[发明专利]关节式坐标测量机的实时主动力矩补偿型平衡方法

说明书

本发明公开了关节式坐标测量机的实时主动力矩补偿型平衡方法。当前关节臂式坐标测量机平衡方法无法实现实时动态平衡。本发明在关节臂式坐标测量机的摆动关节一处设置实时主动力矩补偿型平衡装置；若计算机判别出摆动关节一产生的扭矩小于最小扭矩反应值，则控制电机不输出转动力矩；若计算机判别出摆动关节一产生的扭矩大于或等于最小扭矩反应值，且小于或等于测量臂组件在当前位置对摆动关节一的旋转中心产生的理论扭矩值，则控制电机输出与扭矩传感器扭矩值相等的转动力矩；若计算机判别出摆动关节一产生的扭矩超过当前位置的理论扭矩值，则控制电机输出与理论扭矩值相等的转动力矩。本发明实现了测量臂的实时动态平衡，减轻操作者操作负重。

技术领域

本发明涉及关节臂式坐标测量机，具体涉及一种关节式坐标测量机的实时主动力矩补偿型平衡方法。

背景技术

关节臂式坐标测量机是一种便携式测量装置，主要依靠操作者手动牵引测量。操作者手握测量臂进行测量时，测头和测量臂的重量都由操作者负担，且测量臂位姿不断变化，导致产生的重力矩也随之改变，大大降低了操作的灵活性。因此，设计一种能够有效克服测量臂自身重量，提高操作效率的动态平衡方法是必不可少的。

当前关节臂式坐标测量机中常见的平衡方法有重力力矩平衡方法，弹簧平衡方法，气压平衡方法等。但上述平衡方法的装置存在加工复杂等缺点，且无法实现在测量过程中测量臂的实时动态平衡。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种关节式坐标测量机的实时主动力矩补偿型平衡方法，使得测量臂测量时能够实现实时动态的平衡，减轻操作者操作负重。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明具体如下：

步骤一、在关节臂式坐标测量机的摆动关节一处设置实时主动力矩补偿型平衡装置；所述的摆动关节一包括转轴主轴、主轴轴套、关节上轴套和关节下轴套；所述的转轴主轴与关节上轴套内壁通过螺纹连接；所述的主轴轴套与转轴主轴构成转动副，且主轴轴套与关节下轴套通过螺纹连接；所述的实时主动力矩补偿型平衡装置包括联轴器二、电机和扭矩传感器；所述扭矩传感器的一端与转轴主轴通过联轴器一连接，另一端与电机的输出轴通过联轴器二连接，电机的底座固定在关节下轴套上。然后，将扭矩传感器的信号线与扭矩传感器信号采集器连接，将用于检测转轴主轴转角的圆光栅角度编码器的信号线与圆光栅角度编码器采集卡连接，电机的控制线与电机控制器连接，扭矩传感器信号采集器、圆光栅角度编码器采集卡和电机控制器均与计算机连接。

所述的关节臂式坐标测量机包括基座、回转关节一、摆动关节一和测量臂组件；所述的测量臂组件包括回转关节二、摆动关节二、回转关节三、摆动关节三和测头；关节下轴套与基座通过回转关节一连接，关节上轴套与测量臂一的一端固定连接，测量臂一的另一端与摆动关节二通过回转关节二连接；测量臂二的一端与摆动关节二固定，另一端与摆动关节三的摆动关节三下轴套通过回转关节三连接；测头与摆动关节三的摆动关节三上轴套固定；摆动关节三的摆动关节三下轴套与摆动关节三上轴套构成转动副。

步骤二、计算机设置最小扭矩反应值；计算机根据测量时圆光栅角度编码器输出的角度信息，结合转动力矩计算公式计算出测量臂组件在当前位置对摆动关节一的旋转中心产生的理论扭矩值；同时，扭矩传感器信号采集器采集的扭矩传感器扭矩信号输出给计算机，若计算机判别出摆动关节一产生的扭矩小于最小扭矩反应值，则控制电机不输出转动力矩；若计算机判别出摆动关节一产生的扭矩大于或等于最小扭矩反应值，且小于或等于测量臂组件在当前位置对摆动关节一的旋转中心产生的理论扭矩值，则控制电机输出与扭矩传感器扭矩值相等的转动力矩，与测量臂组件在当前位置对摆动关节一的旋转中心产生的扭矩相抵消，从而实现当前位置测量臂组件的平衡；若计算机判别出摆动关节一产生的扭矩超过当前位置的理论扭矩值，则控制电机输出与理论扭矩值相等的转动力矩。

测量臂组件的重力对摆动关节一的旋转中心产生的转动力矩计算公式如下：

M＝G·L·cosθ (1)