一種關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的自標(biāo)定系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及一種關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的自標(biāo)定系統(tǒng)，屬于自標(biāo)定領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是一種多自由度坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備，現(xiàn)在多用在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量、 產(chǎn)品逆向設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)采用類(lèi)似關(guān)節(jié)機(jī)器人的空間開(kāi)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，該種 結(jié)構(gòu)使關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)具有體積小、測(cè)量范圍大、靈活輕便的特點(diǎn)，但該種結(jié)構(gòu)形式存 在誤差累積放大的缺點(diǎn)，各級(jí)關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差會(huì)被逐級(jí)放大，從而造成測(cè)量機(jī)的精度 降低。
[0003] 運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定是消除關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差的有效方法，但由于結(jié)構(gòu)形 式的巨大差異，傳統(tǒng)的正交坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的標(biāo)定方法無(wú)法直接應(yīng)用于關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī) 上，而機(jī)器人領(lǐng)域的標(biāo)定方法一般都要借助激光跟蹤儀、激光干設(shè)儀等昂貴的精密測(cè)量?jī)x 器，且標(biāo)定操作步驟繁瑣、標(biāo)定時(shí)間長(zhǎng)，因此也應(yīng)用成本很高。目前研究較多的基于單點(diǎn)的 標(biāo)定方法，由于關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的運(yùn)動(dòng)空間受限，部分關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)不充分，因此采集到的 數(shù)據(jù)相似度較高，在結(jié)構(gòu)參數(shù)解算時(shí)容易陷入局部極小解，得到的結(jié)構(gòu)參數(shù)精度較低，從而 無(wú)法有效提高關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本實(shí)用新型提供了一種關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的自標(biāo)定系統(tǒng)，通過(guò)增大標(biāo)定操作時(shí) 各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)空間，使采集到的數(shù)據(jù)廣泛而無(wú)死角，從而提高結(jié)構(gòu)參數(shù)解算的魯椿性和精 度，并提高關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的精度。
[0005] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案是；一種關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的自標(biāo)定系統(tǒng)，包括自標(biāo)定 裝置、關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)12、計(jì)算機(jī)15、自標(biāo)定裝置電纜16、關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)電纜 17,所述計(jì)算機(jī)15含有數(shù)據(jù)采集卡；其中自標(biāo)定裝置通過(guò)自標(biāo)定裝置電纜16與計(jì)算機(jī)15 連接通訊，關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)12通過(guò)關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)電纜17與計(jì)算機(jī)15連接通 訊；通過(guò)計(jì)算機(jī)15控制數(shù)據(jù)采集卡采集自標(biāo)定裝置的有效長(zhǎng)度和關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)12 的轉(zhuǎn)角；所述自標(biāo)定裝置的有效長(zhǎng)度為基準(zhǔn)球3球屯、和鋼球測(cè)頭11球屯、的距離。
[0006] 所述自標(biāo)定裝置包括磁性錐座1、固定平臺(tái)2、基準(zhǔn)球3、支撐軌4、連接桿5、滑動(dòng)軌 6、保護(hù)殼7、光柵尺8、光柵讀數(shù)頭9、磁性錐孔桿10、鋼球測(cè)頭11、保護(hù)殼固定螺栓13、讀數(shù) 頭安裝螺栓14 ;其中磁性錐座1通過(guò)螺栓安裝在固定平臺(tái)2上，基準(zhǔn)球3依靠磁力與磁性 錐座1連接，基準(zhǔn)球3與導(dǎo)向副的支撐軌4通過(guò)連接桿5連接在一起，導(dǎo)向副由支撐軌4、 滑動(dòng)軌6和保護(hù)殼7組成，支撐軌4上安裝有光柵尺8,滑動(dòng)軌6上通過(guò)讀數(shù)頭安裝螺栓14 安裝有光柵讀數(shù)頭9,保護(hù)殼7通過(guò)保護(hù)殼固定螺栓13安裝在支撐軌4上用W保護(hù)光柵尺 8和光柵讀數(shù)頭9,由光柵讀數(shù)頭9將當(dāng)前自標(biāo)定裝置的有效長(zhǎng)度讀取出來(lái)，用于結(jié)構(gòu)參數(shù) 辨識(shí)計(jì)算，磁性錐孔桿10的一端通過(guò)螺紋與滑動(dòng)軌6連接，磁性錐孔桿10的另一端的錐孔 與鋼球測(cè)頭11通過(guò)磁力連接，鋼球測(cè)頭11安裝在關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)12上。
[0007] 所述基準(zhǔn)球3為鋼質(zhì)基準(zhǔn)球。
[000引本實(shí)用新型的工作原理是；將關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的鋼球測(cè)頭11與自標(biāo)定裝置 的磁性錐孔桿10通過(guò)磁力連接，鋼球測(cè)頭11與基準(zhǔn)球3之間的距離通過(guò)安裝在自標(biāo)定裝 置內(nèi)部的光柵尺8讀取，根據(jù)采集到的鋼球測(cè)頭11與基準(zhǔn)球3之間的距離和關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo) 測(cè)量機(jī)12的關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)，通過(guò)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程得到W測(cè)量機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)為未知量的方程式，按 照關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角變換順序可W得到一系列方程式，聯(lián)立所得到的方程式即可得到結(jié)構(gòu)參數(shù)辨識(shí) 方程組，求解結(jié)構(gòu)參數(shù)辨識(shí)方程組即可得到測(cè)量機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)、實(shí)現(xiàn)測(cè)量機(jī)的標(biāo)定。
