关节臂式测量
关节臂式测量课件
（7）报告输出。 一般报告中需显示图片，以增加报告的生动性。
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18:30： 材料成型及控制工程 测控技术与仪器 电气工程及其自动化 电子科学与技术 给水排水工程 工程管理 光信息科学与技术 化学工程与工艺
iges文件是一种三维软件几乎都能打开的通用格式； wrl是一种文本格式的文件，可以用文本编辑器打开编辑； u3d是3D通用图形的标准格式； obj文件一般是程序编译后的二进制文件，再通过链接器和资源文件链 接就成exe文件了； dxf是AutoCAD中的矢量文件格式，它以ASCII码方式存储文件，在表 现图形的大小方面十分精确。
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联接测量系统 将测量机主体安装在磁力底座
或者固定架上，按照系统联接规 范，用各种数据线将机器设备、 计算机、控制器连接起来。连接 完成后检查各种数据线，启动控 制器、主机电源开关，再启动计 算机和相关程序。启动数据盒开 关进行预热5min后，当激光头开 关旁边的ready指示灯亮，就可以 启动激光头开关，进入初始化阶段。
关节臂式测量
1
教学要求： 了解关节臂测量机结构、原理 了解关节臂测量机主要功能 了解关节臂测量机测量方法
2
关节臂测量机的定义： 关节臂测量机仿照人体关节结构，以角度基准取
代长度基准，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。
复杂的大型零件一般不能一次完成数据的扫描，可以转换 零件，从多个角度来完成数据的采集，然后再使用专业的软件进 行数据注册，拼接成一个完整的模型数据；利用蛙跳技术的帮助，
关节臂式坐标测量机参数标定方法
关节臂式坐标测量机参数标定方法王学影;王华;陆艺;张培培【摘要】采用对称点法对关节臂式坐标测量机的各参数进行标定.该标定方法把各参数分离,使标定过程更简单.首先,在D-H参数建模法的基础上,利用基于准球坐标系的建模方法,建立了关节臂式坐标测量机的数学模型,使关节间各个参数正交,进而推导了运动学方程.借助设计的固紧装置,在ROMER Infinite 2.0型关节臂式坐标测量机上运用该方法进行了标定实验,得出了坐标测量机的结构参数,验证了参数标定方法的可行性和实验结果的准确性,为进一步提高关节臂式坐标测量机的测量精度奠定了基础.【期刊名称】《农业机械学报》【年(卷),期】2016(047)006【总页数】5页(P408-412)【关键词】关节臂式坐标测量机;参数标定;对称点法【作者】王学影;王华;陆艺;张培培【作者单位】中国计量大学计量测试工程学院,杭州310018;中国计量大学计量测试工程学院,杭州310018;中国计量大学计量测试工程学院,杭州310018;中国计量大学计量测试工程学院,杭州310018【正文语种】中文【中图分类】TH721关节臂式坐标测量机作为—种便携的测量仪器在工业生产中的应用越来越广泛[1-2]。
关节臂式坐标测量机参数的标定，直接影响着测量精度，从而影响到整个工业的生产过程[3-5]。
目前国外对关节臂式坐标测量机在参数标定方面的研究较多且深入。
KOVAC等[6]设计了—种专用量具结合商业化软件对关节臂式坐标测量机进行标定；FURUTANI等[7]利用装有多个标准球的金属板对关节臂式坐标测量机进行标定；SANTOLARIA等[8]使用拥有14个球的球形量规,建立基于傅里叶多项式的误差模型对关节臂式坐标测量机的参数误差进行了估计辨识；ACERO等[9]利用激光跟踪仪进行实验。
国内对参数标定这方面的研究相对较少。
主要方法有根据高精度正交三坐标测量机提供的标准，运用最小二乘参数辨识法对关节臂式坐标测量机进行标定[10]；使用单点锥窝，运用模拟退火算法实现关节臂式坐标测量机的参数辨识[11]；基于遗传算法对关节臂式坐标测量机的标定[12]。
关节臂坐标机示值校准不确定度分析
关节臂坐标机示值校准不确定度分析作者：石韡蒋加平徐光洁来源：《中国新技术新产品》2019年第18期摘 ;要：JJF 1408—2013《关节臂式坐标测量机校准规范》仅给出了用标准球杆校准关节臂坐标机空间长度示值误差的方法。
该文将提出用3等量块校准关节臂坐标机空间长度示值误差的方法，并分析其不确定度，确定该方法的有效性。
确定此方法在校准实验室应用的科学性和可行性。
对于测量范围较小的关节臂测量机的空间尺寸的校准，使用量块进行校准尤为经济可行。
关键词：关节臂;量块;校准;方法;不确定度中图分类号：TB921 ; ; ; ; ; ; 文献标志码：A关节臂式坐标测量机也称便携式三维测量臂、曲臂式坐标测量机。
由于其便携性，广泛应用于汽车零配件、模具、钣金件、塑料制品、汽车整车等现场测量和检测。
作为测量器具，其示值校准显得尤为重要。
JJF 1408—2013颁布之前，部分校准机构就参照JJF 1064—2010《坐标测量机校准规范》用量块对关节臂测量机的空间尺寸示值进行校准。
