機(jī)構(gòu)是在平行設(shè)置的一對滾珠導(dǎo)軌上獨(dú)立設(shè)置三個(gè)運(yùn)動(dòng)滑塊，三個(gè)運(yùn)動(dòng)滑塊分別可沿滾珠導(dǎo)軌自由滑動(dòng)；所述三個(gè)運(yùn)動(dòng)滑塊分別通過一端萬向節(jié)與三對聯(lián)桿的一端相連，三對聯(lián)桿的另一端分別通過另一端萬向節(jié)與測量動(dòng)平臺共同相連，在所述測量動(dòng)平臺的下平面上安裝測頭；

三個(gè)指示光柵分別固連在三個(gè)運(yùn)動(dòng)滑塊上，一根標(biāo)尺光柵與一對滾珠導(dǎo)軌平行設(shè)置并共同安裝在導(dǎo)軌橫梁的導(dǎo)軌安裝面上；所述導(dǎo)軌橫梁呈懸置固連在一對支架上；

測量工作平臺為一可調(diào)整為與滾珠導(dǎo)軌平行的平板。

本實(shí)用新型基于3-PSS機(jī)構(gòu)的坐標(biāo)測量機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于：

所述測頭采用觸發(fā)式觸頭。

所述一端萬向節(jié)和另一端萬向節(jié)均采用十字萬向節(jié)。

所述導(dǎo)軌底座橫梁上的導(dǎo)軌安裝面呈向斜上方45°傾斜。

本實(shí)用新型采用手動(dòng)測量，三個(gè)運(yùn)動(dòng)滑塊為被動(dòng)構(gòu)件，操作人員牽引測量動(dòng)平臺和測頭運(yùn)動(dòng)，三個(gè)運(yùn)動(dòng)滑塊隨動(dòng)。當(dāng)測頭靠近工件上不同的測量位置時(shí)，測量力達(dá)到設(shè)定值則測頭發(fā)出觸發(fā)信號，由配套設(shè)置的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)同步采集位于運(yùn)動(dòng)滑塊上三個(gè)光柵讀數(shù)頭的水平坐標(biāo)x_i，依據(jù)三個(gè)水平坐標(biāo)值(x₁x₂x₃)通過數(shù)學(xué)模型計(jì)算出測頭的空間三維坐標(biāo)(x，y，z)。

本實(shí)用新型測量模型簡單，影響測量精度的誤差因素少，且X水平方向可根據(jù)測量需要接長。本實(shí)用新型誤差源主要包括：滾珠導(dǎo)軌的直線度誤差、光柵讀數(shù)誤差、各并聯(lián)桿件和萬向節(jié)加工與裝配誤差等，這些誤差通過標(biāo)定和高精度測試是可以減小甚至消除，極大地有利于提高測量精度。

本實(shí)用新型有效地體現(xiàn)了并聯(lián)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，比如測頭運(yùn)動(dòng)中慣量輕、系統(tǒng)剛度大、桿件變形小、測頭空間位姿靈活等，并聯(lián)結(jié)構(gòu)的誤差平均效應(yīng)使得并聯(lián)結(jié)構(gòu)中構(gòu)件誤差可互相抵消、補(bǔ)償。