[發(fā)明專利]關節(jié)式坐標測量機的實時主動力矩補償型平衡方法

有效

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• 申請日: 2019-11-28
• 公開（公告）號: CN110940301B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發(fā)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

本發(fā)明公開了關節(jié)式坐標測量機的實時主動力矩補償型平衡方法。當前關節(jié)臂式坐標測量機平衡方法無法實現(xiàn)實時動態(tài)平衡。本發(fā)明在關節(jié)臂式坐標測量機的擺動關節(jié)一處設置實時主動力矩補償型平衡裝置；若計算機判別出擺動關節(jié)一產(chǎn)生的扭矩小于最小扭矩反應值，則控制電機不輸出轉(zhuǎn)動力矩；若計算機判別出擺動關節(jié)一產(chǎn)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(jié)一的旋轉(zhuǎn)中心產(chǎn)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(zhuǎn)動力矩；若計算機判別出擺動關節(jié)一產(chǎn)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(zhuǎn)動力矩。本發(fā)明實現(xiàn)了測量臂的實時動態(tài)平衡，減輕操作者操作負重。

技術領域

本發(fā)明涉及關節(jié)臂式坐標測量機，具體涉及一種關節(jié)式坐標測量機的實時主動力矩補償型平衡方法。

背景技術

關節(jié)臂式坐標測量機是一種便攜式測量裝置，主要依靠操作者手動牽引測量。操作者手握測量臂進行測量時，測頭和測量臂的重量都由操作者負擔，且測量臂位姿不斷變化，導致產(chǎn)生的重力矩也隨之改變，大大降低了操作的靈活性。因此，設計一種能夠有效克服測量臂自身重量，提高操作效率的動態(tài)平衡方法是必不可少的。

當前關節(jié)臂式坐標測量機中常見的平衡方法有重力力矩平衡方法，彈簧平衡方法，氣壓平衡方法等。但上述平衡方法的裝置存在加工復雜等缺點，且無法實現(xiàn)在測量過程中測量臂的實時動態(tài)平衡。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的不足，提出一種關節(jié)式坐標測量機的實時主動力矩補償型平衡方法，使得測量臂測量時能夠?qū)崿F(xiàn)實時動態(tài)的平衡，減輕操作者操作負重。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：

本發(fā)明具體如下：

步驟一、在關節(jié)臂式坐標測量機的擺動關節(jié)一處設置實時主動力矩補償型平衡裝置；所述的擺動關節(jié)一包括轉(zhuǎn)軸主軸、主軸軸套、關節(jié)上軸套和關節(jié)下軸套；所述的轉(zhuǎn)軸主軸與關節(jié)上軸套內(nèi)壁通過螺紋連接；所述的主軸軸套與轉(zhuǎn)軸主軸構成轉(zhuǎn)動副，且主軸軸套與關節(jié)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(lián)軸器二、電機和扭矩傳感器；所述扭矩傳感器的一端與轉(zhuǎn)軸主軸通過聯(lián)軸器一連接，另一端與電機的輸出軸通過聯(lián)軸器二連接，電機的底座固定在關節(jié)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(zhuǎn)軸主軸轉(zhuǎn)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(jié)臂式坐標測量機包括基座、回轉(zhuǎn)關節(jié)一、擺動關節(jié)一和測量臂組件；所述的測量臂組件包括回轉(zhuǎn)關節(jié)二、擺動關節(jié)二、回轉(zhuǎn)關節(jié)三、擺動關節(jié)三和測頭；關節(jié)下軸套與基座通過回轉(zhuǎn)關節(jié)一連接，關節(jié)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(jié)二通過回轉(zhuǎn)關節(jié)二連接；測量臂二的一端與擺動關節(jié)二固定，另一端與擺動關節(jié)三的擺動關節(jié)三下軸套通過回轉(zhuǎn)關節(jié)三連接；測頭與擺動關節(jié)三的擺動關節(jié)三上軸套固定；擺動關節(jié)三的擺動關節(jié)三下軸套與擺動關節(jié)三上軸套構成轉(zhuǎn)動副。

步驟二、計算機設置最小扭矩反應值；計算機根據(jù)測量時圓光柵角度編碼器輸出的角度信息，結合轉(zhuǎn)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(jié)一的旋轉(zhuǎn)中心產(chǎn)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(jié)一產(chǎn)生的扭矩小于最小扭矩反應值，則控制電機不輸出轉(zhuǎn)動力矩；若計算機判別出擺動關節(jié)一產(chǎn)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(jié)一的旋轉(zhuǎn)中心產(chǎn)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(zhuǎn)動力矩，與測量臂組件在當前位置對擺動關節(jié)一的旋轉(zhuǎn)中心產(chǎn)生的扭矩相抵消，從而實現(xiàn)當前位置測量臂組件的平衡；若計算機判別出擺動關節(jié)一產(chǎn)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(zhuǎn)動力矩。

測量臂組件的重力對擺動關節(jié)一的旋轉(zhuǎn)中心產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動力矩計算公式如下：

M＝G·L·cosθ (1)