JJF 1408—2013颁布之后，采用标准球杆对其空间尺寸示值进行校准的方法受到各校準机构的普遍重视。
但是由于标准球杆的制造工艺不成熟，国产厂家少，购置费用较高，很难得到普遍采用和推广。
1 测量任务及目标不确定度1.1 测量任务用900 mm三等量块校准测量臂空间测量直径1.2 mm，空间长度最大允许误差±0.025 mm 的关节臂坐标机的空间长度示值误差，并给出扩展不确定度。
1.2 测量任务目标不确定度U2 测量方法选用2块量块，短量块的长度为关节臂测量半径的50%～70%，长量块的长度为关节臂测量半径的120%～150%。
量块的摆放姿态为水平、垂直及45°。
每一个位置独立重复测量3次，同时用温度传感器对量块的温度进行实时测量，并计算量块的线膨胀值。
仪器测得值减去量块证书实测值和线膨胀值之和为示值误差，取3次测量结果中示值误差最大值为校准结果。
关节臂式坐标测量机空间误差建模
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Ｌｕ Ｙｉ，ＺｈａｎｇＰｅｉｐｅｉ， Ｗａｎｇ Ｈｕａ， ＷａｎｇＸｕｅｙｉｎｇ，ＺｈａｏＣｈｅｎｘｉｎ
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关节臂式坐标测量机转角误差的仿真研究
高精度 的 圆光栅编 码器 ， 经计 算证 实这样做 可 以显著提 高 关节臂 式坐标 测量机 的精 度。
关键 词 ： 关 节臂 式坐 标测量 机
中 图分类 号 ： Ｔ Ｐ ３ ９ １ ． ９
转角 误差分 布 圆光栅 编码 器
文献 标识 码 ： Ａ
Ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｊ ｏ ｉ ｎ ｔ ａ ｎ ｇ ｌ ｅ ｓ ｅ ｒ ｒ ｏ ｒ ｏ ｆ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ
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设计与研究 Ｄ ｅ ｓ 目 ＿ ｎ ａ ｎ ｄ Ｒ 渊ｒ ｃ ｈ
海克斯康ROMER关节臂介绍
EuropeWetzlar, GermanyLudwigsburg, GermanyRenens, SwitzerlandRolle, SwitzerlandParis, FranceLyon, France Milano, Italy Torino, Italy Swindon, UK Telford, UK Vilnius, Lithuania Barcelona, Spain Jårfålla,Sweden ASIABeijing, China Chengdu,China Guangzhou, ChinaNingbo,China Nanjing,China Qingdao, China Shanghai, ChinaShenyang,China Shenzhen,China Wuhan,China Xi'an,ChinaHong Kong, China Ebina-shi, Japan Korea Singapore Thailand DISTRIBUTORS PRECISION CENTERSFACTORIESAMERICAS North Kingstown, Rhode Island Wixom, Michigan Chicago, Illinois Nashville, Tennessee Cincinnati, Ohio Irvine, California Charlotte, North California Monterrey, Mexico Såo Paulo, Brazil Asia PacificEbina-shi, JapanT el: 46 236 0095 Fax: 46 236 0093Hexagon Metrology Asia Pacific Pte Ltd 6 Clementi Loop (off Clementi Ave 6)Singapore 129814T el: 65 6463 6242 Fax: 65 6463 8030Hexagon Metrology Korea Ltd.Seongman, Gyconggi-do, Korea Tel.: +82 (0) 31 777 3477Fax: +82 (0) 31 777 3478 206Hexagon Measurement T echnologies Thailand 119/3 Moo 8, Bangna-Trad Road,Bangna, Bangna, Bangkok 10260, Thailand Tel: +66-2-361 3905-8北京销售服务中心：北京市朝阳区东三环中路 39 号建外 SOHO B 座写字楼 1908 室T el: 010 5869 1840 Fax: 010 5869 1841成都销售服务中心：成都市锦江区总府路 2-4 号时代广场 B 栋 1102AT el: 028 8671 6718 Fax: 028 8671 