關(guān)節(jié)臂測(cè)量機(jī)調(diào)研報(bào)告

關(guān)節(jié)臂測(cè)量機(jī)的定義：關(guān)節(jié)臂測(cè)量機(jī)是由幾根固定長(zhǎng)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，在最后的轉(zhuǎn)軸上裝有探測(cè)系統(tǒng)的坐標(biāo)測(cè)量裝置。很明顯它不是一種直角坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)，每個(gè)臂的轉(zhuǎn)動(dòng)軸或者與臂軸線垂直，或者繞臂本身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)(自轉(zhuǎn))，普通用三個(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配備能夠有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(cè)量機(jī)，為了適應(yīng)現(xiàn)在狀況，關(guān)節(jié)數(shù)普通不大于7，現(xiàn)在普通為手動(dòng)測(cè)量機(jī)。工作原理：關(guān)節(jié)臂式測(cè)量機(jī)是一種新型的非正交式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，它以角度基準(zhǔn)取代長(zhǎng)度基準(zhǔn)，將若干桿件和一種測(cè)頭通過旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)串聯(lián)連接，一端固定，另一端(測(cè)頭)在空間自由運(yùn)動(dòng)，構(gòu)成一種球形測(cè)量空間。普通它由基座、6個(gè)關(guān)節(jié)、2個(gè)臂，以及測(cè)頭等部分構(gòu)成，該測(cè)量系統(tǒng)含有空間六自由度，能夠方便地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜工件的測(cè)量。關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)以各個(gè)關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角和作用臂作為測(cè)量基準(zhǔn)，通過坐標(biāo)系變換實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)測(cè)量。因此，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中首要測(cè)量的參數(shù)為各個(gè)關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角，作用臂長(zhǎng)通過機(jī)械構(gòu)造的標(biāo)定來擬定。特點(diǎn)：在檢測(cè)空間一固定點(diǎn)時(shí)關(guān)節(jié)臂測(cè)量機(jī)與直角坐標(biāo)系測(cè)量機(jī)完全不同，在測(cè)頭擬定狀況下直角坐標(biāo)測(cè)量機(jī)各軸的位置X，Y，Z對(duì)固定空間點(diǎn)是唯一的、完全擬定的；而關(guān)節(jié)臂測(cè)量機(jī)各臂對(duì)測(cè)頭測(cè)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)在不同角度位置的誤差極大影響了對(duì)同一點(diǎn)的位置檢測(cè)誤差。

由于關(guān)節(jié)臂測(cè)量機(jī)的各臂長(zhǎng)度固定，引發(fā)誤差的重要因素為各轉(zhuǎn)角的誤差，因此轉(zhuǎn)角誤差的測(cè)量和賠償對(duì)提高關(guān)節(jié)臂測(cè)量機(jī)的精度至關(guān)重要。

探測(cè)系統(tǒng)(測(cè)頭)距各關(guān)節(jié)的距離不同，根據(jù)實(shí)驗(yàn)和理論推導(dǎo)，不同級(jí)的轉(zhuǎn)角誤差對(duì)測(cè)量成果的影響是不同的，越靠近基座處關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角誤差對(duì)測(cè)量成果影響越大。

由于關(guān)節(jié)臂測(cè)量機(jī)是固定于基座上，基座的的固定方式及剛性對(duì)測(cè)量精度及重復(fù)性的影響亦不能無視。

關(guān)節(jié)臂測(cè)量機(jī)可能有測(cè)量死角或精度特別差的區(qū)域，供應(yīng)商應(yīng)加以闡明。

關(guān)節(jié)臂測(cè)量機(jī)是便攜式的，工作環(huán)境條件變化很大，因此在驗(yàn)收辦法中對(duì)環(huán)境條件作了特殊闡明。

