การออกแบบและการวิเคราะห์ลักษณะทางกลของโพรบวัดสามมิติสำหรับ Hin ที่ยืดหยุ่น

โพรบเป็นองค์ประกอบสำคัญของเครื่องวัดพิกัด (CMM) ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมานักวิจัยได้มุ่งเน้นไปที่โพรบสามมิติมากขึ้นเนื่องจากพารามิเตอร์การวัดที่หลากหลายและวิธีการวัดที่ยืดหยุ่น ทั้งนักวิจัยทั้งในและต่างประเทศได้รับการอุทิศให้กับการประยุกต์และการพัฒนาของโพรบรวมถึงการสำรวจโครงสร้างโพรบใหม่และทฤษฎีข้อผิดพลาดโพรบ เป็นผลให้มีการใช้โพรบสามมิติบ่อยขึ้นในอุปกรณ์วัดพิกัดประเภทต่างๆ

โพรบอินทิกรัลได้กลายเป็นทิศทางหลักของการพัฒนาเนื่องจากประสิทธิภาพเชิงกลและแบบจำลองเชิงทฤษฎีอยู่ใกล้กับอุดมคติเช่นเดียวกับการรวมและความแม่นยำสูง โพรบสามมิติที่สำคัญมีกลไกบานพับที่ยืดหยุ่นซึ่งได้รับการวิเคราะห์อย่างละเอียดสำหรับคุณสมบัติเชิงกล

การออกแบบโครงสร้างของหัววัดสามมิติรวมถึงกลไกคู่มือและการออกแบบโครงสร้างโดยรวม กลไกคู่มือประกอบด้วยสามบานพับ - หนึ่งสำหรับการแปลในทิศทาง x หนึ่งสำหรับการแปลในทิศทาง z และอีกหนึ่งสำหรับการแปลในทิศทาง y บานพับเหล่านี้เชื่อมต่อกันในการกำหนดค่าสี่เหลี่ยมด้านขนานเพื่อให้แน่ใจว่าโพรบเคลื่อนที่แบบขนานในระหว่างการวัดสามมิติ

การออกแบบโครงสร้างโดยรวมของโพรบ 3D รวมถึงแอคทูเอเตอร์แปล (บานพับ) ในแต่ละทิศทางรวมถึงเซ็นเซอร์การกระจัดสำหรับการวัดการเคลื่อนที่ของแอคทูเอเตอร์เหล่านี้ หัววัดเชื่อมต่อกับกลไกคู่มือผ่านเธรด ในระหว่างการวัดสามมิติหัววัดจะถูกจับจ้องไปที่เครื่องวัดพิกัดในขณะที่ชิ้นงานที่จะวัดได้รับการแก้ไขบนโต๊ะทำงาน จากนั้นโพรบจะทำการติดต่อกับชิ้นส่วนที่จะวัดและเคลื่อนที่ในทิศทาง X, Y และ Z เซ็นเซอร์เหนี่ยวนำตรวจจับการเคลื่อนไหวของโพรบซึ่งจะถูกประมวลผลเพื่อให้ได้ผลการวัด

กลไกการสอบสวนแบบสามมิติแบบอินทิกรัลนั้นทำได้ผ่านวิธีการตัดโดยรวม โครงร่างและขนาดของบานพับที่ยืดหยุ่นได้รับการออกแบบตามการพิจารณาทางทฤษฎีและกลไกทั้งหมดถูกประมวลผลโดยใช้การตัดลวด กลไกประกอบด้วยกลไกสี่เหลี่ยมด้านขนานสองแบบในแต่ละทิศทางทำให้มีบานพับที่มีความยืดหยุ่นทั้งหมดแปดบาน การออกแบบนี้ช่วยให้การแปลภายในช่วงการกระจัดขนาดเล็กทำให้สามารถเคลื่อนไหวสามมิติของหัววัดได้ กลไกคอมโพสิตลดปริมาณโดยรวมของโพรบและปรับปรุงการรวม เซ็นเซอร์และแผงวงจรที่ได้มาถูกรวมเข้ากับส่วนกลวงของกลไกเพื่อลดการรบกวนภายนอกและปรับปรุงความแม่นยำในการตรวจจับ

กลไกบานพับที่มีความยืดหยุ่นที่ใช้ในโพรบสามมิติเป็นกลไกการเชื่อมโยงที่ไม่มีการประกอบกล มันใช้ประโยชน์จากการเสียรูปแบบยืดหยุ่นของวัสดุเพื่อให้ได้ข้อ จำกัด ที่ต้องการ วิธีการนี้มีข้อได้เปรียบเหนือข้อ จำกัด เชิงกลแบบดั้งเดิมเช่นไม่มีช่องว่างหรือแรงเสียดทานและอยู่ใกล้กับข้อ จำกัด ในอุดมคติ การใช้กลไกสี่เหลี่ยมด้านขนานในกลไกบานพับช่วยให้มั่นใจได้ว่าจะมีการกระจัดที่สูงความแม่นยำในการชี้นำสูงและโครงสร้างขนาดกะทัดรัดและน้ำหนักเบา

การวิเคราะห์ช่วงเวลาการดัดงอในกลไกบานพับที่ยืดหยุ่นเผยให้เห็นความสัมพันธ์ระหว่างแรงภายนอกและช่วงเวลาการดัดงอ จากการวิเคราะห์มุมการหมุนของบานพับและการเคลื่อนที่ของโต๊ะทำงานพบว่ามุมการหมุนและการกระจัดเป็นสัดส่วนกับแรง กลไกบานพับที่มีความยืดหยุ่นจะทำงานคล้ายกับสปริงโดยมีค่าสัมประสิทธิ์ยืดหยุ่นที่สามารถคำนวณได้ตามพารามิเตอร์การออกแบบ

โดยสรุปบทความนี้กล่าวถึงการออกแบบและการวิเคราะห์กลไกการสอบสวนแบบสามมิติที่สำคัญบนพื้นฐานของบานพับที่ยืดหยุ่น ผลการวิจัยเน้นความสัมพันธ์ระหว่างแรงภายนอกและมุมการหมุนและการกระจัดโดยเน้นความสัมพันธ์ที่เป็นสัดส่วนระหว่างปัจจัยเหล่านี้ การวิจัยเกี่ยวกับข้อผิดพลาดของพารามิเตอร์การเปลี่ยนรูปแบบไม่เชิงเส้นของบานพับที่ยืดหยุ่นและการชดเชยเชิงทฤษฎีเป็นพื้นที่ที่ต้องมีการสำรวจเพิ่มเติมในการออกแบบกลไกการสอบสวนสามมิติ ผ่านความก้าวหน้าและการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องการใช้โพรบสามมิติในอุปกรณ์วัดพิกัดจะยังคงขยายตัวต่อไปซึ่งนำไปสู่ความแม่นยำในการวัดที่เพิ่มขึ้นและความแม่นยำ