課程設(shè)計--六自由度多關(guān)節(jié)坐標(biāo)測量儀機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計-全文預(yù)覽
【正文】 如圖 3 所示 。 3) 測量范圍大 其測量范圍理論上可無限擴(kuò)大。 其特點如下 ： 1) 運(yùn)動學(xué)模型 比較復(fù)雜 在傳統(tǒng)的笛卡爾坐標(biāo)測量機(jī)的測量過程中，測頭的空間位置 直接由相互垂直的長度基準(zhǔn)給定， 因此 其運(yùn)動學(xué)模型非常簡單： 在多關(guān)節(jié) 坐標(biāo)測量機(jī)中， 以測頭 錯誤 !未找到引用源?？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)測量問題，也可以解決虛擬設(shè)計制造中的原型數(shù)據(jù)獲取和物理模擬實驗中的測量建模等科學(xué)問題， 有廣泛的應(yīng)用前景和 7 重要的科學(xué)意義 。 目前， 世界上 各種結(jié)構(gòu)式的便攜式坐標(biāo)測量設(shè)備如雨后春筍般的發(fā)展起來。 目前 ， 現(xiàn)代三坐標(biāo)測量儀 已發(fā)展為一種集機(jī)械、 光學(xué) 、數(shù)控技術(shù)和計算機(jī)技術(shù) 為一體的大型精密智能化測量儀， 成為 航天、 航空 、船舶 、 汽車等工業(yè)領(lǐng)域 中檢測和質(zhì)量控制中不可缺少的大型萬能測量裝備，主要實現(xiàn)對零 、 部件的 幾何尺寸以及相互位置的高精度測量。同時，由于生產(chǎn)效率和加工工藝的提高， 對測量技術(shù)提出了 更高要求， 而傳統(tǒng)的 “ 比較 式” 測量技術(shù) 無法滿足這一要求。 ? 測量臂直徑： ≤Φ 50mm ? 測桿及測頭長度： ≤ 150mm ? 具有力平衡裝置 ? 傳感器數(shù)據(jù)線不能暴露在儀器外面，須從內(nèi)部“走線” ? 整臺儀器輕便、靈活 工作量： ? 計算關(guān)鍵零件的結(jié)構(gòu)尺寸，并驗證其強(qiáng)度及剛度 ? 完成測量儀的總裝配圖（ 1 號圖紙 1 張） ? 完成關(guān)鍵零件圖（ 3 號 /4 號圖紙 6 張） ? 課程設(shè)計說明書 1 份（ 10000 字） 工作計劃安排 ： 2021/2/17 上午 :上課，安排課程設(shè)計內(nèi)容，準(zhǔn)備制圖工具； 下午 :查閱資料，總體設(shè)計、理論計算； 2021/2/18 總體設(shè)計、理論計算； 2021/2/19 上午 :繪制草圖；下午 :檢查進(jìn)展情況，包括理論計算 、草圖等； 2021/2/ 2 2 2 26 繪制總裝配圖； 2021/2/27 檢查總裝配圖，簽字； 2021/2/2 3/ 3/4 繪制零件圖；簽字； 2021/3/ 3/6 編寫設(shè)計說明書；簽字； 2021/3/7 答辯、檢查所有圖紙、設(shè)計說明書。 ? 長度測量不確定度（ 2σ）： ≤177。 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，并受到機(jī)械設(shè)計制造業(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。 以德國的 Carl Zaiss 公司、 美國的 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， 在測量精度 、 機(jī)械結(jié)構(gòu)形式 、 軟件功能 、 測量效率和柔性 等方面取得了質(zhì)的飛躍。 三坐標(biāo)測量儀 的主要特點 如下 ： （ 1） 直線型導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)； 6 （ 2） 長度測量基準(zhǔn)：大部分都采用長光柵測量系統(tǒng)作為 X、 Y、Z軸的方向上的長度標(biāo)準(zhǔn)； （ 3） 測量精度高：不確定度可達(dá)到 m? 級； （ 4） 測量范圍手直線導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)限制； （ 5） 體積大、笨重、不靈活、不便于移動。 圖 1 FARO 公司 的角度測量儀 產(chǎn)品 —— Space Arm 圖一所示的便攜式坐標(biāo)測量儀采用了六個高精度光學(xué)編碼器， 是一種新型的 非笛卡爾坐標(biāo)測量系統(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 ） 通過具有旋轉(zhuǎn)導(dǎo)軌的 關(guān)節(jié)連接起來， 以角度基 準(zhǔn)取代長度基準(zhǔn) ， 從而具有機(jī)械結(jié)構(gòu) 相對簡單、 測量范圍大 、 體積小 、可便攜移動等優(yōu)點。 圖 2 六自由度多關(guān)節(jié)坐標(biāo)測量儀結(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)測量儀是由多桿件通過旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)串聯(lián)而成的空間開放式連桿機(jī)構(gòu) 。 2) 結(jié)構(gòu)簡單 不同于一般機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計， 采用了相鄰關(guān)節(jié)軸線 相互垂直的機(jī)械結(jié)構(gòu)， 其優(yōu)點是 ： 是機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單 ， 方便操作 ， 簡化 8 了運(yùn)動學(xué)建模 ；特別是避免了桿件相互“ 干涉 ” ， 減小了測量“ 盲區(qū) ” 。 測頭位姿 的描述 多關(guān)節(jié)坐標(biāo) 測量儀的 各 桿件及測頭都可當(dāng)作剛體來處理。 9 0 0 0 10 0 0 1x x x xy y y yz z z zn o a pn o a p n o a pTn o a p???? ???? ???????? 測量系統(tǒng) 運(yùn)動學(xué)模型 Denavit 和 Harten 在 1955 年提出了對兩個相互連接且相互運(yùn)動的構(gòu)建建立兩個特殊坐標(biāo)系的方法， 并給出了 著名 的 DenavitHarten（ 簡稱DH） 齊次變換矩陣
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