Design og mekanisk egenskabsanalyse af tredimensionel måleprobe til fleksibel HIN

Sonden er en væsentlig komponent i en koordinatmålemaskine (CMM). I de senere år har forskere i stigende grad fokuseret på tredimensionelle sonder på grund af deres alsidige måleparametre og fleksible målemetoder. Både indenlandske og internationale forskere er blevet dedikeret til anvendelse og udvikling af sonder, herunder udforskning af nye sondestrukturer og sondefejlteori. Som et resultat bruges tredimensionelle sonder hyppigere i forskellige typer koordinatmålingsudstyr.

Den integrerede sonde er fremkommet som den vigtigste udviklingsretning på grund af dens mekaniske ydeevne og teoretiske model, der er tættere på Ideal, såvel som dens høje integration og præcision. Den integrerede tredimensionelle sonde har en fleksibel hængselmekanisme, der er blevet grundigt analyseret for sine mekaniske egenskaber.

Strukturdesignet af det tredimensionelle målehoved inkluderer en styremekanisme og et samlet strukturdesign. Vejledningsmekanismen består af tre hængsler - en til oversættelse i X -retning, en til oversættelse i Z -retning og en til oversættelse i Y -retning. Disse hængsler er sammenkoblet i en parallelogramkonfiguration, hvilket sikrer, at sonden bevæger sig parallelt under tredimensionelle målinger.

Den overordnede strukturdesign af 3D -sonden inkluderer de translationelle aktuatorer (hængsler) i hver retning såvel som forskydningssensorer til måling af forskydningerne af disse aktuatorer. Målingshovedet er forbundet til guidemekanismen gennem tråde. Under tredimensionel måling fastgøres målehovedet til den koordinatmålemaskine, mens emnet, der skal måles, fastgøres på arbejdsbænken. Sonden skaber derefter kontakt med den del, der skal måles, og bevæger sig i anvisningerne i X, Y og Z. Induktanssensorerne detekterer sondens bevægelse, som derefter behandles for at opnå måleresultater.

Den integrerede tredimensionelle sonde-mekanisme opnås ved hjælp af den samlede skæremetode. Konturen og størrelsen af ​​det fleksible hængsel er designet i henhold til teoretiske overvejelser, og hele mekanismen behandles ved hjælp af trådskæring. Mekanismen består af to parallelogrammekanismer i hver retning, hvilket gør i alt otte fleksible hængsler. Dette design giver mulighed for oversættelse inden for et lille forskydningsinterval, hvilket muliggør tredimensionel bevægelse af målehovedet. Den sammensatte mekanisme reducerer sondens samlede volumen og forbedrer dens integration. Sensorer og erhvervelseskredsløb er integreret i de hule dele af mekanismen til at reducere ekstern interferens og forbedre detektionsnøjagtigheden.

Den fleksible hængselsmekanisme, der bruges i den tredimensionelle sonde, er en linkmekanisme uden mekanisk samling. Den anvender den elastiske deformation af materialet til at opnå den ønskede begrænsning. Denne tilgang giver fordele i forhold til traditionelle mekaniske begrænsninger, såsom at have noget hul eller friktion og være tættere på en ideel begrænsning. Brugen af ​​en parallelogrammekanisme i hængselsmekanismen sikrer høj forskydningsfraktion, høj vejledende nøjagtighed og en kompakt og let struktur.

En analyse af bøjningsmomentet i den fleksible hængselsmekanisme afslører forholdet mellem den ydre kraft og bøjningsmomentet. Ved at analysere rotationsvinklen på hængslet og bevægelsen af ​​arbejdsbenken viser det sig, at rotationsvinklen og forskydningen er proportional med kraften. Den fleksible hængselsmekanisme opfører sig som en fjeder med en elastisk koefficient, der kan beregnes baseret på dens designparametre.

Afslutningsvis diskuterer denne artikel design og analyse af en integreret tredimensionel sonde-mekanisme baseret på et fleksibelt hængsel. Resultaterne fremhæver forholdet mellem den ydre kraft og rotationsvinklen og forskydningen, hvilket understreger det proportionelle forhold mellem disse faktorer. Undersøgelsen af ​​parameterfejl, den ikke-lineære deformation af det fleksible hængsel og teoretisk kompensation er områder, der kræver yderligere efterforskning i design af tredimensionelle sonde-mekanismer. Gennem kontinuerlige fremskridt og forbedringer vil brugen af ​​tredimensionelle sonder i koordinatmålingsudstyr fortsat ekspandere, hvilket fører til forbedret målenøjagtighed og præcision.