[发明专利]含轴孔间隙关节的平面多关节机构的轴孔轨迹测量方法

说明书

本发明公开了一种含轴孔间隙关节的平面多关节机构的轴孔轨迹测量方法，使用了平面多关节机构、计算机、CCD相机、视觉主动标志点、三坐标测量仪等辅助设备，测量前准备包含测量对象和视觉配套，测量的对象是位于平面多关节机构上的多个含轴孔间隙关节，视觉配套准备包括安装一部CCD相机和至少5个视觉主动标志点。该方法包括步骤：1)获取动平台上三个轴孔间隙关节的关节孔的位置和角度；2)连续拍照计算视觉主动标志点位置坐标；3)轴孔轨迹计算。本发明利用CCD相机与多个视觉主动标志点相搭配，提供含轴孔间隙关节的平面多关节机构的轴孔轨迹的非接触式测量，不干涉轴孔关节运动，不增加轴孔关节的反向力，不影响多关节机构间隙关节的运动学和动力学特性。

技术领域

本发明涉及含轴孔间隙关节的平面多关节机构的轴孔轨迹跟踪测量的技术领域，尤其是指一种含轴孔间隙关节的平面多关节机构的轴孔轨迹测量方法。

背景技术

由于制造和装配误差的存在，机械系统中连接构件的活动关节中常含有间隙。这类活动关节很大一部分属于以轴、孔为主要元素的转动副。随着现代机械系统不断向高速度和高精度方向发展，转动副中轴孔的间隙对机械系统动力学性能的影响不能忽视。因此，针对间隙关节的轴孔元素，提出合适的轨迹跟踪系统与在线测量方法，是开展真实机械系统动力学研究并获得准确分析结果的关键所在。

工业应用和机械系统动力学研究中常以平面多关节机构为对象，机构的动力性性能和含间隙关节参数息息相关。现有的含间隙轴孔关节的轴孔轨迹跟踪及测量主要采用接触式的方法。即用量具或者传感器分别测出关节轴相对相对关节孔的两个垂直方向的位移，进而得出轴孔运动相对轨迹。例如：Tasora等人在论文“A compliant measuringsystem for revolute joints with clearance(2006)”中，用两个垂直安放的悬臂梁柔性长条应变片检测轴相对孔的位移数据。专利CN 206223130 U公开了一种实时测量转轴空间位姿的装置，通过垂直的伸缩式位移传感器，接触测量轴在孔中的跳动量。总体而言，现有的方法是通过量具或者传感器接触测量获得轴孔的相对轨迹。

面对工业或者科研中的平面多关节机构动力学研究，常需要同时检测数个含轴孔间隙关节的轴孔运动轨迹，上述的现有接触测量方法造成传感器过多，安装调整复杂，成本比较高，显然不能满足使用要求。因此，提出一种非接触式的可以同时对多个含轴孔间隙关节的轴孔进行轨迹跟踪和在线测量的方法，具有广泛的应用前景和社会效益。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种含轴孔间隙关节的平面多关节机构的轴孔轨迹测量方法，不干涉轴孔关节运动，不增加轴孔关节的反向力，不影响多关节机构间隙关节的运动学和动力学特性。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：含轴孔间隙关节的平面多关节机构的轴孔轨迹测量方法，所述含轴孔间隙关节的平面多关节机构包括底座、动平台和三个移动关节，所述移动关节由直线导轨、电机座和直线电机组成，所述直线导轨安装在底座上，所述电机座滑动安装在直线导轨上，并由直线电机驱动沿直线导轨移动，直线电机的运动由计算机控制，三个移动关节呈120°角度分布在底座上，所述动平台设在底座上方，并分别与每个移动关节之间通过一条连杆进行连接，所述连杆的一端通过一个轴孔间隙关节与动平台连接，其另一端通过另一个轴孔间隙关节与移动关节连接，即每个移动关节通过两个轴孔间隙关节和一条连杆连接动平台，通过该三个移动关节和三条连杆实现动平台的平面三自由度运动；