關(guān)節(jié)臂測量機(jī)調(diào)研報(bào)告

關(guān)節(jié)臂測量機(jī)的定義：關(guān)節(jié)臂測量機(jī)是由幾根固定長度的臂通過繞互相垂直軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的關(guān)節(jié)(分別稱為肩、肘和腕關(guān)節(jié))互相連接，在最終的轉(zhuǎn)軸上裝有探測系統(tǒng)的坐標(biāo)測量裝置。很明顯它不是一種直角坐標(biāo)測量系統(tǒng)，每個(gè)臂的轉(zhuǎn)動(dòng)軸或者與臂軸線垂直，或者繞臂自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)(自轉(zhuǎn))，一般用三個(gè)“-”隔開的數(shù)來表達(dá)肩、肘和腕的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，2-2-3配置可以有a0-b0-d0-e0-f0和a0-b0-c0-d0-e0-f0-g0角度轉(zhuǎn)動(dòng)的關(guān)節(jié)臂測量機(jī)，為了適應(yīng)目前狀況，關(guān)節(jié)數(shù)一般不不小于7，目前一般為手動(dòng)測量機(jī)。工作原理：關(guān)節(jié)臂式測量機(jī)是一種新型的非正交式坐標(biāo)測量機(jī)，它以角度基準(zhǔn)取代長度基準(zhǔn)，將若干桿件和一種測頭通過旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)串聯(lián)連接，一端固定，另一端(測頭)在空間自由運(yùn)動(dòng)，構(gòu)成一種球形測量空間。一般它由基座、6個(gè)關(guān)節(jié)、2個(gè)臂，以及測頭等部分構(gòu)成，該測量系統(tǒng)具有空間六自由度，可以以便地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜工件的測量。關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測量機(jī)以各個(gè)關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角和作用臂作為測量基準(zhǔn)，通過坐標(biāo)系變換實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)測量。因此，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中首要測量的參數(shù)為各個(gè)關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角，作用臂長通過機(jī)械構(gòu)造的標(biāo)定來確定。特點(diǎn)：在檢測空間一固定點(diǎn)時(shí)關(guān)節(jié)臂測量機(jī)與直角坐標(biāo)系測量機(jī)完全不一樣，在測頭確定狀況下直角坐標(biāo)測量機(jī)各軸的位置X，Y，Z對固定空間點(diǎn)是唯一的、完全確定的；而關(guān)節(jié)臂測量機(jī)各臂對測頭測量一種固定空間點(diǎn)卻有無窮的組合，即各臂在空間的角度和位置是無窮多、不是唯一的，因而各關(guān)節(jié)在不一樣角度位置的誤差極大影響了對同一點(diǎn)的位置檢測誤差。

由于關(guān)節(jié)臂測量機(jī)的各臂長度固定，引起誤差的重要原由于各轉(zhuǎn)角的誤差，因此轉(zhuǎn)角誤差的測量和賠償對提高關(guān)節(jié)臂測量機(jī)的精度至關(guān)重要。

探測系統(tǒng)(測頭)距各關(guān)節(jié)的距離不一樣，根據(jù)試驗(yàn)和理論推導(dǎo)，不一樣級(jí)的轉(zhuǎn)角誤差對測量成果的影響是不一樣的，越靠近基座處關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角誤差對測量成果影響越大。

