关节臂测量机调研报告

1、关节臂测量机调研报告关节臂测量机调研报告关节臂测量机的定义 : 关节臂测量机是由几根固定长度的臂通过绕互相垂直轴 线转动的关节 （ 分别称为肩、肘和腕关节 ） 互相连接，在最后的转轴上装有探测系统 的坐标测量装置。 很明显它不是一个直角坐标测量系统，每个臂的转动轴或者与 臂轴线垂直，或者绕臂自身轴线转动 （ 自转 ） ，一般用三个“ - ”隔开的数来表示 肩、肘和腕的转动自由度， 2-2-3 配置可以有 a0-b0-d0-e0-f0 和 a0-b0-c0-d0-e0-f0-g0 角度转动的关节臂测量机，为了适应当前情况，关节数一般小于7，目前一般为手动测量机。工作原理 : 关节臂式测量机是一种

2、新型的非正交式坐标测量机，它以角度基准 取代长度基准，将若干杆件和一个测头通过旋转关节串联连接，一端固定，另一端（ 测头 ） 在空间自由运动，构成一个球形测量空间。一般它由基座、 6 个关节、 2 个 臂，以及测头等部分组成，该测量系统具有空间六自由度，可以方便地实现复杂工 件的测量。关节臂式坐标测量机以各个关节的转角和作用臂作为测量基准，通过坐 标系变换实现坐标测量。因此，数据采集系统中首要测量的参数为各个关节的转 角，作用臂长通过机械结构的标定来确定。特点 : 在检测空间一固定点时关节臂测量机与直角坐标系测量机完全不同，在 测头确定情况下直角坐标测量机各轴的位置 X，Y，Z对固定空间点是唯

3、一的、完全确定的 ; 而关节臂测量机各臂对测头测量一个固定空间点却有无穷的组合，即各臂在空间的角度和位置是无穷多、不是唯一的，因而各关节在不同角度位置的误 差极大影响了对同一点的位置检测误差。 由于关节臂测量机的各臂长度固定，引 起误差的主要因素为各转角的误差，因此转角误差的测量和补偿对提高关节臂测量 机的精度至关重要。探测系统 （测头） 距各关节的距离不同，根据实验和理论推导，不同级的转角误 差对测量结果的影响是不同的，越靠近基座处关节的转角误差对测量结果影响越 大。由于关节臂测量机是固定于基座上，基座的的固定方式及刚性对测量精度及重 复性的影响亦不能忽略。关节臂测量机可能有测量死角或精度特

4、别差的区域，供应商应加以说明。关节臂测量机是便携式的，工作环境条件变化很大，因此在验收方法中对环境 条件作了特殊说明。一般来说关节臂测量机的精度比传统的框架式三坐标测量机精度要低，精度一 般为 10 微米级以上，加上只能手动，所以选用时要注意应用场合。应用领域 :汽车及其零部件制造商汽车内饰航空航天零部件制造商重型设备及其零部件制造商船舶和造船机械制造家具制造业土木工程新能源及其零部件制造商轨道交通适用于检测、逆向工程、快速成形、3D建模。此设备的特别功能是在扫描黑 色和高反光材质时无需喷显影剂，提供了更好的表面扫描性能坐标机精度评定标准 :ISO 103601994年， ISO 10360

5、国际标准坐标测量机的验收、检测和复检检测开始实 施。这个标准说明了坐标测量机性能检测的基本步骤。中国目前实行的测量机国家标准GB/T16857.2-1997 坐标计量学, 第二部分 : 坐标测量机的性能测定便等同于 ISO 相应标准。ISO主要包含三个主要参数：长度测量最大允许示值误差（MPEE）最大允许探测误差（MPEP）;对于扫描测量，采用最大允许扫描探测误差（MPETHP）标准的这个部分适用于所有的测量机。它描述了坐标测量机的两个基本定义 长度测量最大允许示值误差（MPEE和最大允许探测误差（MPEP）长度测量最大允许示值误差 MPEE：在测量空间的任意 7 种不同的方位，测量一组 5

6、种尺寸的量块，每种量块长度分别测量3次所有测量结果必须在规定的 MPEE值范围内。最大允许探测误差 (MPEP)25点测量精密标准球，探测点分布均匀。最大允许探测误差MPE值为所有测量半径的最大值。ISO 10 360- 3 (2000) “配置转台轴线为第四轴的坐标测量机”对于配备了转台的测量机来说，测量机的测量误差在这部分进行了定义。主要 包含三个指标：径向四轴误差(FR)、切向四轴误差(FT)、轴向四轴误差(FA)。ISO 10 360- 4 (2000) “扫描测量型坐标测量机”这个部分适用于具有连续扫描功能的坐标测量机。它描述了在扫描模式下的测 量误差。大多数测量机制造商定义了 在T

7、HP情况下的空间扫描探测误差。在THP之外，标准还定义了在 THN TLP和TLN情况下的扫描探测误差。最大允许扫描探测误差 (MPETHP)：沿标准球上4条确定的路径进行扫描。最大允许扫描探测误差MPETH值为所有扫描半径的最大差值。注:THP的说明必须包括总的测量时间，例如:THP = 1.5um (扫描时间是72 秒)THP说明了沿已知路径在密度最大的点上的扫描特性。ISO 10 360-4 进一步说明了 :TLP: 沿已知路径，以低密度点的方式扫描。 THN: 沿 未知路径，以高密度点的方式扫描。 TLN: 沿未知路径，以低密度点的方式扫描。工作温度：0?C - 50?C (32 ?F

