虎克鉸的精度測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種虎克鉸的精度測(cè)量方法，其適用于測(cè)量精密虎克鉸的精度，可應(yīng)用于多自由度并聯(lián)平臺(tái)之中。
【背景技術(shù)】
[0002]虎克鉸又稱萬(wàn)向節(jié)，一般是由一個(gè)十字軸和兩個(gè)相互垂直的鉸鏈座組成，可代替球鉸實(shí)現(xiàn)兩連桿空間方向上的轉(zhuǎn)動(dòng)，常作為并聯(lián)機(jī)構(gòu)的關(guān)節(jié)，用于傳遞連桿間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力?；⒖算q作為并聯(lián)機(jī)構(gòu)的重要組成部分，其精度對(duì)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)精度有著較大的影響。而且虎克鉸的間隙在并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定中難以被修正及補(bǔ)償。因此，獲取虎克鉸的精度對(duì)于評(píng)價(jià)一個(gè)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)精度有著重要的作用。目前，尚未有對(duì)虎克鉸的精度測(cè)量的方法，所以為了給并聯(lián)機(jī)構(gòu)的虎克鉸選型提供依據(jù)，需要一種可以評(píng)價(jià)虎克鉸的制造精度的測(cè)量方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]虎克鉸的本發(fā)明的目的在于提供一種虎克鉸的精度測(cè)量方法，為并聯(lián)機(jī)構(gòu)的精度設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。
[0004]根據(jù)本發(fā)明，提供一種虎克鉸的精度測(cè)量方法，包括以下步驟:步驟一:將虎克鉸下叉用夾具固定于測(cè)量平臺(tái)上；步驟二:將虎克鉸上叉同標(biāo)準(zhǔn)球連接；步驟三:將虎克鉸上叉用夾具固定于某一方向角；用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x測(cè)量所述標(biāo)準(zhǔn)球表面點(diǎn)坐標(biāo)；步驟四:用所述三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x測(cè)得的所述標(biāo)準(zhǔn)球表面點(diǎn)坐標(biāo)擬合計(jì)算出所述標(biāo)準(zhǔn)球球心位置坐標(biāo)并記錄；步驟五:如果沒(méi)有達(dá)到所需測(cè)量次數(shù)，則繼續(xù)改變所述虎克鉸上叉的方向角并固定，并重復(fù)步驟三和步驟四，如果達(dá)到所需測(cè)量次數(shù)，則繼續(xù)下一步驟六；步驟六:將獲得的各方向角下所述標(biāo)準(zhǔn)球球心坐標(biāo)點(diǎn)用球面方程進(jìn)行擬合，獲得球面表達(dá)式；步驟七:利用所述球面表達(dá)式，計(jì)算各方向角下測(cè)量的所述標(biāo)準(zhǔn)球球心到球面的距離，用各所述距離的均方根值作為評(píng)價(jià)虎克鉸的精度指標(biāo)。
[0005]優(yōu)選利用夾具將所述虎克鉸下叉固定在測(cè)量平臺(tái)上，使其相對(duì)測(cè)量平臺(tái)不能移動(dòng)也不能轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0006]優(yōu)選所述標(biāo)準(zhǔn)球同虎克鉸上叉連接，使其不能產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)及轉(zhuǎn)動(dòng)，所述標(biāo)準(zhǔn)球?yàn)榫芗庸ぜ?，其球面半徑各處均勻?br>[0007]優(yōu)選將所述虎克鉸上叉利用夾具固定在某一方向角上，使所述虎克鉸上叉相對(duì)所述虎克鉸下叉既不能有相對(duì)位移也不能有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。利用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)球的球面，至少測(cè)量5個(gè)點(diǎn)，并且使測(cè)量點(diǎn)均勻分布于球面上。
[0008]優(yōu)選測(cè)量的球面點(diǎn)可以擬合出標(biāo)準(zhǔn)球的球心坐標(biāo)及半徑，擬合的半徑如果與加工的半徑偏差小，即可接受測(cè)量數(shù)據(jù)，否則放棄測(cè)量數(shù)據(jù)重新測(cè)量。
[0009]優(yōu)選所述虎克鉸上叉的方向角選取均勻分布在上半球面上，測(cè)量點(diǎn)數(shù)量至少為5個(gè)。