6730广州销售服务中心：广州市天河区林和西路 9 号耀中广场 B 座2415 室T el: 020 3810 7978 Fax: 020 3810 7979宁波销售服务中心：宁波市江东区彩虹北路 48 号波特曼大厦 2604 室T el: 0574 8737 6262 Fax: 0574 8733 5159南京销售服务中心：南京市中山东路 300 号长发中心 1 幢 11 楼 A 座T el: 025 8698 8800 Fax: 025 8698 8801青岛销售服务中心：青岛市株洲路 188 号T el: 0532 8089 5188 Fax: 0532 8870 3060上海销售服务中心：上海市天目西路 547 号联通国际大厦 2601 室T el: 021 6353 1000 Fax: 021 6353 5159沈阳销售服务中心：沈阳市和平区南京北街 109 号和泰运恒国际 A 座 705 室T el: 024 2334 1690 Fax: 024 2334 1685深圳销售服务中心：深圳市南山区高新技术产业中区 M-8 栋首层西座T el: 0755 8602 8088 Fax: 0755 8602 7270苏州销售服务中心：苏州市工业园区旺墩路 188 号建屋大厦 1007 室T el: 0512 6280 0880 Fax: 0512 6280 0990武汉销售服务中心：武汉市东湖新技术开发区华工园二路 1 号T el: 027 8544 8200/8266 Fax: 027 8544 9449西安销售服务中心：西安市高新四路 1 号高科广场 A709 室T el: 029 8836 1018 Fax: 029 8836 1019Affiliated Precision Centers塑造测量的未来HEXAGON 集团公司坐标测量机包括对硬件、软件 12 个月的保修期。
关节臂式三坐标应用
四、三坐标高级应用案例
2.虚拟装配分析
组装间隙优化 组装间隙优化前的初始对齐
优化时根据名义值调 整对齐，名义值来自 CAD或手动输入
组装间隙优化后的结果
四、三坐标高级应用案例
3.大灯装配分析
四、三坐标高级应用案例
4.顶棚漏雨分析
四、三坐标高级应用案例
5.汽车腰线分析
CAD模型
扫描数据
四、三坐标高级应用案例
补偿点 沿法向矢量
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三、三坐标主要功能
1.基本测量功能：即测量零件的几何尺寸，形位公差（平面度，平行度，垂直度， 同轴度，位置度，直线度等），三维坐标。
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三、三坐标主要功能
1.基本测量功能：即测量零件的几何尺寸，形位公差（平面度，平行度，垂直度， 同轴度，位置度，直线度等），三维坐标。
总拼焊装夹具的标定调整
1.精度高：测量精度达到0.049μm；
产品设计开发 汽车主机 厂品质保 证
2.便携性：轻便易携带，满足随时随地测量需要；
3.测量功能：可满足几何元素、三维坐标、 形位 公差、曲线曲面测量和扫描、逆向
大型零部 件的现场 测量
工程、CAD数模比对检测等测量；
4.测量范围：可实现6个自由度3.7m范围内的测 量(使用蛙跳球阵，测 量范围更广)
1.形变分析
碰撞试验前后，对于整车或零件关键位置的测量，研究形变量； 对于测试前后假人关键位置的测量，研究对于人体的冲击量。
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四、三坐标高级应用案例
2.虚拟装配分析
Flush&Gap分析
四、三坐标高级应用案例
2.虚拟装配分析
Flush&Gap优化：软件对Flush&Gap按指定的约束进行优化， 并给出位移量（距离和角度），快速找到最佳安装位置
关节臂式三坐标应用
关节臂式三坐标应用关节臂式三坐标是一种常用的测量装置，可用于对物体的三维空间位置和形状进行精确测量和分析。
它由测量臂、关节、测量头和软件控制系统等组成，广泛应用于工业生产、制造业、质量控制和科学研究等领域。
本文将探讨关节臂式三坐标的应用以及其在不同领域的优势和发展前景。
一、工业制造领域1. 质量检测与控制：关节臂式三坐标可以测量工件的尺寸、形状和位置，用于检测制造过程中的质量问题，并进行实时监控和控制，提高产品的一致性和稳定性。
通过与CAD软件的配合，可以进行三维比对分析，及时发现和修复制造偏差，提高产品的质量和精度。
2. 零件加工与装配：关节臂式三坐标可以测量零件的孔距、孔径、轴线位置等重要参数，用于零件的加工和装配。
它可以通过与数控机床的连接，实现自动化测量和加工，在提高生产效率的同时，保证产品的精度和质量。
3. 逆向工程：关节臂式三坐标可以将复杂的物体进行快速而准确的扫描和重建，用于逆向工程的三维建模和分析。
它可以将实物对象转化为数字模型，可应用于产品设计、原型制作和产品改进等领域。
二、医疗领域1. 骨科测量与手术规划：关节臂式三坐标可以测量和分析骨骼结构，用于骨科医生进行手术规划和操作导航。