8、 - 122?F)存储温度:-30?C - 70?C (-22?F - 158?F) 相对湿度 :95% 非冷凝厂家及标配 :1、美国FARC关节臂，进入国内市场较早，目前排名世界第一2、海克斯康的是Rome,有法国工厂和美国工厂。3、日本三丰早起的都有 romer 代工，现在的 nikon 的关节臂也是 romer 的第 六代技术。4、纯日资工厂还有一款 tts 。2个测faro标准配置：主机，cam2软件，电脑，标准球，原装进口磁力底座,头。 romer 标准配置 ： 主机， pc-dmis 软件，电脑，标准球，标准尺，原装进口磁 力底座， 3 个测头。TTS标准配置：主机，tts自己软件

9、，电脑，标准球，测量车，测头。 关于辅 助件蛙跳 ：通过蛙跳技术 （转站技术 ），可以将坐标系进行平移、拟合，从而将测量行程扩大12倍，每次蛙跳，损失精度0.02mm左右;不建议用户做2次以上的蛙跳（会导 致精度不准确。 ）使用步骤 ：1、固定机器2、检查机器电源是否稳定与接地3、图纸分析：找出测量基准，确定测量不确特征元素，以及应用这些元素进行位置公差的评价基准4、 固定好工件，确保在机器的有效范围内能把工件一次测量完整，若要做蛙跳先规划好6、建立零件坐标系7、进行检测项目元素测量8、进行形状位置公差评价9、出具检测报告使用中注意 :1、2、测量时，不要使用很大的力量压迫测头首先检查磁性底座

10、是否有铁销或污染等杂物，确保磁力底座是平稳的3、使用测量时，应尽量保持一只手扶腕部 （EF 轴） ，另一只手扶测量机的肘部（CD 轴）。保养篇 :保持清洁 : 每月至少一次使用酒精擦拭测头 每月至少一到两次使用棉布（无纺布为最佳）擦拭标准棒，涂防锈油（以WD4（为最佳 ）每月检查连接电缆状态一次。选用干净的清洁布蘸清水擦洗连接电源，然后使用干布将电缆上的水分擦拭干净 每月检验一次测量设备的螺钉紧固状态 每月用酒精清洁机器的各个螺钉和易生锈部位，待酒精干后使用干净的布蘸防锈油擦拭各个螺钉和易生锈部位 每月使用干棉布擦拭测量设备的所有部件表面 测量设备存放是，请放在干燥通风的地方，以下几个地方，请

11、勿存放设备1、潮湿的地方 ;2 、长时间接受太阳暴晒的地方 ;3 、勿在雨季将测量设备存放在能被雨淋到的地方，如果测量设备固定在某一个地方长期使用，每周至少检查一 到两次设备的稳定性。使用篇安装或短距离搬运测量设备时，只能通过测量设备背部提拎设备移动测量设备到其他工作地点时，使用设备配备的运输包装箱托运。在运输 前，请查看包装箱的锁扣是否扣好。测量设备安装时，首先检查磁性底座底部是否有铁屑或污垢等杂物。若有请将 杂物清除，保持磁性底座干净，以保证磁性底座与台面能够牢靠吸实，以免由于底 座存在杂物导致磁性底座磁力不足发生侧翻磕碰设备。进行测量时，不要使用很大的力量压迫测头，压力过大可能导致工件表

12、面产生 变量。导致测量数据不精确。使用测量设备时应尽量保持一只手扶腕部，另一支手扶测量设备的肘部。检验篇1、测量设备要配备UPS在线稳压电源2、请将原始数据备份一份，及其他的参数盘3、每周检验一次机器的单点重复精度和长度重复精度，并将检验后的精度检 验报告保存到同一个文件夹内作为以后判断机器精度是否合格的依据，建议每年进 行一次设备校准。相对三坐标测量机的主要优势 :1、 体积小、重量轻、便于携带。关节臂式坐标测量机通常只有 5-10kg ，由测 量臂组成，占用空间小，可以放置于方便携带的专用行李箱中，非常适用于室外测 量以及测量物体不能移动的场合。2、量程范围大。三坐标测量机需要在量程范围内

13、安装导轨、标尺及驱动装 置，增加量程就会大大地增加测量机的体积和重量，并造成生产成本的提高，而关 节臂坐标测量机采用关节臂连接的形式，增加量程只要加长测量臂的长度即可。3、基本无测量死角。三坐标测量机的测量向量取决于测头测角，对于中空、不规则的零部件的内部表面等情况很难在全部空间测量，存在测量死角; 而经过杆 长设计优化之后的关节臂式坐标测量机，由于具有多轴串联结构，几乎可以探触到 测量空间的任意位置。4、运动灵魂，操作简单。关节臂式坐标测量机结构轻便，是被动式测量机， 依靠测量者的引导操作达到测量位置，操作简单容易。5、价格适宜。通常同样量程范围的两种测量机，关节臂式坐标测量机的价格 仅是三坐标测量机的 1/2 到 1/4, 。关节臂式坐标测量机有利于测量机的推广以及 测量技术的普及。 由于坐标测量机的使用需求不断扩大，以及关节臂式坐标测量 机所拥有的上述优点，在精