關節(jié)臂測量機調研報告

關節(jié)臂測量機的定義：關節(jié)臂測量機是由幾根固定長度的臂通過繞互相垂直軸線轉動的關節(jié)(分別稱為肩、肘和腕關節(jié))互相連接，在最后的轉軸上裝有探測系統(tǒng)的坐標測量裝置。很明顯它不是一種直角坐標測量系統(tǒng)，每個臂的轉動軸或者與臂軸線垂直，或者繞臂本身軸線轉動(自轉)，普通用三個“-”隔開的數(shù)來表達肩、肘和腕的轉動自由度，2-2-3配備能夠有a0-b0-d0-e0-f0和a0-b0-c0-d0-e0-f0-g0角度轉動的關節(jié)臂測量機，為了適應現(xiàn)在狀況，關節(jié)數(shù)普通不大于7，現(xiàn)在普通為手動測量機。工作原理：關節(jié)臂式測量機是一種新型的非正交式坐標測量機，它以角度基準取代長度基準，將若干桿件和一種測頭通過旋轉關節(jié)串聯(lián)連接，一端固定，另一端(測頭)在空間自由運動，構成一種球形測量空間。普通它由基座、6個關節(jié)、2個臂，以及測頭等部分構成，該測量系統(tǒng)含有空間六自由度，能夠方便地實現(xiàn)復雜工件的測量。關節(jié)臂式坐標測量機以各個關節(jié)的轉角和作用臂作為測量基準，通過坐標系變換實現(xiàn)坐標測量。因此，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中首要測量的參數(shù)為各個關節(jié)的轉角，作用臂長通過機械構造的標定來擬定。特點：在檢測空間一固定點時關節(jié)臂測量機與直角坐標系測量機完全不同，在測頭擬定狀況下直角坐標測量機各軸的位置X，Y，Z對固定空間點是唯一的、完全擬定的；而關節(jié)臂測量機各臂對測頭測量一種固定空間點卻有無窮的組合，即各臂在空間的角度和位置是無窮多、不是唯一的，因而各關節(jié)在不同角度位置的誤差極大影響了對同一點的位置檢測誤差。

由于關節(jié)臂測量機的各臂長度固定，引發(fā)誤差的重要因素為各轉角的誤差，因此轉角誤差的測量和賠償對提高關節(jié)臂測量機的精度至關重要。

探測系統(tǒng)(測頭)距各關節(jié)的距離不同，根據(jù)實驗和理論推導，不同級的轉角誤差對測量成果的影響是不同的，越靠近基座處關節(jié)的轉角誤差對測量成果影響越大。

由于關節(jié)臂測量機是固定于基座上，基座的的固定方式及剛性對測量精度及重復性的影響亦不能無視。

關節(jié)臂測量機可能有測量死角或精度特別差的區(qū)域，供應商應加以闡明。

關節(jié)臂測量機是便攜式的，工作環(huán)境條件變化很大，因此在驗收辦法中對環(huán)境條件作了特殊闡明。

普通來說關節(jié)臂測量機的精度比傳統(tǒng)的框架式三坐標測量機精度要低，精度普通為10微米級以上，加上只能手動，因此選用時要注意應用場合。應用領域：汽車及其零部件制造商汽車內飾航空航天零部件制造商重型設備及其零部件制造商船舶和造船機械制造家具制造業(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、快速成形、3D建模。此設備的特別功效是在掃描黑色和高反光材質時無需噴顯影劑，提供了更加好的表面掃描性能坐標機精度評定原則：ISO103601994年，ISO10360國際原則《坐標測量機的驗收、檢測和復檢檢測》開始實施。這個原則闡明了坐標測量機性能檢測的基本環(huán)節(jié)。中國現(xiàn)在實施的測量機國標GB/T16857.2-1997《坐標計量學－第二部分：坐標測量機的性能測定》便等同于ISO對應原則。