通过测量患者的骨骼数据，医生可以更准确地制定手术方案，提高手术的成功率和患者的康复效果。
2. 矫形器设计与定制：关节臂式三坐标可以测量和分析患者的身体形态和尺寸，用于矫形器的设计和个性化定制。
通过精确测量患者的身体数据，可以制造适合患者个体差异的矫形器，提供更好的矫治效果。
三、科研领域1. 材料分析与性能测试：关节臂式三坐标可以测量材料的形状、尺寸和表面特征，用于材料的分析和性能测试。
通过测量材料的三维数据，可以评估材料的质量和性能，为科学家提供有力的数据支持。
2. 错误分析与优化设计：关节臂式三坐标可以对产品或实验结果进行测量和分析，用于错误分析和优化设计。
通过与CAD软件的配合，可以对实验数据和模型进行比对和分析，及时发现和纠正错误，提高实验结果的准确性和可靠性。
关节臂式坐标测量机数据采集系统的关键点设计
第30卷第6期2009年11月计量学报A C T A M E TR O LO G I C A SI N IC AV01．30，N o6N o ve m b e r，2009doi：10．3969／j．i ssn．1000-1158．2009．06．05关节臂式坐标测量机数据采集系统的关键点设计凌清平，刘书桂，王学影，张国雄(天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津300072)摘要：对关节臂式坐标测量机数据采集系统的几个关键点进行了分析设计，其中包括数据同步锁存、对径读数、坐标实时显示。
通过可编程逻辑器件(C PLD)与单片机的结合，完成了光栅信号的滤波、4细分、辨向及可逆计数等功能。
实验证明，该设计能够准确完成测量机的数据采集。
关键词：计量学；坐标测量机；关节臂；非正交坐标系统；同步锁存；对径读数中图分类号：T B92文献标识码：A文章编号：11300—1158(2009)06-0505-04K ey Poi nt s D esi gn of A r t i cul at e d A r m-C m m D at a A cqui si t i on Syst e mL I N G Q i ng—pi ng，L I U Shu—gI l i，W A N G X u e—y i ng，Z H A N G G uo—xi ong (St at e K ey L ab or at o r y of Pr eci s i o n M e弱uri ng T e chnol ogy a nd I nst r u m ent s，Ti anj i n U ni ver si t y，Ti anji n300072，C hi na)A bst r a ct：S ever al ke y point s of ar t i cul at eda皿一CH i l l i dat a acqui s i t i o n sy st e m ana l yz ed a nd d船i gned，i ncl udi ng da t a sync hr onous l a t ch es，p ai r-m d i u8r e adi ngs，and coor di nat es r ea l·t i m e di spl a y．T he com bi nat i on of C PLD a nd A V R m i cr o cm nt r ol l e r com pl et es t he f unct i on s of gr at i ng si gI la l f al t er i ng，4subdi vi ded，di s cer ni ng di r ect i on and r ever si bl e count i ng，a nd on．A c cor di ng t Ot he e xper i m ent，t he dat a col l ect i on of t he m ac hi ne be co m p l el e accur at el y．K e y w ords：M et rol ngy；Coordi nat e m easu r i I l g m achi ne(C M M)；A r t i cul at ed ar m；N on-or t hogonal coo r di na t e s ys tem；Synchr onous l a t ch；P ai r-r a di u s陀a di ng1引言关节臂式坐标测量机是一种典型的非正交坐标测量机，它仿照人体手臂的关节结构，将3个杆件和一个测头通过5个旋转关节串联起来。
关节臂式测量机校准装置研究及测量结果不确定度评定
图1组合式殷钢球棒标准球窝是专门用于关节臂式坐标测量机校准的专用工具。
其材质采用钢制结构，主体为1.5英寸标准金属球，其圆度指标达到2μm。
从一侧去除内部材料，在球心位置处构造出一个标准锥窝，锥窝与测头球径（常用3mm或6mm等）相切，此时测头中心与标准球窝的球心相合，如图2所示结构，其精度达到±0.015μm。