由于關(guān)節(jié)臂測量機(jī)是固定于基座上，基座的的固定方式及剛性對測量精度及反復(fù)性的影響亦不能忽視。

關(guān)節(jié)臂測量機(jī)也許有測量死角或精度尤其差的區(qū)域，供應(yīng)商應(yīng)加以闡明。

關(guān)節(jié)臂測量機(jī)是便攜式的，工作環(huán)境條件變化很大，因此在驗(yàn)收措施中對環(huán)境條件作了特殊闡明。

一般來說關(guān)節(jié)臂測量機(jī)的精度比老式的框架式三坐標(biāo)測量機(jī)精度要低，精度一般為10微米級(jí)以上，加上只能手動(dòng)，因此選用時(shí)要注意應(yīng)用場所。應(yīng)用領(lǐng)域：汽車及其零部件制造商汽車內(nèi)飾航空航天零部件制造商重型設(shè)備及其零部件制造商船舶和造船機(jī)械制造家俱制造業(yè)土木工程新能源及其零部件制造商軌道交通合用于檢測、逆向工程、迅速成形、3D建模。此設(shè)備的尤其功能是在掃描黑色和高反光材質(zhì)時(shí)無需噴顯影劑，提供了更好的表面掃描性能坐標(biāo)機(jī)精度評(píng)估原則：ISO103601994年，ISO10360國際原則《坐標(biāo)測量機(jī)的驗(yàn)收、檢測和復(fù)檢檢測》開始實(shí)行。這個(gè)原則闡明了坐標(biāo)測量機(jī)性能檢測的基本環(huán)節(jié)。中國目前實(shí)行的測量機(jī)國標(biāo)GB/T16857.2-1997《坐標(biāo)計(jì)量學(xué)－第二部分：坐標(biāo)測量機(jī)的性能測定》便等同于ISO對應(yīng)原則。

ISO重要包括三個(gè)重要參數(shù)：長度測量最大容許示值誤差(MPEE)、最大容許探測誤差(MPEP)；對于掃描測量，采用最大容許掃描探測誤差(MPETHP)

原則的這個(gè)部分合用于所有的測量機(jī)。它描述了坐標(biāo)測量機(jī)的兩個(gè)基本定義：長度測量最大容許示值誤差(MPEE)和最大容許探測誤差(MPEP)

長度測量最大容許示值誤差MPEE：

在測量空間的任意7種不一樣的方位，測量一組5種尺寸的量塊，每種量塊長度分別測量3次所有測量成果必須在規(guī)定的MPEE值范圍內(nèi)。

最大容許探測誤差(MPEP)

25點(diǎn)測量精密原則球，探測點(diǎn)分布均勻。最大容許探測誤差MPEP值為所有測量半徑的最大值。

ISO10360-3()“配置轉(zhuǎn)臺(tái)軸線為第四軸的坐標(biāo)測量機(jī)”

對于配置了轉(zhuǎn)臺(tái)的測量機(jī)來說，測量機(jī)的測量誤差在這部分進(jìn)行了定義。重要包括三個(gè)指標(biāo)：徑向四軸誤差(FR)、切向四軸誤差(FT)、軸向四軸誤差(FA)。

ISO10360-4()“掃描測量型坐標(biāo)測量機(jī)”