普通來說關(guān)節(jié)臂測(cè)量機(jī)的精度比傳統(tǒng)的框架式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)精度要低，精度普通為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(chǎng)合。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(cè)、逆向工程、快速成形、3D建模。此設(shè)備的特別功效是在掃描黑色和高反光材質(zhì)時(shí)無需噴顯影劑，提供了更加好的表面掃描性能坐標(biāo)機(jī)精度評(píng)定原則：ISO103601994年，ISO10360國(guó)際原則《坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的驗(yàn)收、檢測(cè)和復(fù)檢檢測(cè)》開始實(shí)施。這個(gè)原則闡明了坐標(biāo)測(cè)量機(jī)性能檢測(cè)的基本環(huán)節(jié)。中國(guó)現(xiàn)在實(shí)施的測(cè)量機(jī)國(guó)標(biāo)GB/T16857.2-1997《坐標(biāo)計(jì)量學(xué)－第二部分：坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的性能測(cè)定》便等同于ISO對(duì)應(yīng)原則。

ISO重要包含三個(gè)重要參數(shù)：長(zhǎng)度測(cè)量最大允許示值誤差(MPEE)、最大允許探測(cè)誤差(MPEP)；對(duì)于掃描測(cè)量，采用最大允許掃描探測(cè)誤差(MPETHP)

原則的這個(gè)部分合用于全部的測(cè)量機(jī)。它描述了坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的兩個(gè)基本定義：長(zhǎng)度測(cè)量最大允許示值誤差(MPEE)和最大允許探測(cè)誤差(MPEP)

長(zhǎng)度測(cè)量最大允許示值誤差MPEE：

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

最大允許探測(cè)誤差(MPEP)

25點(diǎn)測(cè)量精密原則球，探測(cè)點(diǎn)分布均勻。最大允許探測(cè)誤差MPEP值為全部測(cè)量半徑的最大值。

ISO10360-3()“配備轉(zhuǎn)臺(tái)軸線為第四軸的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)”

對(duì)于配備了轉(zhuǎn)臺(tái)的測(cè)量機(jī)來說，測(cè)量機(jī)的測(cè)量誤差在這部分進(jìn)行了定義。重要包含三個(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(cè)量型坐標(biāo)測(cè)量機(jī)”

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

大多數(shù)測(cè)量機(jī)制造商定義了"在THP狀況下的空間掃描探測(cè)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(cè)誤差。