[0010]通過(guò)本方法，可以評(píng)價(jià)虎克鉸的制造精度，以給并聯(lián)機(jī)構(gòu)的虎克鉸選型提供依據(jù)。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為虎克鉸精度測(cè)量機(jī)構(gòu)的示意圖。
[0012]圖2為虎克鉸精度測(cè)量的流程圖。
[0013]符號(hào)說(shuō)明
[0014]1.夾具2.虎克鉸下叉3.虎克鉸上叉4.三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x5.標(biāo)準(zhǔn)球6.夾具
【具體實(shí)施方式】
[0015]本發(fā)明的虎克鉸精度測(cè)量方法主要包括以下步驟:
[0016]步驟一:將虎克鉸下叉2用夾具I固定于測(cè)量平臺(tái)上；
[0017]其中，利用夾具I將虎克鉸下叉2固定在測(cè)量平臺(tái)上，使其使其相對(duì)測(cè)量平臺(tái)不能移動(dòng)也不能轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0018]步驟二:將虎克鉸上叉3同標(biāo)準(zhǔn)球5連接；
[0019]其中，標(biāo)準(zhǔn)球5同虎克鉸上叉3連接，使其不能產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)及轉(zhuǎn)動(dòng)。標(biāo)準(zhǔn)球5為一個(gè)精密加工的測(cè)量球，要求球面半徑各處均勻。
[0020]步驟三:將虎克鉸上叉3固定于某一方向角，用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x4測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)球5表面點(diǎn)坐標(biāo)；
[0021]其中，虎克鉸上叉3放置于某一方向角上后，用夾具6將其固定，使虎克鉸上叉3相對(duì)虎克鉸下叉2既不能有相對(duì)位移也不能有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。其中，步驟三中測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)球5球面點(diǎn)可以擬合出標(biāo)準(zhǔn)球5球心坐標(biāo)及半徑，擬合得到的半徑如果同標(biāo)準(zhǔn)球5的實(shí)際半徑偏差小，即可接受測(cè)量數(shù)據(jù)，否則放棄測(cè)量數(shù)據(jù)重新測(cè)量。
[0022]步驟四:用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x4測(cè)得的標(biāo)準(zhǔn)球5表面點(diǎn)坐標(biāo)擬合計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)球5球心位置坐標(biāo)并記錄；
[0023]步驟五:多次改變虎克鉸上叉3的方向角，并重復(fù)上一步驟；
[0024]其中，虎克鉸上叉3的方向角選取盡可能均勻分布在上半球面上，測(cè)量點(diǎn)數(shù)量至少為5個(gè)。
[0025]步驟六:將獲得的各個(gè)方向角下標(biāo)準(zhǔn)球5球心的坐標(biāo)點(diǎn)用球面方程進(jìn)行擬合，獲得球面表達(dá)式；
[0026]步驟七:利用所述球面表達(dá)式，計(jì)算各方向角下測(cè)量的所述標(biāo)準(zhǔn)球球心到球面的距離，用各所述距離的均方根值作為評(píng)價(jià)虎克鉸的精度指標(biāo)。完成測(cè)量。
[0027]通過(guò)本發(fā)明實(shí)施例，以上的說(shuō)明書(shū)僅是本發(fā)明眾多實(shí)施例中的一種或幾種實(shí)施方式，而并非用對(duì)本發(fā)明的限定。任何對(duì)于以上所述實(shí)施例的均等變化、變型以及等同替代等技術(shù)方案，只要符合本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍，都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求書(shū)所保護(hù)的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種虎克鉸的精度測(cè)量方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一:將虎克鉸下叉用夾具固定于測(cè)量平臺(tái)上； 步驟二:將虎克鉸上叉同標(biāo)準(zhǔn)球連接； 步驟三:將所述虎克鉸上叉用夾具固定于某一方向角；用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x測(cè)量所述標(biāo)準(zhǔn)球表面點(diǎn)坐標(biāo)； 