這個(gè)部分合用于具有持續(xù)掃描功能的坐標(biāo)測量機(jī)。它描述了在掃描模式下的測量誤差。

大多數(shù)測量機(jī)制造約定義了"在THP狀況下的空間掃描探測誤差"。在THP之外，原則還定義了在THN、TLP和TLN狀況下的掃描探測誤差。

最大容許掃描探測誤差(MPETHP)：

沿原則球上4條確定的途徑進(jìn)行掃描。最大容許掃描探測誤差MPETHP值為所有掃描半徑的最大差值。注：THP的闡明必須包括總的測量時(shí)間，例如：THP=1.5um（掃描時(shí)間是72秒）THP闡明了沿已知途徑在密度最大的點(diǎn)上的掃描特性。ISO10360-4深入闡明了：TLP:沿已知途徑，以低密度點(diǎn)的方式掃描。THN:沿未知途徑，以高密度點(diǎn)的方式掃描。TLN:沿未知途徑，以低密度點(diǎn)的方式掃描。機(jī)器系統(tǒng)構(gòu)成：序號(hào)系統(tǒng)名稱部件名稱備注一主機(jī)柔性關(guān)節(jié)臂測量機(jī)碳石墨纖維材料臂身一體化ZERO-G平衡桿系統(tǒng)數(shù)碼相機(jī)及工作光源用于現(xiàn)場記錄缺陷RDSTM軟件磁力底座校驗(yàn)原則球用于校準(zhǔn)原則球校驗(yàn)棒便攜式儀器箱移動(dòng)模塊包，包括電池和Wi-Fi通訊顧客和系統(tǒng)闡明書二測頭系統(tǒng)15mm不銹鋼球硬測頭6mm紅寶石硬測頭3mm紅寶石硬測頭三軟件系統(tǒng)PCDMISCAD通用測量軟件PCDIMSPROtable四計(jì)算機(jī)系統(tǒng)筆記本計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工作環(huán)境：工作溫度：0°C-50°C(32°F-122°F)存儲(chǔ)溫度：-30°C-70°C(-22°F-158°F)相對濕度：95%非冷凝測量設(shè)備操作時(shí)溫度∶（提議）10℃~40℃測量設(shè)備操作時(shí)相對濕度∶10%~95%電源規(guī)定∶100V~240Vc.a.50/60HZ設(shè)備容許旋轉(zhuǎn)角度∶105rad/s2最大振幅∶55HZ~2，000HZ最大移動(dòng)頻率∶6m/s精度列表(romer系統(tǒng)75系列)：型號(hào)測量范圍點(diǎn)反復(fù)性空間長度精度重量SI＊重量SE＊7520SI/SE2.0m±0.023mm±0.033mm8.6kg8.2kg7525SI/SE2.5m±0.028mm±0.039mm8.9kg8.5kg7530SI/SE3.0m±0.048mm±0.066mm9.2kg8.8kg7535SI/SE3.5m±0.061mm±0.093mm9.5kg9.1kg7540SI/SE4.0m±0.074mm±0.106mm9.8kg9.4kg7545SI/SE4.5m±0.088mm±0.126mm10.1kg9.7kg廠家及標(biāo)配：1、美國FARO關(guān)節(jié)臂，進(jìn)入國內(nèi)市場較早，目前排名世界第一2、?？怂箍档氖荝omer，有法國工廠和美國工廠。3、日本三豐早起的均有romer代工，目前的nikon的關(guān)節(jié)臂也是romer的第六代技術(shù)。4、純?nèi)召Y工廠尚有一款tts。faro原則配置：主機(jī)，cam2軟件，電腦，原則球，原裝進(jìn)口磁力底座，2個(gè)測頭。romer原則配置：主機(jī)，pc-dmis軟件，電腦，原則球，原則尺，原裝進(jìn)口磁力底座，3個(gè)測頭。TTS原則配置:主機(jī)，tts自己軟件，電腦，原則球，測量車，測頭。有關(guān)輔助件蛙跳：通過蛙跳技術(shù)（轉(zhuǎn)站技術(shù)），可以將坐標(biāo)系進(jìn)行平移、擬合，從而將測量行程擴(kuò)大1~2倍，每次蛙跳，損失精度0.02mm左右；不提議顧客做2次以上的蛙跳（會(huì)導(dǎo)致精度不精確。）使用環(huán)節(jié)：固定機(jī)器檢查機(jī)器電源與否穩(wěn)定與接地圖紙分析：找出測量基準(zhǔn)，確定測量不確特性元素，以及應(yīng)用這些元素進(jìn)行位置公差的評(píng)價(jià)基準(zhǔn)固定好工件，保證在機(jī)器的有效范圍內(nèi)能把工件一次測量完整，若要做蛙跳先規(guī)劃好啟動(dòng)機(jī)器電源開關(guān)，對機(jī)器進(jìn)行復(fù)位(找零點(diǎn))建立零件坐標(biāo)系進(jìn)行檢測項(xiàng)目元素測量進(jìn)行形狀位置公差評(píng)價(jià)出具檢測匯報(bào)使用中注意：首先檢查磁性底座與否有鐵銷或污染等雜物，保證磁力底座是平穩(wěn)的測量時(shí)，不要使用很大的力量壓迫測頭使用測量時(shí)，應(yīng)盡量保持一只手扶腕部（EF軸），另一只手扶測量機(jī)的肘部（CD軸）。