ISO重要包含三個重要參數(shù)：長度測量最大允許示值誤差(MPEE)、最大允許探測誤差(MPEP)；對于掃描測量，采用最大允許掃描探測誤差(MPETHP)

原則的這個部分合用于全部的測量機。它描述了坐標測量機的兩個基本定義：長度測量最大允許示值誤差(MPEE)和最大允許探測誤差(MPEP)

長度測量最大允許示值誤差MPEE：

在測量空間的任意7種不同的方位，測量一組5種尺寸的量塊，每種量塊長度分別測量3次全部測量成果必須在規(guī)定的MPEE值范疇內。

最大允許探測誤差(MPEP)

25點測量精密原則球，探測點分布均勻。最大允許探測誤差MPEP值為全部測量半徑的最大值。

ISO10360-3()“配備轉臺軸線為第四軸的坐標測量機”

對于配備了轉臺的測量機來說，測量機的測量誤差在這部分進行了定義。重要包含三個指標：徑向四軸誤差(FR)、切向四軸誤差(FT)、軸向四軸誤差(FA)。

ISO10360-4()“掃描測量型坐標測量機”

這個部分合用于含有持續(xù)掃描功效的坐標測量機。它描述了在掃描模式下的測量誤差。

大多數(shù)測量機制造商定義了"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。

最大允許掃描探測誤差(MPETHP)：

沿原則球上4條擬定的途徑進行掃描。最大允許掃描探測誤差MPETHP值為全部掃描半徑的最大差值。注：THP的闡明必須涉及總的測量時間，例如：THP=1.5um（掃描時間是72秒）THP闡明了沿已知途徑在密度最大的點上的掃描特性。ISO10360-4進一步闡明了：TLP:沿已知途徑，以低密度點的方式掃描。THN:沿未知途徑，以高密度點的方式掃描。TLN:沿未知途徑，以低密度點的方式掃描。機器系統(tǒng)構成：序號系統(tǒng)名稱部件名稱備注一主機柔性關節(jié)臂測量機碳石墨纖維材料臂身一體化ZERO-G平衡桿系統(tǒng)數(shù)碼相機及工作光源用于現(xiàn)場統(tǒng)計缺點RDSTM軟件磁力底座校驗原則球用于校準原則球校驗棒便攜式儀器箱移動模塊包，涉及電池和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四計算機系統(tǒng)筆記本計算機系統(tǒng)工作環(huán)境：工作溫度：0°C-50°C(32°F-122°F)存儲溫度：-30°C-70°C(-22°F-158°F)相對濕度：95%非冷凝測量設備操作時溫度∶（建議）10℃~40℃測量設備操作時相對濕度∶10%~95%電源規(guī)定∶100V~240Vc.a.50/60HZ設備允許旋轉角度∶105rad/s2最大振幅∶55HZ~2，000HZ最大移動頻率∶6m/s精度列表(romer系統(tǒng)75系列)：型號測量范疇點重復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廠家及標配：1、美國FARO關節(jié)臂，進入國內市場較早，現(xiàn)在排名世界第一2、海克斯康的是Romer，有法國工廠和美國工廠。3、日本三豐早起的都有romer代工，現(xiàn)在的nikon的關節(jié)臂也是romer的第六代技術。4、純日資工廠尚有一款tts。faro原則配備：主機，cam2軟件，電腦，原則球，原裝進口磁力底座，2個測頭。romer原則配備：主機，pc-dmis軟件，電腦，原則球，原則尺，原裝進口磁力底座，3個測頭。TTS原則配備:主機，tts自己軟件，電腦，原則球，測量車，測頭。有關輔助件蛙跳：通過蛙跳技術（轉站技術），能夠將坐標系進行平移、擬合，從而將測量行程擴大1~2倍，每次蛙跳，損失精度0.02mm左右；不建議顧客做2次以上的蛙跳（會造成精度不精確。）