校准过程中将标准球窝放置于球棒两端，并使锥窝开口方向同向图2标准球窝支撑尺架安装在球棒姿态调整装置顶部，由主体型材和支撑座构成，可用于对球棒的支撑和夹持，在支撑过程中通常采用艾力点支撑方式，提高标尺的稳定性和精度。
球棒姿态调整装置安装在支撑架顶部（如图3所示）过沿转轴旋转以实现球棒0~90°方向的位置调整，拧紧锁紧把手即可实现固定。
支撑架主要由碳纤维支撑组件、升降组件和抱紧组件如图4所示），其中碳纤维支撑组件和升降组件主体均由碳纤维材质构成，其余连接件由铝合金材质制作，从而保证该架体具有足够的稳定性和轻便型，便于安装运输。
使用过程中松开抱紧组件，可以提起升降组件至指定工作位置，再进行抱紧既可。
之后再通过球棒姿态调整装置调整角度，进行测试。
图4激光对中仪校准装置效果图球窝球棒支撑尺架球棒姿态调整装置支撑架3关节臂示值误差测量结果不确定度分析根据JJF1408-2013规范要求，选用两个标准球棒，短球棒长度L 1=（50~70%）R ，长球棒长度L 2=（120~150%）R 。
对关节臂式坐标测量机在不同的摆放位置下测出球棒的实测长度L i ，每一位置独立重复测量3次，取每个位置的长度测量值L i 与标准球棒中心长度值L cal 之差的最大值作为空间长度示值误差校准结果。
3.1测量重复性引入的不确定度在同一条件下，对关节臂式坐标测量机示值误差进行6次连续测量，得到一个测量列（1050.687，1050.681，1050.685，1050.693，1050.682，1050.688），则重复测量引入的标准偏差为：≈4.4μm 测量中取3次测量的平均值作为测量结果，u 1=S （x ）/3√≈2.5μm3.2标准球棒引入的不确定度分量根据溯源的校准证书可以得到，，服从正态分布，取k=2 3.4标准球棒的线胀系数测量误差引入的不确定度标准球棒的材质为殷纲（4J36）材质，3.5合成标准不确定度评估由于各标准不确定度分量互不相关，合成标准不确定度为：3.6扩展不确定度评估取包含概率p=95%，k=2则：3.7不确定度评定主体旋转机构转轴锁紧把手图3球棒姿态调整装置。
三坐标测量机基础知识培训1
关节臂式。
关节臂式测量机具有特别好的敏捷性，适合携带到现场进行测量，对环境条件要求比较低。
活动桥式测量机为例，主要组成及功能：工作台（一般采纳花岗石），用于摆放零件支撑桥架；工作台放置零件时，一般要依据零件的形态和检测要求，选择适合的夹具或支撑。
要求零件固定要牢靠，不使零件受外力变形或其位置发生变化。
大零件可在工作台上垫等高块，小零件可以放在固定在工作台上的方箱上固定后测量。
桥架，支撑 Z 滑架，形成相互垂直的三轴；桥架是测量机的重要组成部分，由主, 附腿和横梁, 滑架等组成。
桥架的驱动部分和光栅基本都在主腿一侧，附腿主要起协助支撑的作用。
由于这个缘由，一般桥式测量机的横梁长度不超过2.5 米，超过这个长度就要运用双光栅等措施对附腿滞后的误差进行补偿，或采纳其他机构形式。
滑架，使横梁及有平衡装置的 Z 轴连接；滑架连接横梁和 Z 轴，其上有两轴的全部气浮块和光栅的读数头, 分气座。
气浮块和读数头的调整比较困难，直接影响测量机精度，不允许调整。
导轨，具有精度要求的运动导向轨道，是基准；导轨是气浮块运动的轨道，是测量机的基准之一。
压缩空气中的油和水及空气中的灰尘会污染导轨，造成导轨道直线度误差变大，使测量机的系统误差增大，影响测量精度。
要保持导轨道完好，避开对导轨磕碰，定期清洁导轨。
光栅系统（光栅, 读数头, 零位片），是基准；光栅系统是测量机的测长基准。
光栅是刻有细密等距离刻线的金属或玻璃，读数头运用光学的方法读取这些刻线计算长度。
为了便于计算由于温度变化造成光栅长度变化带来的误差，采纳光栅一端固定，另一端放开，使其自由伸缩。
另外在光栅尺座预置有温度传感器，便于有温度补偿功能的系统进行自动温度补偿。
零位片的作用是使测量机找到机器零点。
机器零点是机器坐标系的原点，是测量机误差补偿和测量机行程终限制的基准。
驱动系统（伺服电机, 传动带）；驱动系统由直流伺服电机, 减速器, 传动带, 带轮等组成。
驱动系统的状态会影响限制系统的参数，不能随意调整。
关节臂坐标机示值校准不确定度分析
参考文献 [1] 刘喜梅，戴雪梅，李梅航 . 基于微网技术的家庭能源管理 系统研究 [J]. 电力系统保护与控制，2017（20）：67-72. [2] 谢少军，肖华锋，罗运虎 . 直流楼宇技术初协 [J]. 电工技术 学报，2012（1）：107-113. [3] 施婕，郑漳华，艾芊 . 直流微电网建模与稳定性分析 [J]. 电 力自动化设备，2010（2）：86-90. [4] 刑小文，张辉，支娜，等 . 基于 DBS 的直流微电网控制策 略仿真 [J]. 电力系统及其自动化学报，2014（11）：23-27. [5] 周逢权，黄伟 . 基于配电网系统关键技术探讨 [J]. 电力系统 保护与控制，2014（22）：62-67. [6] 毕大强，赵润富，咯宝明，等 . 直流微电网能源控制策略 的研究 [J]. 电源学报，2014（1）：2-7. [7] 刘家赢，韩肖清，王磊，等 . 直流微电网运行控制策略 [J]. 电网技术，2014（9）：2356-2362.