保養(yǎng)篇：保持清潔：每月至少一次使用酒精擦拭測頭每月至少一到兩次使用棉布(無紡布為最佳)擦拭原則棒，涂防銹油(以WD40為最佳)每月檢查連接電纜狀態(tài)一次。選用潔凈的清潔布蘸清水擦洗連接電源，然后使用干布將電纜上的水分擦拭潔凈每月檢查一次測量設(shè)備的螺釘緊固狀態(tài)每月用酒精清潔機(jī)器的各個(gè)螺釘和易生銹部位，待酒精干后使用潔凈的布蘸防銹油擦拭各個(gè)螺釘和易生銹部位每月使用干棉布擦拭測量設(shè)備的所有部件表面測量設(shè)備寄存是，請放在干燥通風(fēng)的地方，如下幾種地方，請勿寄存設(shè)備潮濕的地方；2、長時(shí)間接受太陽暴曬的地方；3、勿在雨季將測量設(shè)備寄存在能被雨淋到的地方，假如測量設(shè)備固定在某一種地方長期使用，每周至少檢查一到兩次設(shè)備的穩(wěn)定性。使用篇安裝或短距離搬運(yùn)測量設(shè)備時(shí)，只能通過測量設(shè)備背部提拎設(shè)備移動(dòng)測量設(shè)備到其他工作地點(diǎn)時(shí)，使用設(shè)備配置的運(yùn)送包裝箱托運(yùn)。在運(yùn)送前，請查看包裝箱的鎖扣與否扣好。測量設(shè)備安裝時(shí)，首先檢查磁性底座底部與否有鐵屑或污垢等雜物。若有請將雜物清除，保持磁性底座潔凈，以保證磁性底座與臺(tái)面可以牢固吸實(shí)，以免由于底座存在雜物導(dǎo)致磁性底座磁力局限性發(fā)生側(cè)翻磕碰設(shè)備。進(jìn)行測量時(shí)，不要使用很大的力量壓迫測頭，壓力過大也許導(dǎo)致工件表面產(chǎn)生變量。導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)不精確。使用測量設(shè)備時(shí)應(yīng)盡量保持一只手扶腕部，另一支手扶測量設(shè)備的肘部。檢查篇測量設(shè)備要配置UPS在線穩(wěn)壓電源請將原始數(shù)據(jù)備份一份，及其他的參數(shù)盤每周檢查一次機(jī)器的單點(diǎn)反復(fù)精度和長度反復(fù)精度，并將檢查后的精度檢查匯報(bào)保留到同一種文獻(xiàn)夾內(nèi)作為后來判斷機(jī)器精度與否合格的根據(jù)，提議每年進(jìn)行一次設(shè)備校準(zhǔn)。相對三坐標(biāo)測量機(jī)的重要優(yōu)勢：體積小、重量輕、便于攜帶。關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測量機(jī)一般只有5-10kg，由測量臂構(gòu)成，占用空間小，可以放置于以便攜帶的專用行李箱中，非常合用于室外測量以及測量物體不能移動(dòng)的場所。量程范圍大。三坐標(biāo)測量機(jī)需要在量程范圍內(nèi)安裝導(dǎo)軌、標(biāo)尺及驅(qū)動(dòng)裝置，增長量程就會(huì)大大地增長測量機(jī)的體積和重量，并導(dǎo)致生產(chǎn)成本的提高，而關(guān)節(jié)臂坐標(biāo)測量機(jī)采用關(guān)節(jié)臂連接的形式，增長量程只要加長測量臂的長度即可?；緹o測量死角。三坐標(biāo)測量機(jī)的測量向量取決于測頭測角，對于中空、不規(guī)則的零部件的內(nèi)部表面等狀況很難在所有空間測量，存在測量死角；而通過桿長設(shè)計(jì)優(yōu)化之后的關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測量機(jī)，由于具有多軸串聯(lián)構(gòu)造，幾乎可以探觸到測量空間的任意位置。運(yùn)動(dòng)靈魂，操作簡樸。關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測量機(jī)構(gòu)造輕便，是被動(dòng)式測量機(jī)，依托測量者的引導(dǎo)操作到達(dá)測量位置，操作簡樸輕易。價(jià)格合適。一般同樣量程范圍的兩種測量機(jī)，關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測量機(jī)的價(jià)格僅是三坐標(biāo)測量機(jī)的1/2到1/4,。關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測量機(jī)有助于測量機(jī)的推廣以及測量技術(shù)的普及。由于坐標(biāo)測量機(jī)的使用