密珠轴系在关节臂测量仪中的应用

　　概述

　　在生产与科学研究中使用的坐标测量机，绝大部分是以正交坐标系为基础的。但随着生产与科学的发展，出现越来越多的场合要求采用非正交系坐标测量系统。在航空航天、汽车、造船、家具、重型设备、工装工具、医疗系统、金属加工等行业中，大型工程项目的相对位置测量，不可能将这些机器搬到三坐标测量机上进行测量。比较现实的方法，是在工程现场构筑起一定的坐标系统。如果构筑直角坐标系统，其测量空间必须要涵盖整个设备，这在工程制造中是不太现实也是没有必要的。比较方便的办法是将角度测量与距离测量相结合，在非正交坐标系中进行测量，便携式关节臂测量仪系统正是这样一种检测设备。其次是对于一些空间狭小的内部尺寸测量，如飞机驾驶室内部尺寸的测量，正交测量系统很难进入到内部空间，便携式关节臂测量仪的国内市场全部被国外厂家，为了打破国外厂家的市场垄断，解决国际工关键装备的供应安全，开发了便携式关节臂测量仪。行程范围: SR=1200mm，功能上能够有效完成特殊要求零件的测量工件和复杂形状可自由曲面的扫描。

　　1 关节臂测量仪工作原理

　　关节臂式坐标测量机是一种非正交系坐标测量机。它仿照人体关节结构，以角度基准取代长度基准，将若干杆件和一个测头通过旋转关节串联连接，一端固定，另一端( 测头) 可在空间自由运动，构成了一个球形测量空间。该关节臂测量仪系统由 1 个底座、3 段关节臂和5 个旋转轴组成( 图 1) 。第 1 对关节臂和底座之间采用弹簧平衡机构以增加操作的方便性; 该测量仪器测头为硬测头或触发测头，测头可在人手牵引下到达测量范内的任何指定位置进行测量。每个旋转轴均配有编码器实现角度测量; 数据转换由安装在固定臂内的硬件系统实现和输出。图 2 为便携式关节壁测量仪机械结构示意图。图3 为硬件系统方案框图。

　　在关节臂测量仪系统研制中，主要包括以下内容( 图 4 为关节壁测量仪系统分布图) :

　　———关节臂系统总体外观设计;

　　———关节臂中的高精密旋转轴系;

　　———微型高精密的导电滑环组;

　　———高强度轻质材料的伸展臂;

　　———提高操作灵活性的平衡机构;

　　———隐藏式导线传输系统( 通过局部关节导线组与导电滑环组配合来实现) ;

　　———关节臂测量仪系统数学模型的建立和误差补偿软件关节壁测量仪技术指标行程范围: SR= 1200mm

　　测量精度:

　　①长度测量的示值误差( E) : E = ( 35 + L/35) μmL 单位为: mm