最大允許掃描探測(cè)誤差(MPETHP)：

沿原則球上4條擬定的途徑進(jìn)行掃描。最大允許掃描探測(cè)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(cè)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進(jìn)一步闡明了：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(cè)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(chǎng)統(tǒng)計(jì)缺點(diǎn)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，涉及電池和Wi-Fi通訊顧客和系統(tǒng)闡明書二測(cè)頭系統(tǒng)15mm不銹鋼球硬測(cè)頭6mm紅寶石硬測(cè)頭3mm紅寶石硬測(cè)頭三軟件系統(tǒng)PCDMISCAD通用測(cè)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(duì)濕度：95%非冷凝測(cè)量設(shè)備操作時(shí)溫度∶（建議）10℃~40℃測(cè)量設(shè)備操作時(shí)相對(duì)濕度∶10%~95%電源規(guī)定∶100V~240Vc.a.50/60HZ設(shè)備允許旋轉(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(cè)量范疇點(diǎn)重復(fù)性空間長(zhǎng)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(guó)FARO關(guān)節(jié)臂，進(jìn)入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)較早，現(xiàn)在排名世界第一2、?？怂箍档氖荝omer，有法國(guó)工廠和美國(guó)工廠。3、日本三豐早起的都有romer代工，現(xiàn)在的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原則配備：主機(jī)，cam2軟件，電腦，原則球，原裝進(jìn)口磁力底座，2個(gè)測(cè)頭。romer原則配備：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(cè)頭。TTS原則配備:主機(jī)，tts自己軟件，電腦，原則球，測(cè)量車，測(cè)頭。有關(guān)輔助件蛙跳：通過蛙跳技術(shù)（轉(zhuǎn)站技術(shù)），能夠?qū)⒆鴺?biāo)系進(jìn)行平移、擬合，從而將測(cè)量行程擴(kuò)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(huì)造成精度不精確。）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(cè)量基準(zhǔn)，擬定測(cè)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，確保在機(jī)器的有效范疇內(nèi)能把工件一次測(cè)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(duì)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(cè)項(xiàng)目元素測(cè)量進(jìn)行形狀位置公差評(píng)價(jià)出具檢測(cè)報(bào)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(cè)量時(shí)，不要使用很大的力量壓迫測(cè)頭使用測(cè)量時(shí)，應(yīng)盡量保持一只手扶腕部（EF軸），另一只手扶測(cè)量機(jī)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(cè)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(cè)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，待酒精干后使用干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(cè)量設(shè)備的全部部件表面測(cè)量設(shè)備寄存是，請(qǐng)放在干燥通風(fēng)的地方，下列幾個(gè)地方，請(qǐng)勿寄存設(shè)備潮濕的地方；2、長(zhǎng)時(shí)間接受太陽暴曬的地方；3、勿在雨季將測(cè)量設(shè)備寄存在能被雨淋到的地方，如果測(cè)量設(shè)備固定在某一種地方長(zhǎng)久使用，每七天最少檢查一到兩次設(shè)備的穩(wěn)定性。使用篇安裝或短距離搬運(yùn)測(cè)量設(shè)備時(shí)，只能通過測(cè)量設(shè)備背部提拎設(shè)備移動(dòng)測(cè)量設(shè)備到其它工作地點(diǎn)時(shí)，使用設(shè)備配備的運(yùn)輸包裝箱托運(yùn)。在運(yùn)輸前，請(qǐng)查看包裝箱的鎖扣與否扣好。測(cè)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(qǐng)將雜物去除，保持磁性底座干凈，以確保磁性底座與臺(tái)面能夠牢固吸實(shí)，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(cè)翻磕碰設(shè)備。進(jìn)行測(cè)量時(shí)，不要使用很大的力量壓迫測(cè)頭，壓力過大可能造成工件表面產(chǎn)生變量。造成測(cè)量數(shù)據(jù)不精確。使用測(cè)量設(shè)備時(shí)應(yīng)盡量保持一只手扶腕部，另一支手扶測(cè)量設(shè)備的肘部。檢查篇測(cè)量設(shè)備要配備UPS在線穩(wěn)壓電源請(qǐng)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(jī)器的單點(diǎn)重復(fù)精度和長(zhǎng)度重復(fù)精度，并將檢查后的精度檢查報(bào)告保存到同一種文獻(xiàn)夾內(nèi)作為后來判斷機(jī)器精度與否合格的根據(jù)，建議每年進(jìn)行一次設(shè)備校準(zhǔn)。相對(duì)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的重要優(yōu)勢(shì)：體積小、重量輕、便于攜帶。關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)普通只有5-10kg，由測(cè)量臂構(gòu)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(cè)量以及測(cè)量物體不能移動(dòng)的場(chǎng)合。量程范疇大。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)需要在量程范疇內(nèi)安裝導(dǎo)軌、標(biāo)尺及驅(qū)動(dòng)裝置，增加量程就會(huì)大大地增加測(cè)量機(jī)的體積和重量，并造成生產(chǎn)成本的提高，而關(guān)節(jié)臂坐標(biāo)測(cè)量機(jī)采用關(guān)節(jié)臂連接的形式，增加量程只要加長(zhǎng)測(cè)量臂的長(zhǎng)度即可。基本無測(cè)量死角。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量向量取決于測(cè)頭測(cè)角，對(duì)于中空、不規(guī)則的零部件的內(nèi)部表面等狀況很難在全部空間測(cè)量，存在測(cè)量死角；而通過桿長(zhǎng)設(shè)計(jì)優(yōu)化之后的關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，由于含有多軸串聯(lián)構(gòu)造，幾乎能夠探觸到測(cè)量空間的任意位置。運(yùn)動(dòng)靈魂，操作簡(jiǎn)樸。關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)構(gòu)造輕便，是被動(dòng)式測(cè)量機(jī)，依靠測(cè)量者的引導(dǎo)操作達(dá)成測(cè)量位置，操作簡(jiǎn)樸容易。價(jià)格適宜。普通同樣量程范疇的兩種測(cè)量機(jī)，關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的價(jià)格僅是三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的1/2到1/4,。關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)有助于測(cè)量機(jī)的推廣以及測(cè)量技術(shù)的普及。由于坐標(biāo)測(cè)量機(jī)