２．５ 家庭直流微电网稳定性、保护理论基础和技术
储能系统作为可调节设备在家庭直流微电网中是必不 可少的，这使直流微电网需要双向流通，但是由于直流微电 网涉及的能源众多且能源类别和数量都各不相同，为此计算 该直流微电网的短路电流及其保护算法相对较复杂，需要对 该系统重新研究并发明生产相应的保护设备，以保证家庭使 用直流微电网的正常运行。
３ 数学模型
由测量原理得到数学模型如下。 ΔLi=Li -（L0+L·Δt·α+e1+e2） 式中 ：ΔLi—每个位置的测量示值误差，mm ；Li—每个 位置的长度测量值，mm ；L0—量块证书的实际测量值，mm ； L—量块标称值，mm；Δt—量块温度实测值与 20℃之差，℃； α—量块线膨胀系数，取 11.5×10-6 ℃ -1 ；L·Δt·α—量块温度 偏离 20℃时量块的线膨胀值，mm；e1—量块温度实测值的不 确定度导致的测量误差，mm ；e2—量块线膨胀系数的误差导 致的测量误差，mm。
关节臂测量机的工作原理
关节臂测量机的工作原理关节臂测量机是一种用来测量关节角度的设备，它通过测量关节的运动范围和角度来评估关节的灵活性和功能。
该机器的工作原理是基于关节的生物力学原理和运动学原理。
关节臂测量机主要由测量装置、支撑装置和数据处理系统组成。
测量装置通常包括一个固定的支撑架和一个可移动的臂式装置，该装置可以根据被测关节的位置和形态进行调整。
支撑装置用于固定被测关节的部位，以确保测量的准确性和稳定性。
数据处理系统用于记录和分析测量数据，并生成相应的报告。
在进行测量时，被测者通常需要将关节放置在关节臂测量机的测量装置上，并通过调整装置的位置和角度来使关节处于最佳测量状态。
然后，测量装置会记录关节在不同运动范围内的角度，并将数据传输给数据处理系统进行处理。
关节臂测量机的工作原理基于关节运动的生物力学原理和运动学原理。
在关节运动过程中，关节由肌肉、韧带和骨骼组成，通过肌肉的收缩和韧带的牵拉来实现运动。
关节臂测量机利用测量装置记录关节在不同运动范围内的角度，可以了解关节的灵活性和功能。
关节臂测量机的工作原理还基于运动学原理。
运动学是研究物体运动的学科，关节臂测量机通过测量关节的角度和运动范围来研究关节的运动特性。
通过分析测量数据，可以评估关节的活动范围、运动轨迹和稳定性，从而为临床诊断和治疗提供依据。
关节臂测量机可以应用于多个领域，如医学、康复和运动训练。
在医学领域，关节臂测量机可以用于评估关节疾病和损伤的严重程度，指导治疗和康复计划。
在康复领域，关节臂测量机可以用于评估康复效果和指导康复训练。
在运动训练领域，关节臂测量机可以用于评估运动员的关节功能和灵活性，为训练计划提供科学依据。
关节臂测量机是一种基于关节的生物力学原理和运动学原理工作的设备，通过测量关节的运动范围和角度来评估关节的灵活性和功能。
它在医学、康复和运动训练等领域有着广泛的应用前景，为临床诊断和治疗提供了重要的工具和数据支持。
关节臂测量机的发展将进一步推动关节研究和康复领域的进步。
关节臂测量的原理和方法
关节臂测量的原理和方法
关节臂测量是一种常用的测量人体关节活动范围的方法，主要用于评估关节的灵活性和功能。
其原理是通过测量关节的活动范围，来评估关节的柔韧度和活动能力。
关节臂测量的方法主要分为两种：活动性测量和被动性测量。
1. 活动性测量：被测者自己主动完成活动，用测量工具记录相应的数据。
活动性测量适用于评估被测者自身关节活动的能力。
方法：被测者根据测量要求进行相应的动作，如屈伸、旋转等。
测量师使用测量工具，如角度量表，测量被测者活动的幅度或角度。
2. 被动性测量：由测量师或他人辅助完成关节活动，并记录相应的数据。
被动性测量适用于评估被测者关节的可动范围，检测潜在的关节问题。
方法：测量师或他人对被测者的相关肢体进行诱导和运动，如手臂的活动性测量一般由测量师对被测者的手臂进行活动和测量。
总之，关节臂测量通过测量关节活动的幅度或角度来评估关节的灵活性和功能，既可以被测者自主完成，也可以由他人辅助完成。
测量工具如角度量表可以在测
量中使用，以提高测量的准确性和可重复性。
关节臂式坐标测量机参数标定方法
ｆｉｘｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍ ｅｎｔ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ． Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｗａｓ ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ＲＯＭ ＥＲ Ｉｎｆ ｉｎｉｔｅ ２．０ ａｒｔｉｃｕｌａｔｅｄ ａｒｍ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ． Ｔｈｅ ｓｔａｎｄａｒｄ ｂａｌｌ ｗｉｔｈ ａ ｄｉａｍ ｅｔｅｒ ｏｆ １ ５．８７５ ４ Ｈｉｍ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｔｅｓｔ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ． Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ：ａ ：７８．