Thiết kế và phân tích đặc điểm cơ học của đầu dò đo ba chiều cho hin linh hoạt

Đầu dò là một thành phần thiết yếu của máy đo tọa độ (CMM). Trong những năm gần đây, các nhà nghiên cứu đã ngày càng tập trung vào các đầu dò ba chiều do các thông số đo linh hoạt của chúng và các phương pháp đo linh hoạt. Cả các nhà nghiên cứu trong nước và quốc tế đã được dành riêng cho việc áp dụng và phát triển các thăm dò, bao gồm cả việc thăm dò các cấu trúc thăm dò mới và lý thuyết lỗi thăm dò. Do đó, các đầu dò ba chiều đang được sử dụng thường xuyên hơn trong các loại thiết bị đo tọa độ khác nhau.

Đầu dò tích phân đã nổi lên như là hướng phát triển chính vì hiệu suất cơ học và mô hình lý thuyết của nó gần với lý tưởng hơn, cũng như sự tích hợp và độ chính xác cao của nó. Đầu dò ba chiều tích hợp có cơ chế bản lề linh hoạt, đã được phân tích kỹ lưỡng về các tính chất cơ học của nó.

Thiết kế cấu trúc của đầu đo ba chiều bao gồm cơ chế hướng dẫn và thiết kế cấu trúc tổng thể. Cơ chế hướng dẫn bao gồm ba bản lề - một cho dịch theo hướng x, một cho dịch theo hướng z và một bản dịch theo hướng y. Các bản lề này được kết nối với nhau trong cấu hình hình bình hành, đảm bảo rằng đầu dò di chuyển song song trong các phép đo ba chiều.

Thiết kế cấu trúc tổng thể của đầu dò 3D bao gồm các bộ truyền động tịnh tiến (bản lề) theo mỗi hướng, cũng như các cảm biến chuyển vị để đo các chuyển vị của các bộ truyền động này. Đầu đo được kết nối với cơ chế hướng dẫn thông qua các luồng. Trong quá trình đo ba chiều, đầu đo được cố định vào máy đo tọa độ, trong khi phôi được đo được cố định trên bàn làm việc. Đầu dò sau đó làm cho tiếp xúc với phần được đo và di chuyển theo hướng X, Y và Z. Các cảm biến tự cảm phát hiện chuyển động của đầu dò, sau đó được xử lý để có được kết quả đo.

Cơ chế thăm dò ba chiều tích hợp đạt được thông qua phương pháp cắt tổng thể. Đường viền và kích thước của bản lề linh hoạt được thiết kế theo các cân nhắc về lý thuyết, và toàn bộ cơ chế được xử lý bằng cách sử dụng cắt dây. Cơ chế bao gồm hai cơ chế hình bình hành theo mỗi hướng, tạo ra tổng cộng tám bản lề linh hoạt. Thiết kế này cho phép dịch trong phạm vi dịch chuyển nhỏ, cho phép chuyển động ba chiều của đầu đo. Cơ chế tổng hợp làm giảm khối lượng tổng thể của đầu dò và cải thiện sự tích hợp của nó. Các cảm biến và bảng mạch thu được được tích hợp vào các phần rỗng của cơ chế để giảm nhiễu bên ngoài và cải thiện độ chính xác phát hiện.

Cơ chế bản lề linh hoạt được sử dụng trong đầu dò ba chiều là một cơ chế liên kết mà không cần lắp ráp cơ học. Nó sử dụng biến dạng đàn hồi của vật liệu để đạt được ràng buộc mong muốn. Cách tiếp cận này cung cấp những lợi thế so với các ràng buộc cơ học truyền thống, chẳng hạn như không có khoảng cách hoặc ma sát và gần gũi hơn với một ràng buộc lý tưởng. Việc sử dụng một cơ chế hình bình hành trong cơ chế bản lề đảm bảo phần dịch chuyển cao, độ chính xác hướng dẫn cao và cấu trúc nhỏ gọn và nhẹ.

Một phân tích về thời điểm uốn trong cơ chế bản lề linh hoạt cho thấy mối quan hệ giữa lực bên ngoài và thời điểm uốn. Bằng cách phân tích góc quay của bản lề và chuyển động của bàn làm việc, người ta thấy rằng góc quay và độ dịch chuyển tỷ lệ thuận với lực. Cơ chế bản lề linh hoạt hoạt động tương tự như lò xo, với hệ số đàn hồi có thể được tính toán dựa trên các tham số thiết kế của nó.

Tóm lại, bài viết này thảo luận về thiết kế và phân tích cơ chế thăm dò ba chiều không thể thiếu dựa trên bản lề linh hoạt. Các phát hiện nêu bật mối quan hệ giữa lực bên ngoài và góc quay và sự dịch chuyển, nhấn mạnh mối quan hệ tỷ lệ giữa các yếu tố này. Nghiên cứu về các lỗi tham số, biến dạng phi tuyến của bản lề linh hoạt và bù lý thuyết là các khu vực đòi hỏi phải khám phá thêm trong thiết kế các cơ chế thăm dò ba chiều. Thông qua các tiến bộ và cải tiến liên tục, việc sử dụng các đầu dò ba chiều trong thiết bị đo tọa độ sẽ tiếp tục mở rộng, dẫn đến độ chính xác và độ chính xác của phép đo.