Analiza oblikovanja in mehanskih značilnosti tridimenzionalne merilne sonde za fleksibilen HIN

Sonda je bistvena sestavina koordinatnega merilnega stroja (CMM). V zadnjih letih se raziskovalci vse bolj osredotočajo na tridimenzionalne sonde zaradi svojih vsestranskih merilnih parametrov in prilagodljivih metod merjenja. Tako domači kot mednarodni raziskovalci so bili namenjeni uporabi in razvoju sonde, vključno z raziskovanjem novih struktur sonde in teorijo napak na sondi. Kot rezultat, se tridimenzionalne sonde pogosteje uporabljajo v različnih vrstah koordinatne merilne opreme.

Integralna sonda se je postavila kot glavna smer razvoja, ker je bila njegova mehanska zmogljivost in teoretični model bližje idealu, pa tudi visoke integracije in natančnosti. Integralna tridimenzionalna sonda ima prilagodljiv mehanizem tečajev, ki je bil temeljito analiziran glede na njegove mehanske lastnosti.

Zasnova strukture tridimenzionalne merilne glave vključuje priročni mehanizem in celotno zasnovo strukture. Vodni mehanizem je sestavljen iz treh tečajev - enega za prevod v smeri x, enega za prevod v smeri z in enega za prevod v smeri y. Ti tečaji so povezani v konfiguraciji paralelograma, kar zagotavlja, da se sonda med tridimenzionalnimi meritvami premika vzporedno.

Celotna zasnova strukture 3D sonde vključuje translacijske aktuatorje (tečaje) v vsako smer, pa tudi senzorje premikov za merjenje premikov teh aktuatorjev. Merilna glava je povezana z mehanizmom Guide prek niti. Med tridimenzionalnim merjenjem je merilna glava pritrjena na koordinatni merilni stroj, medtem ko je obdelovanec, ki ga je treba meriti, pritrjena na delovni mizi. Sonda nato vzpostavi stik z delom, ki ga je treba izmeriti, in se premika v smeri x, y in z. Senzorji induktivnosti zaznajo gibanje sonde, ki se nato obdela, da doseže rezultate merjenja.

Integralni tridimenzionalni mehanizem sonde se doseže s celotno metodo rezanja. Obris in velikost fleksibilnega tečaja sta zasnovana glede na teoretične premisleke, celoten mehanizem pa se obdela z rezanjem žic. Mehanizem je sestavljen iz dveh paralelogramskih mehanizmov v vsaki smeri, kar je skupno osem fleksibilnih tečajev. Ta zasnova omogoča prevajanje v majhnem območju premikov, kar omogoča tridimenzionalno gibanje merilne glave. Kompozitni mehanizem zmanjšuje celotno prostornino sonde in izboljša njegovo integracijo. Senzorji in prevzemni vezji so vgrajeni v votle dele mehanizma, da se zmanjšajo zunanje motnje in izboljšajo natančnost odkrivanja.

Prilagodljiv mehanizem tečajev, ki se uporablja v tridimenzionalni sondi, je mehanizem povezave brez mehanskega sklopa. Za dosego želene omejitve uporablja elastično deformacijo materiala. Ta pristop ponuja prednosti pred tradicionalnimi mehanskimi omejitvami, na primer, da nimate vrzeli ali trenja in bližje idealni omejitvi. Uporaba paralelogramskega mehanizma v mehanizmu tečaja zagotavlja visoko frakcijo premika, visoko vodilno natančnost ter kompaktno in lahkotno strukturo.

Analiza upogibnega trenutka v prilagodljivem mehanizmu tečaja razkriva razmerje med zunanjo silo in upogibnim trenutkom. Z analizo vrtenja kota tečaja in gibanjem delovne mize ugotovimo, da sta kota vrtenja in premik sorazmerna s silo. Prilagodljiv mehanizem tečajev se obnaša podobno vzmet, z elastičnim koeficientom, ki ga je mogoče izračunati na podlagi njegovih načrtovalnih parametrov.

V zaključku ta članek obravnava oblikovanje in analizo celotnega tridimenzionalnega mehanizma sonde, ki temelji na prožnem tečaju. Ugotovitve poudarjajo razmerje med zunanjo silo in kotom vrtenja in premikom, kar poudarja sorazmerno razmerje med temi dejavniki. Raziskava o napakah parametrov, nelinearna deformacija fleksibilnega tečaja in teoretična kompenzacija so področja, ki zahtevajo nadaljnje raziskovanje pri načrtovanju tridimenzionalnih mehanizmov sonde. Z nenehnim napredkom in izboljšavami se bo uporaba tridimenzionalnih sonde v koordinatni merilni opremi še naprej širila, kar bo vodilo do večje natančnosti in natančnosti merjenja.