３１２ ｎｌｍ ，ａ７＝ ２５．９６２ ｍｍ ， ｂ３＝７４７．４８９ ｍｍ ，ｂ５＝５３１．８８０ ＩＩ１ｍ ，ｂ７＝ １７８．３８３ ｍｍ ，ｄ７＝ １７６．４８４ ｍｍ ． Ｔｈｒｏｕｇｈ ｅｘｐｅｒｉｍ ｅｎｔｓ， ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｅｒｒｏｒ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔａｎｄａｒｄ ｂａｌｌ ｄｉａｍｅｔｅｒ Ｗａｓ ０．３８３ ６％ ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｓｙｍ ｍｅｔｒｙ ｐｏｉｎｔ ｍ ｅｔｈｏｄ ｗａｓ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ａｃｃｕｒａｔｅ． Ｉｔ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｓ ｔｈｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｉｍ ｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ｍ ｅａｓｕｒｉｎｇ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｔｈｅ ａｒｔｉｃｕｌａｔｅｄ ａｒｍ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｍ ａｃｈｉｎｅ． Ｋ ｅｙ ｗ ｏｒｄｓ： ａｒｔｉｃｕｌａｔｅｄ ａｒｍ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ； ｐａｒａｍ ｅｔｅｒ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ； ｓｙｍｍ ｅｔｒｙ ｐｏｉｎｔ
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（a）CimCore公司产品
（b）Romer公司产品
c）FARO公司产品
（d）ZETT MESS公司产品
工作原理 关节臂的工作原理主要是设备在空间旋转时，设
7自由度关节臂测量机
与传统的三坐标测量机相比，
关节臂式坐标测量机具有体积小、质量轻、便于携带、测 量灵活、测量空间大、环境适应性强、成本低等优点。被广泛应 用于航空航天、汽车制造、重型机械、轨道交通、产品检具制造、 零部件加工等多个行业。随着近30多年来的不断发展，该产品已 经具有三坐标测量、在线检测、逆向工程、快速成型、扫描检测、 弯管测量等多种功能。
实例对象为空调中隔板
物件的表面处理和着色
产品在数据采集之前需要进行表面处理，清理干净所有要进 行数据采集的表面，这样才能得到高精度有用的数据信息。原则 上ScanWorks扫描系统对模型没有着色要求，但是如果扫描的 模型是反射效果较为强烈的塑料、金属等材质，CCD无法正确捕 捉到反射回来的激光，无法正常进行扫描，特别是曲率变化较大 的部位，更容易丢失数据。扫描时可以通过喷施着色剂可增强模 型表面的漫反射，使CCD正常工作。
复杂的大型零件一般不能一次完成数据的扫描，可以转换 零件，从多个角度来完成数据的采集，然后再使用专业的软件进 行数据注册，拼接成一个完整的模型数据；利用蛙跳技术的帮助，
也可完成复杂的大型零件的扫描。
图a两次扫描数据
图b 注册后完整数据
保存并输出数据。 点云数据可以保存的类型： wrp是Geomagic Studio自带的一种文件格式，此格式可以保存点云阶 段、多边形阶段等各个阶段的数据文件； iges文件是一种三维软件几乎都能打开的通用格式； wrl是一种文本格式的文件，可以用文本编辑器打开编辑； u3d是3D通用图形的标准格式； obj文件一般是程序编译后的二进制文件，再通过链接器和资源文件链 接就成exe文件了； dxf是AutoCAD中的矢量文件格式，它以ASCII码方式存储文件，在表 现图形的大小方面十分精确。
激光扫描测头——实现密集点云数据的采集，用于逆向工程和 CAD对比检测
Perceptron公司的 ScanWorks V系列激 光扫描头
பைடு நூலகம்
Romer公司的 G-Scan系列
FARO公司的ScanArm V2、ScanArm V3系列
优点：
速度快，采样密度高，适用面广； 对被测物体大小和重量无特别限制，适用于柔软物体扫描； 操作方便灵活，死角少，柔性好； 维护容易，环境要求低，抗干扰性强； 特征测量和扫描测量可结合使用。
关节臂测量机
杨雪荣
教学要求： 了解关节臂测量机结构、原理 了解关节臂测量机主要功能 了解关节臂测量机测量方法
关节臂测量机的定义： 关节臂测量机仿照人体关节结构，以角度基准取
代长度基准，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。
（6）尺寸评价。
本实例用的上的尺寸评价功能有“位置”、“同心度”、 “同轴度”、“平行度”、“垂直度”。对于零件上的每一特征 对象，一般图纸上都给出了尺寸公差和形位公差，尺寸公差就是 某特征单一尺寸的允许变化范围，它给出了一个尺寸合格的条件； 而形位公差约束了零件某一对象的形状和置误差，比如平面的平 整度（平面度）、两个平面的垂直度等。
