三维实体测量系统中夹持机构的设计与分析.pdfVIP

维普资讯 学兔兔 第5期 (总第150期) 机 械 工 程 与 自动 化 No．5 2008年 1O月 MECHANICAL ENGINEERING AUT0MATION 0ct． 文章编号：1672—6413(2008)05—0074—03 三维实体测量系统中夹持机构的设计与分析 许 岩，孙 宁 (桂林电子科技大学，广西 桂林 541004) 摘要：通过对基于浮力测量的三维实体测量与重构系统测量要求的研究，设计了一种夹持机构。该机构通过采 用动力装置与夹持装置分离的原理来保证系统的测量精度，同时，就所设计的夹持机构进行了传动和夹持力的 理论分析、力学分析。分析结果表明，所设计的夹持机构能够满足三维测量系统的测量要求，并且提高了系统 的测量精度。 关键词：浮力测量；夹持机构；力学分析 中圈分类号：TG75 文献标识码：A 0 引言 在整个测量过程中，夹持机构夹紧被测物体后不 三维实体测量与重构技术在机械设计、航空航天 再松开，通过夹持机构的翻转和平移来实现测量状态 等领域的应用越来越广泛，但传统测量系统普遍存在 的变化，三维测量系统原理见图1。在进行测量时，夹 的一些缺陷限制了该技术的进一步发展及应用，如测 持机构夹紧被测物体第一次进入液体，并进行测量，待 量设备昂贵、测量精度低、速度慢、运算复杂等。而 第一次测量完成后，被测物体离开液体；接着，夹持 基于浮力测量的三维实体测量与重构方法弥补了传统 机构旋转9O。，带着被测物体第二次进入测量液体并进 方法的缺点，研究表明，应用该方法设计的三维测量 行测量，再接着出液体后旋转9O。进行第三次测量。即 系统能够快速完成初始数据的测量，对数据的处理算 通过相互垂直的3个方向分别进行测量。 法简单，重构精度高，设备成本低廉。然而，采用该 测量系统进行测量时，需要在测量过程中夹持并且精 确平移和翻转被测物体。目前是通过手动来实现该功 能的，这样就大大降低了系统的测量精度，同时也限 制了其实际应用。因此，本文设计了一种适用于该三 维测量系统的夹持机构，并对该机构进行了力学和运 动学分析。分析结果表明，此夹持机构能够保证被测 物体夹持稳定、扰动小、旋转和移动的定位精度高，测 量灵活。 1 夹持机构的功能分析 基于浮力测量的三维实体测量与重构方法的测量 思想就是将被测物体在A、B两种铰链状态通过相互 图 1 三维测量系统原理 垂直的3个方向浸入液体中，经过测力装置采集每个 每个夹持方向根据变臂长的测量方法，对应有A 虚拟断层所受到的浮力，并经过分析、处理后对被测 铰链和B铰链两种状态(即力臂上的A、B两个位置)， 物体进行重构。夹持机构的功能就是要能够对复杂形 因此，在夹持机构旋转9O。进行测量时，每一个浸入液 状的被测物体进行稳定地夹紧，同时能够带动被测物 体的方向可以获得A和B两个位置的测量状态，即完 体精确地移动和翻转，保证测量能够精确、灵活地进 成整个测量过程可获得 6种测量状态。 行。 2 夹持机构的原理设计 ÷国家自然科学基金资助项目 收稿日期：2007一l2-06；修回日期：2008—04—21 作者简介：许岩(1982一)，男，山西绛县人，