步驟四:用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x測(cè)得的標(biāo)準(zhǔn)球表面點(diǎn)坐標(biāo)擬合計(jì)算出所述標(biāo)準(zhǔn)球球心位置坐標(biāo)并記錄； 步驟五:如果沒(méi)有達(dá)到所需測(cè)量次數(shù)，則改變所述虎克鉸上叉的方向角，并重復(fù)步驟三和步驟四，如果達(dá)到所需測(cè)量次數(shù)，則繼續(xù)下一步驟六； 步驟六:將獲得的所述標(biāo)準(zhǔn)球球心坐標(biāo)用球面方程進(jìn)行擬合，獲得球面表達(dá)式； 步驟七:利用所述球面表達(dá)式，計(jì)算各方向角下測(cè)量的所述標(biāo)準(zhǔn)球球心到球面的距離，用各所述距離的均方根值作為評(píng)價(jià)虎克鉸的精度指標(biāo)。2.如權(quán)利要求1所述的一種虎克鉸的精度測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟一中: 利用夾具將所述虎克鉸下叉固定在測(cè)量平臺(tái)上，使其相對(duì)測(cè)量平臺(tái)不能移動(dòng)也不能轉(zhuǎn)動(dòng)。3.如權(quán)利要求1所述的一種虎克鉸的精度測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟二中: 所述標(biāo)準(zhǔn)球同虎克鉸上叉連接，使其不能產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)及轉(zhuǎn)動(dòng)，所述標(biāo)準(zhǔn)球?yàn)榫芗庸ぜ?，其球面半徑各處均勻?.如權(quán)利要求2所述的一種虎克鉸的精度測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟三中: 將所述虎克鉸上叉利用夾具固定在某一方向角上，使所述虎克鉸上叉相對(duì)所述虎克鉸下叉既不能有相對(duì)位移也不能有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。利用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)球的球面，至少測(cè)量5個(gè)點(diǎn)，并且使測(cè)量點(diǎn)均勻分布于球面上。5.如權(quán)利要求4所述的一種虎克鉸的精度測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟三中: 測(cè)量的球面點(diǎn)可以擬合出標(biāo)準(zhǔn)球的球心坐標(biāo)及半徑，擬合的半徑如果與加工的半徑偏差小，即可接受測(cè)量數(shù)據(jù)，否則放棄測(cè)量數(shù)據(jù)重新測(cè)量。6.如權(quán)利要求4所述的一種虎克鉸的精度測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟五中: 所述虎克鉸上叉的方向角選取均勻分布在上半球面上，測(cè)量點(diǎn)數(shù)量至少為5個(gè)。
【專利摘要】一種虎克鉸的精度測(cè)量方法，主要是為了測(cè)量用于精密多自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)上的虎克鉸的精度，主要包含以下步驟：將虎克鉸下叉通過(guò)夾具固定于測(cè)量平臺(tái)上，將虎克鉸上叉同標(biāo)準(zhǔn)球連接；將虎克鉸上叉放置于某一方向角上并用夾具固定；用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)球表面點(diǎn)的坐標(biāo)，并用標(biāo)準(zhǔn)球表面點(diǎn)坐標(biāo)擬合計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)球的球心坐標(biāo)并記錄；多次改變虎克鉸上叉的方向角，并重復(fù)上一步驟；將各方向角獲得的標(biāo)準(zhǔn)球心坐標(biāo)點(diǎn)用球面方程進(jìn)行擬合，得到球面的表達(dá)式；計(jì)算各方向角獲得的標(biāo)準(zhǔn)球球心點(diǎn)到球面的距離，用該距離的均方根值作為評(píng)價(jià)虎克鉸的精度指標(biāo)。該方法能夠準(zhǔn)確給出精密虎克鉸的精度指標(biāo)，具有測(cè)量方便，精度高等特點(diǎn)。
【IPC分類】G01B21/00
【公開(kāi)號(hào)】CN104897093
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510354792
【發(fā)明人】胡浩, 付天厚, 尼文斌, 秦永明, 張江, 魏忠武
【申請(qǐng)人】中國(guó)航天空氣動(dòng)力技術(shù)研究院
【公開(kāi)日】2015年9月9日
【申請(qǐng)日】2015年6月24日