关节臂式柔性坐标测量机测量空间分析
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节 和 一 个 接触 式 测 头组 成 ，６ 个 转动 关 节 处 安有 圆光 栅角 度传 感器 ，前 端 的测头通 过接
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关 节 臂 式 柔 性 坐 标 测 量 机 测 量 空 间 分 析
合肥工业 大学 柯 龙
【 摘 要 】本 文 阐述 了 关节 臂 式坐 标 测 量机 的机 械 结 构 与 数 学模 型 ，讨 论 了结 构 对 于 测量 空 间 的 影 响 ，分 析 了测 量 死 角 的 情 况 ，并 且 利 用 数 值 分 析 法 分 析 了测 量 机 的 测 量 空 间 ，为 测 量 死 角 的情 形 进 行 了验 证 。
３ ． 测 量 空 间分 析 柔 性关 节臂 式坐 标 测量 机 的测 量空 间我 们 可 以定义 为测 量 机处 于正 常 工作 状态 下 ，末
触被 测工 件触 发信 号 ，此信 号被 反馈 给计 算 端 测头 所 能测 量 到 的空 间中所 有 点位 置 的集 合 。在 理想 状态 下 ，测 量机 的测 量 空 间应 为一 机处 理系 统 ，再结 合各 个旋 转关 节处 圆光栅 实 心球 体 ，并 且测 头 能够 探测 到 空 间 内的任 意 一点 。但 是在 实 际情 况 当 中， 由于 受到 测量 ｉ 因为 固定 不动 而 不能 测量 到 以外 ，测 量机 的测 量 空 间有 可 能 机 结构 的影 响 ，除去 基座 ５ 位置 读取 的关 节转 动 角度值 ，通 过程 序 的运算 ，
和 在 线 测 量 等 要 求 的不 断提 出 ，新 型 非 笛 法 ，Ｄ — Ｈ 方 法 是在 两个 相互连 接且 相 互运动 的杆 件上 各 自固定 一个 坐标 系 ，然后 用一 个４ ×４ 卡 尔 式 的 柔性 关节 臂 式 坐标 测 量 机 以其 便 的齐 次 变换 矩 阵 Ｒ Ｐ Ｄ — Ｈ 矩 阵来 描述 相邻 两 连杆 的 空 间关 系 。通过依 次变 换可最 终推导 出末端 携 、 灵 活 、造 价低 、量 程 大 的特 点发 展 迅 点位 置相对 于基座坐 标系 的位置 ，从而 建立坐标 测量机 系统 的数学模 型 。利 用齐 次 变 换矩 阵 。 ： Ｔ ０ Ｔ Ｔ 。 Ｔ 。 Ｔ Ｔ Ｔ 。 ，模型 参数包 含有 杆件 的长 度 ｌ 、杆件 的扭角 、关节 速 ，应 用 也 愈 发广 泛 ， 测量 精 度 也越 来 越 我们 可 以表示 为Ｔ 高 ，适 宜 于 工 业现 场 的 使用 。 １ ． 测量 机结 构 关 节 臂 式 柔 性 坐 标 测 量 机 的 结构 设 计 模 仿 了工 业 机 器 人 手 臂 的构 造 ， 如 图 ｌ 所 示 ，测量机 由基座 、３ 根 测量 臂 、６ 个转 动关 变量 和 杆件 ｉ 的偏 置量 （ ｉ ＝ １ ，２ ，… ，６ ）。其测量 模 型 ，如 式 （ １ ） 所示 。
【 关键词 】坐标测量机 ；空腔 ；测量 空间
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传 统 的笛 卡 尔 式正 交坐 标测 量机 ｕ 由 得 到 被测量 点处 的坐 标值 （ 如图ｌ 所 示 ）。 于 体 积 大 、结 构 复 杂 、造 价 昂贵 ，而 且 受 ２ ． 测量 机数 学模 型 相 互 垂 直 的导 轨 和 安装 环 境 的限 制 ， 因此 由关 节臂 式柔 性坐 标 测量 机 的结 构形 式不 难 看 出，其 结 构类 似于 工业 生 产 中的机 器 人 有 量 程 小 、不 易实 现 在 线 测 量 等 缺 点 ，不 手臂 ， 因此关 节臂 式坐标 测量 机 的模 型建立 也可 以参 照工 业机 器人 的建 模方 法 。Ｄ ｅ ｎ ａ ｖ ｉ ｔ 和 能满 足 很 多场 合 的应 用 要 求 。随 着 柔 性 化 Ｈ ａ ｒ ｔ ｅ ｎ ｂ ｅ ｒ ｇ ＿ ２ 在１ ９ ５ ５ 年提 出 了两 个 相互 连 接 且相 对 运 动 的 构 件之 间相 互 关 系 的分 析 方
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关 节 臂 式 柔 性 坐 标 测 量 机 测 量 空 间 分 析
合肥工业 大学 柯 龙
【 摘 要 】本 文 阐述 了 关节 臂 式坐 标 测 量机 的机 械 结 构 与 数 学模 型 ，讨 论 了结 构 对 于 测量 空 间 的 影 响 ，分 析 了测 量 死 角 的 情 况 ，并 且 利 用 数 值 分 析 法 分 析 了测 量 机 的 测 量 空 间 ，为 测 量 死 角 的情 形 进 行 了验 证 。
３ ． 测 量 空 间分 析 柔 性关 节臂 式坐 标 测量 机 的测 量空 间我 们 可 以定义 为测 量 机处 于正 常 工作 状态 下 ，末
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【 关键词 】坐标测量机 ；空腔 ；测量 空间
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