使用環(huán)節(jié)：固定機器檢查機器電源與否穩(wěn)定與接地圖紙分析：找出測量基準，擬定測量不確特性元素，以及應用這些元素進行位置公差的評價基準固定好工件，確保在機器的有效范疇內能把工件一次測量完整，若要做蛙跳先規(guī)劃好啟動機器電源開關，對機器進行復位(找零點)建立零件坐標系進行檢測項目元素測量進行形狀位置公差評價出具檢測報告使用中注意：首先檢查磁性底座與否有鐵銷或污染等雜物，確保磁力底座是平穩(wěn)的測量時，不要使用很大的力量壓迫測頭使用測量時，應盡量保持一只手扶腕部（EF軸），另一只手扶測量機的肘部（CD軸）。保養(yǎng)篇：保持清潔：每月最少一次使用酒精擦拭測頭每月最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。選用干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干凈每月檢查一次測量設備的螺釘緊固狀態(tài)每月用酒精清潔機器的各個螺釘和易生銹部位，待酒精干后使用干凈的布蘸防銹油擦拭各個螺釘和易生銹部位每月使用干棉布擦拭測量設備的全部部件表面測量設備寄存是，請放在干燥通風的地方，下列幾個地方，請勿寄存設備潮濕的地方；2、長時間接受太陽暴曬的地方；3、勿在雨季將測量設備寄存在能被雨淋到的地方，如果測量設備固定在某一種地方長久使用，每七天最少檢查一到兩次設備的穩(wěn)定性。使用篇安裝或短距離搬運測量設備時，只能通過測量設備背部提拎設備移動測量設備到其它工作地點時，使用設備配備的運輸包裝箱托運。在運輸前，請查看包裝箱的鎖扣與否扣好。測量設備安裝時，首先檢查磁性底座底部與否有鐵屑或污垢等雜物。若有請將雜物去除，保持磁性底座干凈，以確保磁性底座與臺面能夠牢固吸實，以免由于底座存在雜物造成磁性底座磁力局限性發(fā)生側翻磕碰設備。進行測量時，不要使用很大的力量壓迫測頭，壓力過大可能造成工件表面產(chǎn)生變量。造成測量數(shù)據(jù)不精確。使用測量設備時應盡量保持一只手扶腕部，另一支手扶測量設備的肘部。檢查篇測量設備要配備UPS在線穩(wěn)壓電源請將原始數(shù)據(jù)備份一份，及其它的參數(shù)盤每七天檢查一次機器的單點重復精度和長度重復精度，并將檢查后的精度檢查報告保存到同一種文獻夾內作為后來判斷機器精度與否合格的根據(jù)，建議每年進行一次設備校準。相對三坐標測量機的重要優(yōu)勢：體積小、重量輕、便于攜帶。關節(jié)臂式坐標測量機普通只有5-10kg，由測量臂構成，占用空間小，能夠放置于方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的場合。量程范疇大。三坐標測量機需要在量程范疇內安裝導軌、標尺及驅動裝置，增加量程就會大大地增加測量機的體積和重量，并造成生產(chǎn)成本的提高，而關節(jié)臂坐標測量機采用關節(jié)臂連接的形式，增加量程只要加長測量臂的長度即可?；緹o測量死角。三坐標測量機的測量向量取決于測頭測角，對于中空、不規(guī)則的零部件的內部表面等狀況很難在全部空間測量，存在測量死角；而通過桿長設計優(yōu)化之后的關節(jié)臂式坐標測量機，由于含有多軸串聯(lián)構造，幾乎能夠探觸到測量空間的任意位置。運動靈魂，操作簡樸。關節(jié)臂式坐標測量機構造輕便，是被動式測量機，依靠測量者的引導操作達成測量位置，操作簡樸容易。價格適宜。普通同樣量程范疇的兩種測量機，關節(jié)臂式坐標測量機的價格僅是三坐標測量機的1/2到1/4,。關節(jié)臂式坐標測量機有助于測量機的推廣以及測量技術的普及。由于坐標測量機