三自由度机械手测量臂的应用实例与精度分析.pdfVIP

第33卷第6期 甘 肃 冶 金 Vo1．33 No。6 2011年 12月 GANSU METALLURGY Dec．，2011 文章编号 ：1672-4461(2011)06-0119-02 三 自由度机械手测量臂的应用实例与精度分析 陈金 旺 (安阳钢铁股份有限公司第二炼轧厂，河南 安阳 455004) 摘 要 ：三自由度测量臂的测量对象为沿x、Y、z三个坐标轴的平动，即仅对运动部件进行位置跟踪与测量。测量 臂是通过安装在各关节上的传感器来测量各关节的相对运动，从而间接实现对末端执行器的位置测量。 关键词：测量；自由度；位姿；并联机床；传感器；信号；精度 中图分类号：TH822 文献标识码：B Application andAccuracyAnalysisofThreeDegree-of-freedom M echanicalM easurementArm CHENJin—wang (AnyangIronandSteelGroupCo．Ltd．，Anyang455004，China) Abstract：Themeasuredobjectofthethreedegree—of-freedommeasurementmechanismismovingalongX，Y，Zthreecoot- dinateaxis．Thatisonlytotraceandmeasurethepositionofthemotionpart．Themeasurementmechnaism measuresthe relativemotionofeachjointthroughthesensorinstallingoneachjoint．Sothepositionmeasurementoftheendexecutecell callberealizedindirectly． KeyWords：measurement；degree-of-freedom；position-and—posture；parallelmachinetool；sensors；signals；precision 基于上述思想建立的并联机床位置测量系统可 1 引言 部分排除机床切削力变形和运动副间隙等误差，从 现代工业的迅猛发展，对机床性能要求越来越 而提高机床的位置测量精度。在三 自由度串联机构 高。传统机床采用串联机构层叠嵌套，机构臃肿，且 中，都采用转动副则运动很灵活，若采用移动副，则 由于串联链误差累积不利于提高精度；传统四坐标 往往需要受很大的力才能运动，尤其是靠近机座的 加工机床工艺范围较窄，难于实现任意加面加工，而 运动副更是如此。测量原理见图1。 五坐标加工机床价格十分昂贵且速度较低。于是， 结构刚度好、承载比大、位置精度高且结构紧凑的并 联机构引起了机床学者的注意，从而诞生了并联机 床。 提出一种采用附加测量机构直接实时测量运动 平台位置精度的方法。其基本思想是根据运动平台 的运动特性在固定平台和运动平台之间增设附加{贝4 量机构，当运动平台运动时带动测量机构运动，通过 图1 测量原理 安装在测量机构上的传感器测得广义坐标参量，经 运动学建模即可得到运动平台的位置显示解。当测 测量仪由一个三 自由度串联机构组成，在每个 量机构位置正解求解速度满足实时控制要求时，则 转动关节处安装一精密码盘以测量相邻两杆间夹角 可利用该反馈信息对该机床进行实时精度补偿和控 变化。其末端件通过接 口元件与机器