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。很明显它不是一种直角坐标测量系统，每个臂的转动轴或者与臂轴线垂直，或者绕臂本身轴线转动(自转)，普通用三个“-”隔开的数来表达肩、肘和腕的转动自由度，2-2-3配备能够有a0-b0-d0-e0-f0和a0-b0-c0-d0-e0-f0-g0角度转动的关节臂测量机，为了适应现在状况，关节数普通不大于7，现在普通为手动测量机。工作原理：关节臂式测量机是一种新型的非正交式坐标测量机，它以角度基准取代长度基准，将若干杆件和一种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，构成一种球形测量空间。普通它由基座、6个关节、2个臂，以及测头等部分构成，该测量系统含有空间六自由度，能够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，作用臂长通过机械构造的标定来拟定。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，在测头拟定状况下直角坐标测量机各轴的位置X，Y，Z对固定空间点是唯一的、完全拟定的；而关节臂测量机各臂对测头测量一种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，引发误差的重要因素为各转角的误差，因此转角误差的测量和赔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成果的影响是不同的，越靠近基座处关节的转角误差对测量成果影响越大。

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无视。

关节臂测量机可能有测量死角或精度特别差的区域，供应商应加以阐明。

关节臂测量机是便携式的，工作环境条件变化很大，因此在验收办法中对环境条件作了特殊阐明。

普通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，精度普通为10微米级以上，加上只能手动，因此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合用于检测、逆向工程、快速成形、3D建模。此设备的特别功效是在扫描黑色和高反光材质时无需喷显影剂，提供了更加好的表面扫描性能坐标机精度评定原则：ISO103601994年，ISO10360国际原则《坐标测量机的验收、检测和复检检测》开始实施。这个原则阐明了坐标测量机性能检测的基本环节。中国现在实施的测量机国标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对应原则。

ISO重要包含三个重要参数：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)

原则的这个部分合用于全部的测量机。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种尺寸的量块，每种量块长度分别测量3次全部测量成果必须在规定的MPEE值范畴内。

最大允许探测误差(MPEP)

25点测量精密原则球，探测点分布均匀。最大允许探测误差MPEP值为全部测量半径的最大值。

ISO10360-3()“配备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。重要包含三个指标：径向四轴误差(FR)、切向四轴误差(FT)、轴向四轴误差(FA)。

ISO10360-4()“扫描测量型坐标测量机”

这个部分合用于含有持续扫描功效的坐标测量机。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THP状况下的空间扫描探测误差"。在THP之外，原则还定义了在THN、TLP和TLN状况下的扫描探测误差。

最大允许扫描探测误差(MPETHP)：

沿原则球上4条拟定的途径进行扫描。最大允许扫描探测误差MPETHP值为全部扫描半径的最大差值。注：THP的阐明必须涉及总的测量时间，例如：THP=1.5um（扫描时间是72秒）THP阐明了沿已知途径在密度最大的点上的扫描特性。ISO10360-4进一步阐明了：TLP:沿已知途径，以低密度点的方式扫描。THN:沿未知途径，以高密度点的方式扫描。TLN:沿未知途径，以低密度点的方式扫描。机器系统构成：序号系统名称部件名称备注一主机柔性关节臂测量机碳石墨纤维材料臂身一体化ZERO-G平衡杆系统数码相机及工作光源用于现场统计缺点RDSTM软件磁力底座校验原则球用于校准原则球校验棒便携式仪器箱移动模块包，涉及电池和Wi-Fi通讯顾客和系统阐明书二测头系统15mm不锈钢球硬测头6mm红宝石硬测头3mm红宝石硬测头三软件系统PCDMISCAD通用测量软件PCDIMSPROtable四计算机系统笔记本计算机系统工作环境：工作温度：0°C-50°C(32°F-122°F)存储温度：-30°C-70°C(-22°F-158°F)相对湿度：95%非冷凝测量设备操作时温度∶（建议）10℃~40℃测量设备操作时相对湿度∶10%~95%电源规定∶100V~240Vc.a.50/60HZ设备允许旋转角度∶105rad/s2最大振幅∶55HZ~2，000HZ最大移动频率∶6m/s精度列表(romer系统75系列)：型号测量范畴点重复性空间长度精度重量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厂家及标配：1、美国FARO关节臂，进入国内市场较早，现在排名世界第一2、海克斯康的是Romer，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、纯日资工厂尚有一款tts。faro原则配备：主机，cam2软件，电脑，原则球，原装进口磁力底座，2个测头。romer原则配备：主机，pc-dmis软件，电脑，原则球，原则尺，原装进口磁力底座，3个测头。TTS原则配备:主机，tts自己软件，电脑，原则球，测量车，测头。有关辅助件蛙跳：通过蛙跳技术（转站技术），能够将坐标系进行平移、拟合，从而将测量行程扩大1~2倍，每次蛙跳，损失精度0.02mm左右；不建议顾客做2次以上的蛙跳（会造成精度不精确。）使用环节：固定机器检查机器电源与否稳定与接地图纸分析：找出测量基准，拟定测量不确特性元素，以及应用这些元素进行位置公差的评价基准固定好工件，确保在机器的有效范畴内能把工件一次测量完整，若要做蛙跳先规划好启动机器电源开关，对机器进行复位(找零点)建立零件坐标系进行检测项目元素测量进行形状位置公差评价出具检测报告使用中注意：首先检查磁性底座与否有铁销或污染等杂物，确保磁力底座是平稳的测量时，不要使用很大的力量压迫测头使用测量时，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：每月最少一次使用酒精擦拭测头每月最少一到两次使用棉布(无纺布为最佳)擦拭原则棒，涂防锈油(以WD40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查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全部部件表面测量设备寄存是，请放在干燥通风的地方，下列几个地方，请勿寄存设备潮湿的地方；2、长时间接受太阳暴晒的地方；3、勿在雨季将测量设备寄存在能被雨淋到的地方，如果测量设备固定在某一种地方长久使用，每七天最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它工作地点时，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与否扣好。测量设备安装时，首先检查磁性底座底部与否有铁屑或污垢等杂物。若有请将杂物去除，保持磁性底座干净，以确保磁性底座与台面能够牢固吸实，以免由于底座存在杂物造成磁性底座磁力局限性发生侧翻磕碰设备。进行测量时，不要使用很大的力量压迫测头，压力过大可能造成工件表面产生变量。造成测量数据不精确。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。检查篇测量设备要配备UPS在线稳压电源请将原始数据备份一份，及其它的参数盘每七天检查一次机器的单点重复精度和长度重复精度，并将检查后的精度检查报告保存到同一种文献夹内作为后来判断机器精度与否合格的根据，建议每年进行一次设备校准。相对三坐标测量机的重要优势：体积小、重量轻、便于携带。关节臂式坐标测量机普通只有5-10kg，由测量臂构成，占用空间小，能够放置于方便携带的专用行李箱中，非常合用于室外测量以及测量物体不能移动的场合。量程范畴大。三坐标测量机需要在量程范畴内安装导轨、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。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状况很难在全部空间测量，存在测量死角；而通过杆长设计优化之后的关节臂式坐标测量机，由于含有多轴串联构造，几乎能够探触到测量空间的任意位置。运动灵魂，操作简朴。关节臂式坐标测量机构造轻便，是被动式测量机，依靠测量者的引导操作达成测量位置，操作简朴容易。价格适宜。普通同样量程范畴的两种测量机，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助于测量机的推广以及测量技术的普及。由于坐标测量机