Design a analýza mechanických charakteristik trojrozměrné měřicí sondy pro flexibilní Hin

Sonda je nezbytnou součástí měřicího stroje souřadnic (CMM). V posledních letech se vědci stále více zaměřují na trojrozměrné sondy kvůli jejich všestranným parametrům měření a flexibilním metodám měření. Domácí i mezinárodní vědci byli věnováni aplikaci a vývoji sond, včetně průzkumu nových struktur sond a teorie chyb sondy. Výsledkem je, že trojrozměrné sondy se používají častěji v různých typech měřicích zařízení souřadnic.

Integrální sonda se ukázala jako hlavní směr vývoje, protože jeho mechanický výkon a teoretický model byl blíže k ideálu, jakož i vysokou integraci a přesnost. Integrální trojrozměrná sonda má flexibilní mechanismus závěsu, který byl důkladně analyzován na jeho mechanické vlastnosti.

Konstrukce struktury trojrozměrné měřicí hlavy zahrnuje vodicí mechanismus a celkový konstrukci struktury. Vodicí mechanismus se skládá ze tří kloubů - jeden pro překlad ve směru x, jeden pro překlad ve směru Z a jeden pro překlad ve směru y. Tyto závěsy jsou vzájemně propojeny v konfiguraci rovnoběžníku, což zajišťuje, že se sonda pohybuje paralelně během trojrozměrných měření.

Celková konstrukce struktury 3D sondy zahrnuje translační ovladače (Hinges) v každém směru a také senzory posunutí pro měření posunů těchto pohonů. Měřicí hlava je připojena k vodicímu mechanismu přes vlákna. Během trojrozměrného měření je měřicí hlava připevněna k měřicím stroji souřadnic, zatímco obrobku, která se má měřit, je na pracovním stole stanovena. Sonda poté navádí kontakt s částí, která má být změřena, a pohybuje se ve směrech x, y a z. Indukční senzory detekují pohyb sondy, který je poté zpracován, aby se dosáhlo výsledků měření.

Integrální trojrozměrný mechanismus sondy je dosažen celkovou metodou řezání. Obrys a velikost flexibilního závěsu jsou navrženy podle teoretických úvah a celý mechanismus je zpracován pomocí řezání drátu. Mechanismus se skládá ze dvou mechanismů rovnoběžníku v každém směru, což vytváří celkem osm flexibilních závěsů. Tento design umožňuje překlad v malém rozsahu posunu, což umožňuje trojrozměrný pohyb měřicí hlavy. Kompozitní mechanismus snižuje celkový objem sondy a zlepšuje její integraci. Senzory a desky pro získávání obvodů jsou integrovány do dutých částí mechanismu, aby se snížila vnější rušení a zlepšila přesnost detekce.

Flexibilní závěsový mechanismus používaný v trojrozměrné sondě je odkazový mechanismus bez mechanické sestavy. Využívá elastickou deformaci materiálu k dosažení požadovaného omezení. Tento přístup nabízí výhody oproti tradičním mechanickým omezením, jako je žádná mezera nebo tření a blíže k ideálnímu omezení. Použití mechanismu rovnoběžníku v mechanismu závěsu zajišťuje frakci s vysokým výtlakem, vysokou přesnost vedení a kompaktní a lehkou strukturu.

Analýza ohybového momentu v mechanismu flexibilního závěsu odhaluje vztah mezi vnější silou a ohýbáním. Analýzou úhlu rotace závěsu a pohybu pracovního stolu se zjistí, že úhel rotace a posunutí jsou úměrné síle. Flexibilní mechanismus závěsu se chová podobně jako pružina, s elastickým koeficientem, který lze vypočítat na základě jeho návrhových parametrů.

Závěrem lze říci, že tento článek pojednává o návrhu a analýze integrálního trojrozměrného mechanismu sondy založeného na flexibilním závěsu. Zjištění zdůrazňují vztah mezi vnější silou a úhlem rotace a posunem, zdůrazňují proporcionální vztah mezi těmito faktory. Výzkum chyb parametrů, nelineární deformace flexibilního závěsu a teoretické kompenzace jsou oblasti, které vyžadují další průzkum při navrhování trojrozměrných mechanismů sondy. Prostřednictvím nepřetržitého pokroku a vylepšení se bude používání trojrozměrných sond v měřicích zařízeních souřadnic nadále rozšiřovat, což povede ke zvýšené přesnosti a přesnosti měření.