Analiza dizajna i mehaničkih karakteristika trodimenzionalne mjerne sonde za fleksibilni HIN

Sonda je bitna komponenta koordinatnog mjernog stroja (CMM). Posljednjih godina istraživači su se sve više fokusirali na trodimenzionalne sonde zbog svojih svestranih parametara mjerenja i fleksibilnih metoda mjerenja. I domaći i međunarodni istraživači posvećeni su primjeni i razvoju sondi, uključujući istraživanje novih struktura sonde i teoriju pogrešaka sonde. Kao rezultat toga, trodimenzionalne sonde češće se koriste u različitim vrstama koordinatne mjerne opreme.

Integralna sonda pojavila se kao glavni smjer razvoja zbog svog mehaničkog performansi, a teorijski model bliži idealu, kao i njegove visoke integracije i preciznosti. Integralna trodimenzionalna sonda ima fleksibilan mehanizam zgloba, koji je temeljito analiziran zbog svojih mehaničkih svojstava.

Dizajn strukture trodimenzionalne mjerne glave uključuje mehanizam vodiča i cjelokupni dizajn strukture. Mehanizam vodiča sastoji se od tri šarke - jedna za prijevod u smjeru x, jedan za prijevod u z smjeru i jedan za prijevod u smjeru y. Ove šarke međusobno su povezane u paralelogramskoj konfiguraciji, osiguravajući da se sonda kreće paralelno tijekom trodimenzionalnih mjerenja.

Ukupni dizajn strukture 3D sonde uključuje translacijske aktuatore (šarke) u svakom smjeru, kao i senzore pomaka za mjerenje pomaka ovih pokretača. Mjerna glava povezana je s mehanizmom vodiča kroz niti. Tijekom trodimenzionalnog mjerenja, mjerna glava je fiksirana na stroj za mjerenje koordinata, dok je radni komad koji se mjeri fiksiran na radnoj ploči. Sonda tada uspostavlja kontakt s dijelom koji se mjeri i kreće se u uputama X, Y i Z. Senzori induktivnosti otkrivaju kretanje sonde, koji se zatim obrađuje radi dobivanja rezultata mjerenja.

Integralni trodimenzionalni mehanizam sonde postiže se cjelokupnom metodom rezanja. Oprem i veličina fleksibilnog zgloba dizajnirani su prema teorijskim razmatranjima, a cijeli se mehanizam obrađuje pomoću rezanja žica. Mehanizam se sastoji od dva mehanizma paralelograma u svakom smjeru, što čini ukupno osam fleksibilnih šarki. Ovaj dizajn omogućuje prijevod unutar malog raspona pomaka, omogućavajući trodimenzionalno kretanje mjerne glave. Kompozitni mehanizam smanjuje ukupni volumen sonde i poboljšava njegovu integraciju. Senzori i ploče za stjecanje integrirani su u šuplje dijelove mehanizma za smanjenje vanjskih smetnji i poboljšanje točnosti otkrivanja.

Fleksibilni mehanizam zgloba koji se koristi u trodimenzionalnoj sondi je mehanizam veze bez mehaničkog sklapanja. Koristi elastičnu deformaciju materijala za postizanje željenog ograničenja. Ovaj pristup nudi prednosti u odnosu na tradicionalna mehanička ograničenja, poput nema praznine ili trenja i bliže idealnom ograničenju. Upotreba mehanizma paralelograma u mehanizmu šarki osigurava visoku frakciju pomaka, visoku točnost vodeće i kompaktnu i laganu strukturu.

Analiza momenta savijanja u fleksibilnom mehanizmu zgloba otkriva odnos između vanjske sile i trenutka savijanja. Analizirajući kut rotacije šarke i kretanje radne ploče, utvrđeno je da su kut rotacije i pomak proporcionalni sili. Fleksibilni mehanizam zgloba ponaša se sličan opruzi, s elastičnim koeficijentom koji se može izračunati na temelju njegovih dizajnerskih parametara.

Zaključno, ovaj članak govori o dizajnu i analizi integriranog trodimenzionalnog mehanizma sonde na temelju fleksibilnog zgloba. Nalazi ističu odnos između vanjske sile i kuta rotacije i pomaka, naglašavajući proporcionalni odnos između ovih čimbenika. Istraživanje pogrešaka parametara, nelinearna deformacija fleksibilnog zgloba i teorijska kompenzacija su područja koja zahtijevaju daljnje istraživanje u dizajnu trodimenzionalnih mehanizama sonde. Kroz kontinuirano napredovanje i poboljšanja, upotreba trodimenzionalnih sondi u koordinatnoj mjernoj opremi nastavit će se širiti, što dovodi do poboljšane točnosti mjerenja i preciznosti.