本發(fā)明屬于測量領(lǐng)域，具體涉及一種關(guān)節(jié)臂測量機及其重構(gòu)方法。

背景技術(shù)：

關(guān)節(jié)臂坐標測量機是一種新型非正交坐標測量系統(tǒng),與傳統(tǒng)的正交坐標測量機相比,具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、測量范圍大、操作方便靈活、成本低、可在現(xiàn)場或野外測量等特點,已較廣泛地應(yīng)用于模具設(shè)計、零件逆向工程測量、產(chǎn)品質(zhì)量在線檢測、設(shè)備裝配與維修等領(lǐng)域。

然而關(guān)節(jié)臂式坐標測量機的測量精度與傳統(tǒng)的正交坐標測量機相比要低兩者通常相差一至兩個數(shù)量級,導(dǎo)致其使用范圍受到較嚴重的限制。究其原因,自由度大、關(guān)節(jié)數(shù)目多、空間串聯(lián)結(jié)構(gòu)等特點,其結(jié)構(gòu)參數(shù)的誤差在過程中會發(fā)生積累和放大,導(dǎo)致其精度不高。另外,采用關(guān)節(jié)臂式坐標測量機測量小尺寸零件時,其測量空間往往比被測零件大得多,造成測量空間較大的浪費,損失了測量精度。因此,如何提高關(guān)節(jié)臂式坐標測量機的測量精度成為研究的焦點與熱點。關(guān)節(jié)臂式坐標測量機之所以測量精度不高,主要受三個因素制約：1、本身的空間串聯(lián)機械結(jié)構(gòu),會將前級結(jié)構(gòu)該關(guān)節(jié)與基座之間的結(jié)構(gòu)的測量誤差轉(zhuǎn)角測量誤差、桿長誤差等逐級放大；2、測量空間較大且大小固定,導(dǎo)致在測量中、小工件時,有較多的測量范圍浪費測量空間冗余而損失了測量分辨率和測量精度；3、關(guān)節(jié)數(shù)目和自由度數(shù)較多。關(guān)節(jié)數(shù)目越多,則測量誤差來源越多,測量精度越低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有的制約關(guān)節(jié)臂式坐標測量機測量精度的問題,本發(fā)明提出了一種關(guān)節(jié)臂測量機及其重構(gòu)方法，采用變測量空間和變自由度的方法提高測量精度,具體實現(xiàn)方法為采用重構(gòu)的方式實現(xiàn)關(guān)節(jié)臂式坐標測量機測量臂長度和關(guān)節(jié)數(shù)目可變,測量時根據(jù)被測量工件的幾何特點,選擇滿足工件測量個性化需求的、較少冗余測量空間的方案,提高測量分辨率和測量精度。

一種關(guān)節(jié)臂測量機，包括基座、回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、擺動關(guān)節(jié)、基座測量臂、非基座

測量臂、測頭裝置、鎖緊環(huán)、控制計算機，所述基座上設(shè)有磁力連接口，磁力連接口由磁力凹口和磁力凸口組成，基座測量臂、回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、擺動關(guān)節(jié)上設(shè)有鎖緊連接口，鎖緊連接口由鎖緊凹口和鎖緊凸口組成。

進一步地，所述基座上還設(shè)有一個磁力開關(guān),控制磁力接口上磁力的有無。

進一步地，所述鎖緊凹口設(shè)置在基座測量臂的一端，非基座測量臂的兩端，

回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的一端，測頭裝置的一端。

進一步地，所述鎖緊凸口設(shè)置在回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的另一端和擺動關(guān)節(jié)的兩端。

執(zhí)行測量任務(wù)時,先根據(jù)測量任務(wù)所需的空間自由度和測量空間的大小,確定

所需回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、擺動關(guān)節(jié)、測量臂的型號與數(shù)量,然后選擇對應(yīng)的部件。接著通過快速連接口、磁力開關(guān)、鎖緊環(huán)將基座、測頭裝置與所選擇的回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、擺動關(guān)節(jié)、測量臂連接成完整的關(guān)節(jié)臂式坐標測量機。

一種構(gòu)建上述關(guān)節(jié)臂測量機的重構(gòu)方法，包括以下步驟：

步驟1、將基座與基座測量臂通過磁力連接口進行連接,打開磁力開關(guān),完成基座與基座測量臂的連接；

步驟2、將回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上的鎖緊凸口與基座測量臂上的鎖緊凹口進行連接,然后用一個鎖緊環(huán)將接口鎖緊；

步驟3、將擺動關(guān)節(jié)上的鎖緊凸口與回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上的鎖緊凹口進行連接,然后用一個鎖緊環(huán)將接口鎖緊；

步驟4、將非基座測量臂上的鎖緊凹口與擺動關(guān)節(jié)上的鎖緊凸口進行連接,然后用一個鎖緊環(huán)將接口鎖緊；

步驟5、根據(jù)所要自由度的多少，重復(fù)步驟2-4；

步驟6、將測頭裝置上的鎖緊凹口與擺動關(guān)節(jié)上的鎖緊凸口進行配合,然后用一個鎖緊還將接口鎖緊；

步驟7、將測量機與控制計算相連后就構(gòu)成完整的測量系統(tǒng)。

有益效果

本發(fā)明所提出的關(guān)節(jié)臂測量機重構(gòu)方法，可以在測量過程中,根據(jù)被測量工件的幾何特點,通過快速拆除或組裝關(guān)節(jié),實現(xiàn)測量機的自由度數(shù)的改變，通過選擇不同長度的測量臂,實現(xiàn)測量機的測量空間的改變，解決大測量空間、多自由度與高分辨率、高測量精度之間的矛盾,同時具有很強的測量適應(yīng)性。