[0009] 具體步驟如下：
[0010] Stepl、上電，打開(kāi)自標(biāo)定裝置和關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)12 ;
[0011] Step2、將自標(biāo)定裝置與關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)12回零，并將鋼球測(cè)頭11與磁性錐 孔桿10吸合，則實(shí)現(xiàn)自標(biāo)定裝置與關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)12連接在一起；
[0012] Step3、將關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)12移動(dòng)至初始位姿且滿(mǎn)足初始化計(jì)數(shù)變量i = 0 ;
[0013] Step4、判斷是否完成了標(biāo)定數(shù)據(jù)采集操作：
[0014] 若尚未完成則轉(zhuǎn)至步驟Steps ;若已完成標(biāo)定數(shù)據(jù)采集操作則轉(zhuǎn)至步驟Steps ;
[0015] St巧5、計(jì)數(shù)變量自增1 ;i = i+1 ;
[0016] Step6、通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡采集第i組自標(biāo)定裝置的有效長(zhǎng)度li和關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè) 量機(jī)12的轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)；
[0017] Step7、變換關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)12的位姿，變換的原則為；按照關(guān)節(jié)順序的大小 依次變換每個(gè)關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角；其中所有關(guān)節(jié)變換次數(shù)之和為n且每個(gè)關(guān)節(jié)變換的次數(shù)為5次 W上（包括5次）；每變換一次之后就返回到步驟Step4進(jìn)行判斷；
[0018] St巧8、完成標(biāo)定數(shù)據(jù)采集后，令n = i ;
[0019] Step9、利用采集到的數(shù)據(jù)和關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程列出n個(gè)方程，每 個(gè)方程的形式為：
[0020]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的自標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于：包括自標(biāo)定裝置、關(guān)節(jié)臂式 坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（12)、計(jì)算機(jī)（15)、自標(biāo)定裝置電纜（16)、關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)電纜（17)，所述 計(jì)算機(jī)（15)含有數(shù)據(jù)采集卡；其中自標(biāo)定裝置通過(guò)自標(biāo)定裝置電纜（16)與計(jì)算機(jī)（15)連 接通訊，關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（12)通過(guò)關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)電纜（17)與計(jì)算機(jī)（15)連接 通訊；通過(guò)計(jì)算機(jī)（15)控制數(shù)據(jù)采集卡采集自標(biāo)定裝置的有效長(zhǎng)度和關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量 機(jī)的轉(zhuǎn)角；所述自標(biāo)定裝置的有效長(zhǎng)度為基準(zhǔn)球做球屯、和鋼球測(cè)頭（11)球屯、的距 離。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的自標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于：所述自標(biāo) 定裝置包括磁性錐座（1)、固定平臺(tái)（2)、基準(zhǔn)球（3)、支撐軌（4)、連接桿巧）、滑動(dòng)軌化）、 保護(hù)殼（7)、光柵尺巧）、光柵讀數(shù)頭巧）、磁性錐孔桿（10)、鋼球測(cè)頭（11)、保護(hù)殼固定螺 栓（13)、讀數(shù)頭安裝螺栓（14);其中磁性錐座（1)通過(guò)螺栓安裝在固定平臺(tái)（2)上，基準(zhǔn)球 (3)依靠磁力與磁性錐座（1)連接，基準(zhǔn)球（3)與導(dǎo)向副的支撐軌（4)通過(guò)連接桿（5)連接 在一起，導(dǎo)向副由支撐軌（4)、滑動(dòng)軌（6)和保護(hù)殼（7)組成，支撐軌（4)上安裝有光柵尺 巧），滑動(dòng)軌（6)上通過(guò)讀數(shù)頭安裝螺栓（14)安裝有光柵讀數(shù)頭巧），保護(hù)殼（7)通過(guò)保護(hù) 殼固定螺栓（13)安裝在支撐軌（4)上用W保護(hù)光柵尺（8)和光柵讀數(shù)頭巧），由光柵讀數(shù) 頭（9)將當(dāng)前自標(biāo)定裝置的有效長(zhǎng)度讀取出來(lái)，用于結(jié)構(gòu)參數(shù)辨識(shí)計(jì)算，磁性錐孔桿（10) 的一端通過(guò)螺紋與滑動(dòng)軌（6)連接，磁性錐孔桿（10)的另一端的錐孔與鋼球測(cè)頭（11)通 過(guò)磁力連接，鋼球測(cè)頭（11)安裝在關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（12)上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的自標(biāo)定系統(tǒng)，其特征在于：所述基準(zhǔn) 球（3)為鋼質(zhì)基準(zhǔn)球。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的自標(biāo)定系統(tǒng)，屬于自標(biāo)定領(lǐng)域。本實(shí)用新型包括自標(biāo)定裝置、關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、計(jì)算機(jī)、自標(biāo)定裝置電纜、關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)電纜，所述計(jì)算機(jī)含有數(shù)據(jù)采集卡；其中自標(biāo)定裝置通過(guò)自標(biāo)定裝置電纜與計(jì)算機(jī)連接通訊，關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)通過(guò)關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)電纜與計(jì)算機(jī)連接通訊；通過(guò)計(jì)算機(jī)控制數(shù)據(jù)采集卡采集自標(biāo)定裝置的有效長(zhǎng)度和關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的轉(zhuǎn)角；所述自標(biāo)定裝置的有效長(zhǎng)度為基準(zhǔn)球球心和鋼球測(cè)頭球心的距離。本實(shí)用新型為結(jié)構(gòu)參數(shù)解算提供了魯棒性更強(qiáng)的數(shù)據(jù)支持；提高了結(jié)構(gòu)參數(shù)解算的可靠性和精度；標(biāo)定操作更加靈活輕便。
【IPC分類(lèi)】G01B21-00
【公開(kāi)號(hào)】CN204286388
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420712471
【發(fā)明人】高貫斌, 張懷山, 那靖, 劉暢, 郭瑜
【申請(qǐng)人】昆明理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年11月24日