Kolmemõõtmelise mõõtesondi projekteerimis- ja mehaaniliste omaduste analüüs elastse HIN-i jaoks

Sond on koordinaatide mõõtmismasina (CMM) oluline komponent. Viimastel aastatel on teadlased keskendunud üha enam kolmemõõtmelistele sondidele, kuna nende mitmekülgsed mõõtmisparameetrid ja paindlikud mõõtmismeetodid. Nii kodumaised kui ka rahvusvahelised teadlased on pühendatud sondide rakendamisele ja arendamisele, sealhulgas uute sondistruktuuride ja sondi veateooria uurimisele. Selle tulemusel kasutatakse erinevat tüüpi koordinaatide mõõtmisseadmetes sagedamini kolmemõõtmelisi sondid.

Integreeritud sond on muutunud peamiseks arengusuunaks, kuna mehaaniline jõudlus ja teoreetiline mudel on ideaalile lähemal, aga ka kõrge integratsioon ja täpsus. Kolmemõõtmelisel integreeritud sondil on paindlik liigendmehhanism, mida on selle mehaaniliste omaduste osas põhjalikult analüüsitud.

Kolmemõõtmelise mõõtepea struktuuri kujundus sisaldab juhendimehhanismi ja üldist struktuuri kujundust. Juhendmehhanism koosneb kolmest hingest - üks tõlkimiseks X suunas, üks tõlkimiseks Z -suunas ja teine ​​tõlkimiseks Y suunas. Need hinged on ühendatud parallelogrammi konfiguratsioonis, tagades, et sond liigub paralleelselt kolmemõõtmeliste mõõtmiste ajal.

3D -sondi üldise struktuuri kujundus hõlmab translatsioonilisi ajameid (Hinges) igas suunas, samuti nihkeandureid nende ajamite nihke mõõtmiseks. Mõõtepea on ühendatud juhendmehhanismiga läbi niidide. Kolmemõõtmelise mõõtmise ajal fikseeritakse mõõtepea koordinaatide mõõtmismasina külge, samal ajal kui mõõdetav toorikut fikseeritakse tööpinkile. Seejärel võtab sond ühendust mõõdetava osaga ja liigub X-, Y- ja Z -suunas. Induktiivsuse andurid tuvastavad sondi liikumise, mida seejärel töödeldakse mõõtmistulemuste saamiseks.

Kolmemõõtmeline sondi mehhanism saavutatakse üldise lõikamismeetodi abil. Paindliku liigendi kontuur ja suurus on konstrueeritud vastavalt teoreetilistele kaalutlustele ja kogu mehhanismi töödeldakse traadi lõikamise abil. Mehhanism koosneb kahest parallelogrammimehhanismist igas suunas, mis teeb kokku kaheksa painduvat hinge. See disain võimaldab tõlkimist väikeses nihkevahemikus, võimaldades mõõtepea kolmemõõtmelist liikumist. Komposiitmehhanism vähendab sondi üldist mahtu ja parandab selle integreerimist. Andurid ja omandamise vooluahela tahvlid on integreeritud mehhanismi õõnsatesse osadesse, et vähendada välise häiret ja parandada avastamise täpsust.

Kolmemõõtmelises sondis kasutatav painduv liigendmehhanism on lingimehhanism ilma mehaanilise kokkupanekuta. See kasutab soovitud piirangu saavutamiseks materjali elastset deformatsiooni. See lähenemisviis pakub eeliseid traditsiooniliste mehaaniliste piirangute ees, näiteks puudub tühimik ega hõõrdumine ja olla lähemal ideaalsele piirangule. Parallelogrammimehhanismi kasutamine liigese mehhanismis tagab kõrge nihkefraktsiooni, suure juht täpsuse ning kompaktse ja kerge struktuuri.

Painduva liigendimehhanismi paindemomendi analüüs näitab seost välise jõu ja paindemomendi vahel. Analüüsides liigendi pöördenurka ja tööpinki liikumist, leitakse, et pöördenurk ja nihke on võrdeline jõuga. Paindlik liigendmehhanism käitub sarnaselt vedruga, elastse koefitsiendiga, mida saab arvutada selle kujundusparameetrite põhjal.

Kokkuvõtteks käsitletakse selles artiklis painduval liigendil põhineva integreeritud kolmemõõtmelise sondimehhanismi kavandamist ja analüüsi. Leiud rõhutavad välise jõu ja pöördenurga ja nihke vahelist seost, rõhutades nende tegurite proportsionaalset seost. Parameetervigade uurimine, paindliku liigendi mittelineaarne deformatsioon ja teoreetiline kompenseerimine on valdkonnad, mis nõuavad täiendavat uurimist kolmemõõtmeliste sondimehhanismide kavandamisel. Pidevate edusammude ja täiustuste kaudu laieneb kolmemõõtmeliste sondide kasutamine koordinaatide mõõtmisseadmetes, mis viib suurenenud mõõtmise täpsuse ja täpsuseni.