附圖說明

圖1構(gòu)建關(guān)節(jié)臂測量機所需部件示意圖；

圖2完成重構(gòu)的關(guān)節(jié)臂測量機示意圖；

1、基座，2、回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，3、擺動關(guān)節(jié)，4、基座測量臂，5、非基座測量臂，6、鎖緊環(huán)，7、測頭裝置，8、控制計算機。

具體實施方式

一種關(guān)節(jié)臂測量機，包括基座、回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、擺動關(guān)節(jié)、基座測量臂、非基座測量臂、測

頭裝置、鎖緊環(huán)、控制計算機，所述基座上設(shè)有磁力連接口，磁力連接口由磁力凹口和磁力凸口組成，基座測量臂、回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、擺動關(guān)節(jié)上設(shè)有鎖緊連接口，鎖緊連接口由鎖緊凹口和鎖緊凸口組成。

所述基座上還設(shè)有一個磁力開關(guān),控制磁力接口上磁力的有無。所述鎖緊凹口設(shè)置在基座

測量臂的一端，非基座測量臂的兩端，回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的一端，測頭裝置的一端。所述鎖緊凸口設(shè)置在回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的另一端和擺動關(guān)節(jié)的兩端。

執(zhí)行測量任務(wù)時,先根據(jù)測量任務(wù)所需的空間自由度和測量空間的大小,確定所需回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、擺動關(guān)節(jié)、測量臂的型號與數(shù)量,然后選擇對應(yīng)的部件。接著通過快速連接口、磁力開關(guān)、鎖緊環(huán)將基座、測頭裝置與所選擇的回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、擺動關(guān)節(jié)、測量臂連接成完整的關(guān)節(jié)臂式坐標測量機。

下面以快速重構(gòu)一個六自由度的關(guān)節(jié)臂式坐標測量機為例，對本發(fā)明的重構(gòu)方法做進一步的具體描述。

如圖1所示,在測量機的部件中選取基座一個、回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)三個、擺動關(guān)節(jié)三個、基座測量臂一個、非基座測量臂二個、測頭裝置一個、鎖緊還六個、控制計算機一臺。

重構(gòu)步驟如下：

步驟1、將基座1與基座測量臂4通過磁力連接接口進行配合,打開磁力開關(guān),完成基座與基座測量臂的連接；

步驟2、選取一個回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2,將回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上的鎖緊凸口與基座測量臂4上的鎖緊凹口進行連接,然后通過鎖緊環(huán)6將接口鎖緊；

步驟3、選取一個擺動關(guān)節(jié)3,將擺動關(guān)節(jié)上的鎖緊凸口與回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2上的鎖緊凹口進行連接,然后通過鎖緊環(huán)6將接口鎖緊；

步驟4、選取一個非基座測量臂5,將非基座測量臂上的鎖緊凹口與擺動關(guān)節(jié)3上的鎖緊凸口進行連接,然后通過鎖緊環(huán)6將接口鎖緊；

步驟5、再次選取一個回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2,將回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上的鎖緊凸口與非基座測量臂5上的鎖緊凹口進行連接,然后通過鎖緊環(huán)6將接口鎖緊；

步驟6、再次選取一個擺動關(guān)節(jié)3,將擺動關(guān)節(jié)上的鎖緊凸口與回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2上的鎖緊凹口進行連接,然后通過鎖緊環(huán)將6接口鎖緊；

步驟7、再次選取一個非基座測量臂5,將非基座測量臂上的鎖緊凹口與擺動關(guān)節(jié)3上的鎖緊凸口進行連接,然后通過鎖緊環(huán)6將接口鎖緊；

步驟8、選取一個回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2,將回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上的鎖緊凸口與非基座測量臂5上的鎖緊凹口進行連接,然后通過鎖緊環(huán)6將接口鎖緊；

步驟9、第三次選取一個擺動關(guān)節(jié)3,將擺動關(guān)節(jié)上的鎖緊凸口與回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2上的鎖緊凹口進行連接,然后通過鎖緊環(huán)6將接口鎖緊；

步驟10、選取測頭裝置7,將測頭裝置上的鎖緊凹口與擺動關(guān)節(jié)3上的鎖緊凸口進行連接,然后通過鎖緊環(huán)6將接口鎖緊；

步驟11、將重構(gòu)后的測量機與控制計算機8相連后就構(gòu)成完整的測量系統(tǒng)。

快速重構(gòu)而成的六自由度關(guān)節(jié)臂式坐標測量機如圖2所示。

不執(zhí)行測量工作時,測量機的主要部件可分離存放。在測量過程中,當測量自由度不夠時,可以打開鎖緊環(huán),通過快速連接接口即時插入回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)或擺動關(guān)節(jié)當測量自由度過多時,可以打開鎖緊環(huán),通過快速連接接口,即時拆除多余的回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)或擺動關(guān)節(jié)。當測量機的測量空間不夠大時,可以打開磁力開關(guān)或鎖緊環(huán),通過快速連接接口即時更換合適長度的測量臂當測量機的測量空間過大時,可以打開磁力開關(guān)或鎖緊環(huán),通過快速連接接口即時更換合適長度的測量臂。

上述所描述的具體實施方式僅僅是對本發(fā)明的構(gòu)思所做的優(yōu)選舉例說明。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所做的任何修改或補充或等同替代，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。