課程設(shè)計(jì)--六自由度多關(guān)節(jié)坐標(biāo)測(cè)量?jī)x機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧
2025-05-18 07:39 本頁(yè)面
【正文】 ???????????????? 16 扭簧的選擇 ??????????????????????? 16 4 結(jié)構(gòu)工藝及技術(shù)要求 ???????????????????? 18 裝配要求 ????????????????????? ??? 18 加工工藝要求 ?????????????????????? 19 5 總結(jié) ?????????????????????????? 19 6 參考文獻(xiàn) ????????????????????????? 20 5 坐標(biāo)測(cè)量需求 坐標(biāo)測(cè)量技術(shù) 是隨著數(shù)控加工技術(shù)的興起而發(fā)展起來(lái)的一種新型 “ 模型化 測(cè)量技術(shù) ” 。 在 二十世紀(jì) 五十年代中期，隨著 電子技術(shù) 的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)，一種高精度、高效率和高柔性的機(jī)械數(shù)控加工設(shè)備被研制和生產(chǎn)出來(lái)，并受到機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)者的廣泛注意 ，很快在許多機(jī)械制造領(lǐng)域得 到應(yīng)用。同時(shí)，由于生產(chǎn)效率和加工工藝的提高， 對(duì)測(cè)量技術(shù)提出了 更高要求， 而傳統(tǒng)的 “ 比較 式” 測(cè)量技術(shù) 無(wú)法滿足這一要求。 于是在 1959年， 以研制并生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床為主的 英國(guó) Ferranti 公司 首先提出了“ 坐標(biāo)測(cè)量 ” 這一概念 ，并在同年夏季法國(guó)巴黎召開(kāi)的國(guó)際機(jī)床博覽會(huì)上展出了世界上第一臺(tái)測(cè)頭可數(shù)字化移動(dòng)的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，這在世界幾何量測(cè)量領(lǐng)域引起了巨大的震動(dòng)。從此以后的五十年里， 坐標(biāo)測(cè)量機(jī) 及其技術(shù)也取得了日新月異的飛速發(fā)展。 以德國(guó)的 Carl Zaiss 公司、 美國(guó)的 Brown ＆ Sharp公司和 Shefffied 公司 、 意大利 DEA 公司等為代表的五十多家公司不斷推出新產(chǎn)品， 在測(cè)量精度 、 機(jī)械結(jié)構(gòu)形式 、 軟件功能 、 測(cè)量效率和柔性 等方面取得了質(zhì)的飛躍。 目前 ， 現(xiàn)代三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x 已發(fā)展為一種集機(jī)械、 光學(xué) 、數(shù)控技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù) 為一體的大型精密智能化測(cè)量?jī)x， 成為 航天、 航空 、船舶 、 汽車等工業(yè)領(lǐng)域 中檢測(cè)和質(zhì)量控制中不可缺少的大型萬(wàn)能測(cè)量裝備，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)零 、 部件的 幾何尺寸以及相互位置的高精度測(cè)量。 坐標(biāo)測(cè)量?jī)x特點(diǎn) 傳統(tǒng)的 三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x主要 由 三個(gè)相互垂直的導(dǎo)軌（ 構(gòu)成一個(gè) 笛卡爾坐標(biāo)系） 、 支撐系統(tǒng)、 測(cè)頭 、長(zhǎng)光柵傳感器、數(shù)控系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)等組成 。在結(jié)構(gòu)上， 根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域 對(duì)它的測(cè)量范圍、 精度 、 成本和效率的不同要求 ，對(duì)三個(gè)導(dǎo)軌的放置位置產(chǎn)生不同的配置方式，目前 常見(jiàn) 的 結(jié)構(gòu)形式有移動(dòng)橋式、懸壁式等。 三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x 的主要特點(diǎn) 如下 ： （ 1） 直線型導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)； 6 （ 2） 長(zhǎng)度測(cè)量基準(zhǔn)：大部分都采用長(zhǎng)光柵測(cè)量系統(tǒng)作為 X、 Y、Z軸的方向上的長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)； （ 3） 測(cè)量精度高：不確定度可達(dá)到 m? 