Análise de deseño e características mecánicas da sonda de medición tridimensional para Hin flexible

A sonda é un compoñente esencial dunha máquina de medida de coordenadas (CMM). Nos últimos anos, os investigadores centráronse cada vez máis en sondas tridimensionais debido aos seus versátiles parámetros de medición e métodos de medición flexibles. Tanto os investigadores nacionais como internacionais dedicáronse á aplicación e desenvolvemento de sondas, incluída a exploración de novas estruturas de sondas e a teoría de erros de sonda. Como resultado, estanse a usar sondas tridimensionais con máis frecuencia en varios tipos de equipos de medición de coordenadas.

A sonda integral xurdiu como a principal dirección de desenvolvemento debido ao seu rendemento mecánico e ao modelo teórico máis preto do ideal, así como da súa alta integración e precisión. A sonda tridimensional integral presenta un mecanismo de bisagra flexible, que foi analizado a fondo para as súas propiedades mecánicas.

O deseño da estrutura da cabeza de medición tridimensional inclúe un mecanismo de guía e un deseño de estrutura global. O mecanismo de guía consta de tres bisagras: unha para a tradución na dirección X, outra para a tradución na dirección Z e outra para a tradución en dirección Y. Estas bisagras están interconectadas nunha configuración de paralelogramo, asegurando que a sonda se move en paralelo durante medicións tridimensionais.

O deseño global da estrutura da sonda 3D inclúe os actuadores de translación (bisagras) en cada dirección, así como sensores de desprazamento para medir os desprazamentos destes actuadores. A cabeza de medición está conectada ao mecanismo de guía a través de fíos. Durante a medición tridimensional, a cabeza de medición está fixada na máquina de medición de coordenadas, mentres que a peza que se vai medir está fixada no banco de traballo. A sonda entra en contacto coa parte a medir e móvese nas direccións X, Y e Z. Os sensores de inductancia detectan o movemento da sonda, que logo se procesa para obter resultados de medición.

O mecanismo de sonda tridimensional integral conséguese mediante o método de corte global. O contorno e o tamaño da bisagra flexible están deseñados segundo consideracións teóricas, e todo o mecanismo é procesado usando o corte de fíos. O mecanismo consta de dous mecanismos de paralelogramo en cada dirección, o que fai un total de oito bisagras flexibles. Este deseño permite a tradución dentro dun pequeno rango de desprazamento, permitindo o movemento tridimensional da cabeza de medida. O mecanismo composto reduce o volume global da sonda e mellora a súa integración. Os sensores e as placas de circuítos de adquisición están integrados nas partes oco do mecanismo para reducir a interferencia externa e mellorar a precisión da detección.

O mecanismo de bisagra flexible empregado na sonda tridimensional é un mecanismo de enlace sen montaxe mecánica. Utiliza a deformación elástica do material para lograr a restrición desexada. Este enfoque ofrece vantaxes sobre as restricións mecánicas tradicionais, como non ter brecha nin fricción e estar máis preto dunha restrición ideal. O uso dun mecanismo de paralelogramo no mecanismo de bisagra asegura unha alta fracción de desprazamento, alta precisión de guía e unha estrutura compacta e lixeira.

Unha análise do momento de flexión no mecanismo de bisagra flexible revela a relación entre a forza externa e o momento de flexión. Analizando o ángulo de rotación da bisagra e o movemento do banco de traballo, descubriuse que o ángulo de rotación e o desprazamento son proporcionais á forza. O mecanismo de bisagra flexible compórtase semellante a un resorte, cun coeficiente elástico que se pode calcular en función dos seus parámetros de deseño.

En conclusión, este artigo trata sobre o deseño e análise dun mecanismo de sonda tridimensional integral baseado nunha bisagra flexible. Os resultados destacan a relación entre a forza externa e o ángulo de rotación e o desprazamento, facendo fincapé na relación proporcional entre estes factores. A investigación sobre erros de parámetros, a deformación non lineal da bisagra flexible e a compensación teórica son áreas que requiren unha maior exploración no deseño de mecanismos de sonda tridimensional. A través de avances e melloras continuas, o uso de sondas tridimensionais en equipos de medición de coordenadas continuará expandíndose, dando lugar a unha precisión e precisión da medición aumentadas.