红外线弯管测头——可实现弯管参数的检测，从而修正弯管机执 行参数。
关节臂测量机系统组成 主机系统 激光测头系统 计算机系统 软件系统
激光扫描操作流程
物件的表面处理和着色 连接测量系统 关节臂的初始化 扫描采集数据 根据需要保存并输出数据
关节臂测量机激光扫描检测实例
关节臂的初始化 运行关节臂初始化程序，设备将进行整个系统的
连接和初始化工作，从设备主机到各个关节的连接检 测，检测6个关节的响应，保证数据传输正常，。
如果是首次使用关节臂测量机或者是需要对激光 扫描头进行校准 。
扫描采集数据 启动Geomagic Studio软件进行数据采集 ，按照
“顺着特征线走，沿着法线方向扫”的原则，从各个 角度和方位完成对数据的扫描。
（3）导入数模
在有CAD数模的情况下才执行这步。从“文件”→“导 入”→“IGES”从放置数模的文件夹下选则模型文件”，点击 “导入”→“处理”→“确定”，然后对线框模型实体化，最终 导入的模型如图所示。
坐标系的建立
典型的“3-2-1”法建立坐标系有三步：用平面的法矢量确定 第一轴向；用直线的矢量确定第二轴向；用面、线、点确定三个 轴向的原点。没有CAD模型情况下，根据图纸设计基准建立零件 坐标系；有CAD模型情况下，建立和CAD模型完全相同的坐标 系，需点击CAD=PART，使模型和零件实际摆放位置重合。
把模型放在可扫描范围之内，在扫描过程中不能移动物体， 按下手持部位的红色按钮，激光发射器将发出线激光到物体表面， 激光返回到接收器，通过关节臂数据传感器传输数据到控制器， 然后传输到计算机界面，显示扫描的动态实时过程。
在扫描过程中，关节臂的激光发射器与相应零件区域保持 在150 mm左右，使测量机达到最佳的数据输入状态。如果两者 的距离过近或过远，系统将透过距离探测显示和声音来提示，绿 色指示条显示在2/3位置为佳，可以根据绿色指示条位置和扫描 时发出的声音来调整激光头和物体表面的位置，以得到最佳的扫 描效果。
按照“顺着特征线走，沿着法线方向扫”的原则，从各个 角度和方位完成对数据的扫描。一般来说，期间需要暂停或者停 止扫描，以观察扫描点云质量如何，同时观察哪些部位数据还没 有扫到，决定是否需要继续或者追加扫描数据。要想接上次数据 追加扫描，则需点击软件上的追加扫描图标，直到将数据扫描完
毕。
的完整点云数据。
联接测量系统
将测量机主体安装在磁力底座 或者固定架上，按照系统联接规 范，用各种数据线将机器设备、 计算机、控制器连接起来。连接 完成后检查各种数据线，启动控 制器、主机电源开关，再启动计 算机和相关程序。启动数据盒开 关进行预热5min后，当激光头开 关旁边的ready指示灯亮，就可以 启动激光头开关，进入初始化阶 段。
（7）报告输出。 一般报告中需显示图片，以增加报告的生动性。
先将图形窗口摆放到适当的位置，并把图形上的特征 标识符调整到合适的位置。
18:30： 材料成型及控制工程 测控技术与仪器 电气工程及其自动化 电子科学与技术 给水排水工程 工程管理 光信息科学与技术 化学工程与工艺
（5）基本元素的测量。
在软件界面，把测量模式切换成“自动测量”模 式，用自动特征在CAD模型上分别测量圆1、圆2、圆 3、圆4、圆5和圆柱体1、圆柱体2，平面2，得出上述 特征的理论值，然后选择自动测量生成的程序，单击 鼠标右键，点击“执行块”，如图3.33所示，根据弹 出提示对话框手动测量上述特征（图3.34），得到上 述特征的实测值，最终测量的结果如图3.35所示。
备同时从多个角度编码器获取角度数据，而设备臂长 为一定值，这样计算机就可以根据三角函数换算出测 头当前的位置，从而转化为XYZ的形式。
测头 触发式测头 扫描测头
触发式测头——可用于常规尺寸检测和点云数据的采集； 优点：超轻重量，可移动性好，便于移动运输；精度较高，测量范围大，
死角较少，对被测物体表面无特殊要求
测量模型
（1）固定好机器。
若机器置于金属的工作台上，建议选用磁力底座(图a)，也可使 用卡钳进行固定(图b)；如为非金属工作台，建议使用卡钳进行 固定；而在工厂现场测量建议采用三角架固定方式(图c)。
（a）磁力底座 （b）卡钳 （c）三脚架
（2）新建程序
命名零件名，修订号和序列号可以不填，然后选择测量单 位，点击“确定”，完成程序新建。如图所示。
19:00 环境工程 计算机科学与技术 交通运输 金属材料工程 软件工程 生物工程 食品科学与工程 统计学 土木工程
19:30 网络工程 微电子学 信息工程 应用化学 制药工程 自动化
图 空调中隔板多边形数据模型
PC-DIMS工件检测流程
PC-DIMS工件检测流程 固定好机器 选择测头、系统连接 固定好工件 开启机器电源开关，对机器进行复位 建立零件坐标系 进行检测项目元素的测量 进行形状、位置公差评价 输出检测报告
基于PC-DIMS关节臂零件检测实例
关节臂式坐标测量机是一种新型的非正交坐标测量机，每个臂的 转动轴或者与臂轴线垂直，或者绕臂自身轴线转动，一般用三条 横线“-”来表示肩、肘和腕的转动自由度，例如图3.1和3.2分别 表示的2-2-2、2-2-3配置的关节臂测量机，为了适应当前情况， 一般关节数为不大于7的手动测量机。
6自由度关节臂测量机