級(jí)； （ 4） 測(cè)量范圍手直線導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)限制； （ 5） 體積大、笨重、不靈活、不便于移動(dòng)。 目前， 世界上 各種結(jié)構(gòu)式的便攜式坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備如雨后春筍般的發(fā)展起來(lái)。其中 ， 美國(guó) FARO 公司研制開(kāi)發(fā)的 一種稱為“ SpaceArm” 的 坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備 ， 在 汽車、飛機(jī)、 航天等 領(lǐng)域 得到廣泛應(yīng)用。 FARO 公司 的典型產(chǎn)品如圖 1所示 。 圖 1 FARO 公司 的角度測(cè)量?jī)x 產(chǎn)品 —— Space Arm 圖一所示的便攜式坐標(biāo)測(cè)量?jī)x采用了六個(gè)高精度光學(xué)編碼器， 是一種新型的 非笛卡爾坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)， 根據(jù)仿生學(xué)原理 ， 模仿人的腰關(guān)節(jié) 、 肩關(guān)節(jié) 、 肘關(guān)節(jié) 和腕關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)， 將一系列桿件 （ 臂 ） 通過(guò)具有旋轉(zhuǎn)導(dǎo)軌的 關(guān)節(jié)連接起來(lái)， 以角度基 準(zhǔn)取代長(zhǎng)度基準(zhǔn) ， 從而具有機(jī)械結(jié)構(gòu) 相對(duì)簡(jiǎn)單、 測(cè)量范圍大 、 體積小 、可便攜移動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)?？梢暂^好的解決大型零件和整機(jī)安裝調(diào)試中的工程三維坐標(biāo)測(cè)量問(wèn)題，也可以解決虛擬設(shè)計(jì)制造中的原型數(shù)據(jù)獲取和物理模擬實(shí)驗(yàn)中的測(cè)量建模等科學(xué)問(wèn)題， 有廣泛的應(yīng)用前景和 7 重要的科學(xué)意義 。 本次課程設(shè)計(jì)的任務(wù)就是模仿 FARO 公司的產(chǎn)品 Space Arm，進(jìn)行六自由度關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測(cè)量?jī)x機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)， 以培養(yǎng)學(xué)生 綜合運(yùn)用工程力學(xué)與機(jī)械學(xué)的基本知識(shí)進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)的實(shí)踐能力。 基本測(cè)量原理 結(jié)構(gòu)模型 由 圖 1所示 的 FARO 公司的 Space Arm 可知，六自由度關(guān)節(jié) 式 坐標(biāo)測(cè)量?jī)x的結(jié)構(gòu)示意圖如圖 2 所示 。 圖 2 六自由度多關(guān)節(jié)坐標(biāo)測(cè)量?jī)x結(jié)構(gòu)示意圖 由 圖 2可以看出 ，六自由度多關(guān)節(jié)坐標(biāo)測(cè)量?jī)x是由多桿件通過(guò)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)串聯(lián)而成的空間開(kāi)放式連桿機(jī)構(gòu) 。 其特點(diǎn)如下 ： 1) 運(yùn)動(dòng)學(xué)模型 比較復(fù)雜 在傳統(tǒng)的笛卡爾坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量過(guò)程中，測(cè)頭的空間位置 直接由相互垂直的長(zhǎng)度基準(zhǔn)給定， 因此 其運(yùn)動(dòng)學(xué)模型非常簡(jiǎn)單： 在多關(guān)節(jié) 坐標(biāo)測(cè)量機(jī)中， 以測(cè)頭 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 為原點(diǎn)的動(dòng)坐標(biāo)系相對(duì)于參考坐標(biāo)系 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 的位置是通 過(guò)各桿件坐標(biāo)系的齊次變
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