[发明专利]用于确定构件的弹性形变的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于确定和必要时校正在负载下特别是平行运动装置的固定或可移动的构件的弹性形变的方法。

背景技术

在本申请中，“构件”指的是：相应被考察的机械产品。在此，由于本发明的多种可用性，因此不同的对象，如：起重机、在野外或在工业制造中的输送装置、这些产品的一部分、升降机、吊臂、刀具导向装置，以及甚至建筑物如：桥梁或者在工艺流程中的锅炉、反应堆等等，车辆和诸如此类更多的被视为“构件”。

确定构件在静态和/或动态负载下的弹性形变是多种应用的前提条件。这一方面可以因此保障所述构件的安全性，也可以确定所述构件的例如在一对象的自动装配中的位置精度，必要时还可以确定所述构件的运动轨迹以及类似更多的。

例如EP 1 491 287 A涉及此问题，它描述了一种传感器自动定中心的可能性。这种定中心是所述自动加工的一个中心问题，如果例如一个测量装置或一个加工装置必须相对于一个对象定中心地安装。解决方案为：与装置匹配地设置三个标尺，并且所述标尺的当前的示值被用于计算所述当前位置。这种解决方案对于一个特殊的、保持相同的检测是有意义并且可行的，但是在变化的前提条件下，例如在不同的地点上提升和下降不同的负载、如其在起重机中持续的情况中一样，就完全的失效了。

US2003/0220756A解决了另一问题：为了校准平行运动装置例如一个刀具架的移动，所述刀具架的预定的移动在笛卡尔坐标系中逐步地实施，并且在此点对点地确定所述刀具架的致动器的每个位置并必要时确定其速度，并且考虑到可能的容差和误差。根据借助于雅可比行列式和在所述致动器的参数和所述笛卡尔坐标之间的线性关系的合理的评价，可能的是：说明一种对所述致动器的控制，通过所述控制来实施预定的移动。

自然，这种关系只对测试情况有效，并且根本没有考虑到例如在刀具(锋利的-钝的刀具；坚硬的-软的原材料等等)上的不同的力。

平行运动的装置是那些基于以下知识的装置，即：一个刚性体在空间上具有六个自由度，并且因此可能的是：这样的一个刚性体的位置在空间上通过六个相互独立的并在其长度上可变的间隔物来确定，所述间隔物大多数为杆件、在有些应用情况下也可能是绳索或类似物通常称为致动器(Aktuatoren)，当这些致动器一端在空间(固定平台)内固定地，并且另一端在待移动的物体(可移动平台)上铰链式地作用时。

这种平行运动装置具有大的优点，即：所述在单个致动器的移动过程中出现的容差不累加，因为没有运动再次作用于另一运动上，如在传统的结构情况中的那样，由此也可以极大地提高有效负载与支承负载的比例。

缺点和多年来对这种装置的投入使用的巨大限制为：所述致动器的必需的长度变化的计算和所述长度变化的时间过程的计算，为了以期望的方式移动大多数被称为可移动平台的刚性体，所述长度变化是必需的。

由于这种原因，这种类型的平行运动装置长期以来只能被用于轮胎试验台和飞机模拟器中，而例如机床上的刀具支架、起重机的和类似物、几乎所有其它的移动的产品的结构是这样的，即：一个滑板沿着轴线移动，在这个滑板上安放另外一个滑板，所述另一个滑板在一个垂直于第一滑板的方向上移动，并且直到最后到达挖掘机铲斗或车床的刀具等，在其上固定这一滑板。从这一例子人们也看出，在哪些应用领域中，可以使用绳索代替杆件。

根据在2003年9月14日，在台湾、台北举行的机器人学和自动化国际会议上公布的由F.Thomas，E.Ottaviano，L. Ros和M.Ceccarelli所著的“Coordinate-free Formulation of a 3-2-1 Wire-basedTracking Device using Cayley Menger Determinants”得知一种平行运动装置，在其中，所述致动器的三个作用在所述可移动平台的一个共同点中，并且另外两个作用在一个另外的共同点中，由此各称为“3-2-1运动机构”起源于此。通过所述致动器的这种结构，可以从根本上简化前面提到的复杂的计算。但是这种安置的一个更大的缺点是：在实际中，只有通过极端昂贵的方式才可能使得三个杆件(或者，如在公开文本中所述，也仅仅是绳索)作用在一个点中，因此迄今为止也只有理论家将注意力集中在所述平行运动装置的这种特殊情况上。