[發明專利]關節式坐標測量機的實時主動力矩補償型平衡方法

有效

• 申請號: 201911194429.8
• 申請日: 2019-11-28
• 公開（公告）號: CN110940301B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 王文;梁倩倩;許自鎳;徐建軒;翁一新
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G01B21/00
• 分類號: G01B21/00;G01M1/16
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 黃前澤

1.關節式坐標測量機的實時主動力矩補償型平衡方法，其特征在于：該方法具體如下：

步驟一、在關節臂式坐標測量機的擺動關節一處設置實時主動力矩補償型平衡裝置；所述的擺動關節一包括轉軸主軸、主軸軸套、關節上軸套和關節下軸套；所述的轉軸主軸與關節上軸套內壁通過螺紋連接；所述的主軸軸套與轉軸主軸構成轉動副，且主軸軸套與關節下軸套通過螺紋連接；所述的實時主動力矩補償型平衡裝置包括聯軸器二、電機和扭矩傳感器；所述扭矩傳感器的一端與轉軸主軸通過聯軸器一連接，另一端與電機的輸出軸通過聯軸器二連接，電機的底座固定在關節下軸套上；然后，將扭矩傳感器的信號線與扭矩傳感器信號采集器連接，將用于檢測轉軸主軸轉角的圓光柵角度編碼器的信號線與圓光柵角度編碼器采集卡連接，電機的控制線與電機控制器連接，扭矩傳感器信號采集器、圓光柵角度編碼器采集卡和電機控制器均與計算機連接；

所述的關節臂式坐標測量機包括基座、回轉關節一、擺動關節一和測量臂組件；所述的測量臂組件包括回轉關節二、擺動關節二、回轉關節三、擺動關節三和測頭；關節下軸套與基座通過回轉關節一連接，關節上軸套與測量臂一的一端固定連接，測量臂一的另一端與擺動關節二通過回轉關節二連接；測量臂二的一端與擺動關節二固定，另一端與擺動關節三的擺動關節三下軸套通過回轉關節三連接；測頭與擺動關節三的擺動關節三上軸套固定；擺動關節三的擺動關節三下軸套與擺動關節三上軸套構成轉動副；

步驟二、計算機設置最小扭矩反應值；計算機根據測量時圓光柵角度編碼器輸出的角度信息，結合轉動力矩計算公式計算出測量臂組件在當前位置對擺動關節一的旋轉中心產生的理論扭矩值；同時，扭矩傳感器信號采集器采集的扭矩傳感器扭矩信號輸出給計算機，若計算機判別出擺動關節一產生的扭矩小于最小扭矩反應值，則控制電機不輸出轉動力矩；若計算機判別出擺動關節一產生的扭矩大于或等于最小扭矩反應值，且小于或等于測量臂組件在當前位置對擺動關節一的旋轉中心產生的理論扭矩值，則控制電機輸出與扭矩傳感器扭矩值相等的轉動力矩，與測量臂組件在當前位置對擺動關節一的旋轉中心產生的扭矩相抵消，從而實現當前位置測量臂組件的平衡；若計算機判別出擺動關節一產生的扭矩超過當前位置的理論扭矩值，則控制電機輸出與理論扭矩值相等的轉動力矩；

測量臂組件的重力對擺動關節一的旋轉中心產生的轉動力矩計算公式如下：

M＝G·L·cosθ (1)

式(1)中，θ為圓光柵角度編碼器輸出的角度，設定測量臂組件豎直放置時θ＝90°；

測量臂組件的重力G為：

G＝m·g (2)

式(2)中，m為測量臂組件的總質量，g為重力加速度；

測量臂組件質心與擺動關節一旋轉中心的距離L為：

其中，擺動關節一的旋轉中心坐標為(x₀,y₀,z₀)；測量臂組件的質心坐標為(x₁,y₁,z₁)。

2.根據權利要求1所述的關節式坐標測量機的實時主動力矩補償型平衡方法，其特征在于：所述扭矩傳感器的信號線、圓光柵角度編碼器的信號線均由關節上軸套上開設的孔引出關節上軸套外，或均由關節下軸套上開設的孔引出關節下軸套外。

3.根據權利要求1所述的關節式坐標測量機的實時主動力矩補償型平衡方法，其特征在于：所述的擺動關節一還包括軸承一、軸承內軸套、軸承外軸套、軸承二、軸承外擋圈和軸承內擋圈；主軸軸套通過軸承一和軸承二支承在旋轉主軸上，軸承一的內圈和軸承二的內圈通過軸承內軸套軸向定位，軸承一的外圈和軸承二的外圈通過軸承外軸套軸向定位，軸承一的內圈和外圈遠離軸承內軸套的一端均由旋轉主軸的軸肩軸向定位，軸承二的外圈遠離軸承內軸套的一端由軸承外擋圈軸向定位，軸承二的內圈遠離軸承內軸套的一端由軸承內擋圈軸向定位；軸承外擋圈與主軸軸套通過螺紋連接，軸承內擋圈與轉軸主軸通過螺紋連接。

4.根據權利要求1所述的關節式坐標測量機的實時主動力矩補償型平衡方法，其特征在于：所述的扭矩傳感器為動態扭矩傳感器。