[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

权利要求书

1.关节式坐标测量机的实时主动力矩补偿型平衡方法，其特征在于：该方法具体如下：

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)

式(1)中，θ为圆光栅角度编码器输出的角度，设定测量臂组件竖直放置时θ＝90°；

测量臂组件的重力G为：

G＝m·g (2)

式(2)中，m为测量臂组件的总质量，g为重力加速度；

测量臂组件质心与摆动关节一旋转中心的距离L为：

其中，摆动关节一的旋转中心坐标为(x₀,y₀,z₀)；测量臂组件的质心坐标为(x₁,y₁,z₁)。

2.根据权利要求1所述的关节式坐标测量机的实时主动力矩补偿型平衡方法，其特征在于：所述扭矩传感器的信号线、圆光栅角度编码器的信号线均由关节上轴套上开设的孔引出关节上轴套外，或均由关节下轴套上开设的孔引出关节下轴套外。

3.根据权利要求1所述的关节式坐标测量机的实时主动力矩补偿型平衡方法，其特征在于：所述的摆动关节一还包括轴承一、轴承内轴套、轴承外轴套、轴承二、轴承外挡圈和轴承内挡圈；主轴轴套通过轴承一和轴承二支承在旋转主轴上，轴承一的内圈和轴承二的内圈通过轴承内轴套轴向定位，轴承一的外圈和轴承二的外圈通过轴承外轴套轴向定位，轴承一的内圈和外圈远离轴承内轴套的一端均由旋转主轴的轴肩轴向定位，轴承二的外圈远离轴承内轴套的一端由轴承外挡圈轴向定位，轴承二的内圈远离轴承内轴套的一端由轴承内挡圈轴向定位；轴承外挡圈与主轴轴套通过螺纹连接，轴承内挡圈与转轴主轴通过螺纹连接。

4.根据权利要求1所述的关节式坐标测量机的实时主动力矩补偿型平衡方法，其特征在于：所述的扭矩传感器为动态扭矩传感器。