Analisi di progettazione e caratteristiche meccaniche della sonda di misurazione tridimensionale per Hin flessibile

La sonda è un componente essenziale di una macchina di misurazione delle coordinate (CMM). Negli ultimi anni, i ricercatori si sono sempre più concentrati su sonde tridimensionali a causa dei loro parametri di misurazione versatili e metodi di misurazione flessibili. Sia i ricercatori nazionali che quelli internazionali sono stati dedicati all'applicazione e allo sviluppo di sonde, tra cui l'esplorazione di nuove strutture di sonda e la teoria degli errori della sonda. Di conseguenza, le sonde tridimensionali vengono utilizzate più frequentemente in vari tipi di apparecchiature di misurazione delle coordinate.

La sonda integrale è emersa come la direzione principale dello sviluppo a causa delle sue prestazioni meccaniche e del modello teorico più vicino all'ideale, nonché alla sua elevata integrazione e precisione. La sonda tridimensionale integrale presenta un meccanismo di cerniera flessibile, che è stato accuratamente analizzato per le sue proprietà meccaniche.

Il design della struttura della testa di misurazione tridimensionale include un meccanismo di guida e un design complessivo della struttura. Il meccanismo di guida consiste in tre cerniere: una per la traduzione nella direzione X, uno per la traduzione nella direzione Z e uno per la traduzione nella direzione y. Queste cerniere sono interconnesse in una configurazione di parallelogramma, garantendo che la sonda si muova in parallelo durante le misurazioni tridimensionali.

La progettazione complessiva della struttura della sonda 3D include gli attuatori traslazionali (cerniere) in ciascuna direzione, nonché i sensori di spostamento per misurare gli spostamenti di questi attuatori. La testa di misurazione è collegata al meccanismo di guida attraverso i thread. Durante la misurazione tridimensionale, la testa di misurazione è fissata alla macchina di misurazione delle coordinate, mentre il pezzo da misurare è fissato sul banco di lavoro. La sonda quindi entra in contatto con la parte da misurare e si muove nelle direzioni X, Y e Z. I sensori di induttanza rilevano il movimento della sonda, che viene quindi elaborato per ottenere risultati di misurazione.

Il meccanismo di sonda tridimensionale integrale si ottiene attraverso il metodo di taglio complessivo. Lo schema e le dimensioni della cerniera flessibile sono progettati in base a considerazioni teoriche e l'intero meccanismo viene elaborato utilizzando il taglio del filo. Il meccanismo è costituito da due meccanismi di parallelogramma in ciascuna direzione, che producono un totale di otto cardini flessibili. Questo design consente la traduzione all'interno di un piccolo intervallo di spostamento, consentendo il movimento tridimensionale della testa di misurazione. Il meccanismo composito riduce il volume complessivo della sonda e ne migliora l'integrazione. I sensori e i circuiti di acquisizione sono integrati nelle parti cave del meccanismo per ridurre le interferenze esterne e migliorare l'accuratezza del rilevamento.

Il meccanismo di cerniera flessibile utilizzato nella sonda tridimensionale è un meccanismo di collegamento senza assemblaggio meccanico. Utilizza la deformazione elastica del materiale per ottenere il vincolo desiderato. Questo approccio offre vantaggi rispetto ai tradizionali vincoli meccanici, come non avere spazio o attrito ed essere più vicini a un vincolo ideale. L'uso di un meccanismo di parallelogramma nel meccanismo della cerniera garantisce una frazione di spostamento elevato, una precisione di guida elevata e una struttura compatta e leggera.

Un'analisi del momento di flessione nel meccanismo di cerniera flessibile rivela la relazione tra la forza esterna e il momento di flessione. Analizzando l'angolo di rotazione della cerniera e il movimento del banco di lavoro, si scopre che l'angolo di rotazione e lo spostamento sono proporzionali alla forza. Il meccanismo di cerniera flessibile si comporta in modo simile a una molla, con un coefficiente elastico che può essere calcolato in base ai suoi parametri di progettazione.

In conclusione, questo articolo discute la progettazione e l'analisi di un meccanismo di sonda tridimensionale integrale basato su una cerniera flessibile. I risultati evidenziano la relazione tra la forza esterna e l'angolo di rotazione e lo spostamento, sottolineando la relazione proporzionale tra questi fattori. La ricerca sugli errori dei parametri, la deformazione non lineare della cerniera flessibile e la compensazione teorica sono aree che richiedono un'ulteriore esplorazione nella progettazione di meccanismi di sonda tridimensionali. Attraverso continui progressi e miglioramenti, l'uso di sonde tridimensionali nelle apparecchiature di misurazione delle coordinate continuerà ad espandersi, portando a una maggiore accuratezza e precisione di misurazione.