التصميم والخصائص الميكانيكية تحليل مسبار القياس ثلاثي الأبعاد للهين المرن

المسبار هو مكون أساسي لآلة قياس الإحداثيات (CMM). في السنوات الأخيرة ، يركز الباحثون بشكل متزايد على تحقيقات ثلاثية الأبعاد بسبب معلمات القياس متعددة الاستخدامات وطرق القياس المرنة. تم تخصيص كل من الباحثين المحليين والدوليين لتطبيق التحقيقات وتطويرها ، بما في ذلك استكشاف هياكل التحقيق الجديدة ونظرية خطأ التحقيق. نتيجة لذلك ، يتم استخدام تحقيقات ثلاثية الأبعاد بشكل متكرر في أنواع مختلفة من معدات قياس الإحداثيات.

برز التحقيق المتكامل باعتباره الاتجاه الرئيسي للتطوير بسبب أدائه الميكانيكي ونموذجه النظري الأقرب إلى المثالية ، وكذلك تكامله ودقة عالية. يتميز المسبار ثلاثي الأبعاد المتكامل بآلية مفصلة مرنة ، والتي تم تحليلها بدقة لخصائصها الميكانيكية.

يتضمن تصميم هيكل رأس القياس ثلاثي الأبعاد آلية دليل وتصميم بنية شاملة. تتكون آلية التوجيه من ثلاثة مفصلات - واحدة للترجمة في اتجاه x ، والآخر للترجمة في اتجاه z ، وواحد للترجمة في اتجاه y. هذه المفصلات مترابطة في تكوين متوازي ، مما يضمن أن التحقيق يتحرك بالتوازي خلال القياسات ثلاثية الأبعاد.

يتضمن تصميم الهيكل العام للمسبار ثلاثي الأبعاد المشغلات الترجمة (المفصلات) في كل اتجاه ، وكذلك أجهزة استشعار الإزاحة لقياس عمليات نزوح هذه المشغلات. يرتبط رأس القياس بآلية التوجيه من خلال الخيوط. أثناء القياس ثلاثي الأبعاد ، يتم تثبيت رأس القياس على آلة قياس الإحداثيات ، في حين يتم تثبيت قطعة العمل المراد قياسها على طاولة العمل. يقوم المسبار بعد ذلك بالاتصال بالجزء المراد قياسه ، ويتحرك في اتجاهات X و Y و Z. تكتشف مستشعرات الحث حركة التحقيق ، والتي تتم معالجتها بعد ذلك للحصول على نتائج القياس.

يتم تحقيق آلية التحقيق ثلاثية الأبعاد المتكاملة من خلال طريقة القطع الكلية. تم تصميم مخطط وحجم المفصلات المرنة وفقًا للاعتبارات النظرية ، ويتم معالجة الآلية بأكملها باستخدام قطع الأسلاك. تتكون الآلية من آليتين متوازيين في كل اتجاه ، مما يجعل ما مجموعه ثمانية مفصلات مرنة. يسمح هذا التصميم بالترجمة ضمن نطاق إزاحة صغير ، مما يتيح الحركة ثلاثية الأبعاد لرأس القياس. الآلية المركبة تقلل من الحجم الكلي للمسبار وتحسن تكامله. يتم دمج أجهزة الاستشعار ولوحات دارات الاستحواذ في الأجزاء المجوفة من الآلية لتقليل التداخل الخارجي وتحسين دقة الكشف.

آلية المفصلات المرنة المستخدمة في التحقيق ثلاثي الأبعاد هي آلية ارتباط بدون تجميع ميكانيكي. يستخدم التشوه المرن للمادة لتحقيق القيد المطلوب. يوفر هذا النهج مزايا على القيود الميكانيكية التقليدية ، مثل عدم وجود فجوة أو احتكاك وقربه من القيد المثالي. يضمن استخدام آلية متوازي في آلية المفصلات جزءًا عالي النزوح ، ودقة توجيهية عالية ، وبنية مضغوطة وخفيفة الوزن.

يكشف تحليل لحظة الانحناء في آلية المفصلات المرنة عن العلاقة بين القوة الخارجية ولحظة الانحناء. من خلال تحليل زاوية الدوران للمفصلة وحركة طاولة العمل ، وجد أن زاوية الدوران والتهجير تتناسب مع القوة. تتصرف آلية المفصلات المرنة على غرار الربيع ، مع معامل مرن يمكن حسابه بناءً على معلمات التصميم الخاصة به.

في الختام ، تناقش هذه المقالة تصميم وتحليل آلية التحقيق ثلاثية الأبعاد المتكاملة بناءً على مفصلات مرنة. تسلط النتائج الضوء على العلاقة بين القوة الخارجية وزاوية الدوران والإزاحة ، مع التركيز على العلاقة النسبية بين هذه العوامل. البحث عن أخطاء المعلمة ، والتشوه غير الخطي للمفصلات المرنة ، والتعويضات النظرية هي مجالات تتطلب المزيد من الاستكشاف في تصميم آليات التحقيق ثلاثية الأبعاد. من خلال التطورات والتحسينات المستمرة ، سيستمر استخدام تحقيقات ثلاثية الأبعاد في معدات القياس الإحداثي ، مما يؤدي إلى تعزيز دقة القياس والدقة.