Análisis de diseño y características mecánicas de la sonda de medición tridimensional para HIN flexible

La sonda es un componente esencial de una máquina de medición de coordenadas (CMM). En los últimos años, los investigadores se han centrado cada vez más en sondas tridimensionales debido a sus parámetros de medición versátiles y métodos de medición flexibles. Los investigadores nacionales e internacionales se han dedicado a la aplicación y el desarrollo de sondas, incluida la exploración de nuevas estructuras de sondas y la teoría de errores de la sonda. Como resultado, las sondas tridimensionales se usan con mayor frecuencia en varios tipos de equipos de medición de coordenadas.

La sonda integral se ha convertido en la principal dirección del desarrollo debido a que su rendimiento mecánico y su modelo teórico están más cerca de ideal, así como su alta integración y precisión. La sonda tridimensional integral presenta un mecanismo de bisagra flexible, que se ha analizado a fondo para sus propiedades mecánicas.

El diseño de la estructura del cabezal de medición tridimensional incluye un mecanismo de guía y un diseño de estructura general. El mecanismo de guía consta de tres bisagras: una para la traducción en la dirección x, una para la traducción en la dirección z y otra para la traducción en la dirección y. Estas bisagras están interconectadas en una configuración de paralelogramo, asegurando que la sonda se mueva en paralelo durante las mediciones tridimensionales.

El diseño general de la estructura de la sonda 3D incluye los actuadores de traslación (bisagras) en cada dirección, así como los sensores de desplazamiento para medir los desplazamientos de estos actuadores. El cabezal de medición está conectado al mecanismo de guía a través de hilos. Durante la medición tridimensional, el cabezal de medición se fija a la máquina de medición de coordenadas, mientras que la pieza de trabajo a medir se fija en el banco de trabajo. La sonda luego hace contacto con la pieza a medir y se mueve en las direcciones X, Y y Z. Los sensores de inductancia detectan el movimiento de la sonda, que luego se procesa para obtener resultados de medición.

El mecanismo integral de la sonda tridimensional se logra a través del método de corte general. El contorno y el tamaño de la bisagra flexible se diseñan de acuerdo con las consideraciones teóricas, y todo el mecanismo se procesa utilizando el corte de cables. El mecanismo consta de dos mecanismos de paralelograma en cada dirección, lo que hace un total de ocho bisagras flexibles. Este diseño permite la traducción dentro de un rango de desplazamiento pequeño, lo que permite el movimiento tridimensional del cabezal de medición. El mecanismo compuesto reduce el volumen general de la sonda y mejora su integración. Los sensores y las placas de circuito de adquisición se integran en las partes huecas del mecanismo para reducir la interferencia externa y mejorar la precisión de la detección.

El mecanismo de bisagra flexible utilizado en la sonda tridimensional es un mecanismo de enlace sin ensamblaje mecánico. Utiliza la deformación elástica del material para lograr la restricción deseada. Este enfoque ofrece ventajas sobre las limitaciones mecánicas tradicionales, como no tener brecha o fricción y estar más cerca de una restricción ideal. El uso de un mecanismo de paralelogramo en el mecanismo de bisagra garantiza una fracción de alta desplazamiento, una alta precisión de guía y una estructura compacta y liviana.

Un análisis del momento de flexión en el mecanismo de bisagra flexible revela la relación entre la fuerza externa y el momento de flexión. Al analizar el ángulo de rotación de la bisagra y el movimiento del banco de trabajo, se encuentra que el ángulo de rotación y el desplazamiento son proporcionales a la fuerza. El mecanismo de bisagra flexible se comporta similar a un resorte, con un coeficiente elástico que se puede calcular en función de sus parámetros de diseño.

En conclusión, este artículo analiza el diseño y el análisis de un mecanismo integral de sonda tridimensional basado en una bisagra flexible. Los hallazgos resaltan la relación entre la fuerza externa y el ángulo de rotación y el desplazamiento, enfatizando la relación proporcional entre estos factores. La investigación sobre errores de parámetros, la deformación no lineal de la bisagra flexible y la compensación teórica son áreas que requieren una mayor exploración en el diseño de mecanismos de sonda tridimensionales. A través de avances y mejoras continuas, el uso de sondas tridimensionales en el equipo de medición de coordenadas continuará expandiéndose, lo que llevará a una mayor precisión de medición y precisión.