[实用新型]一种基于微视觉系统的柔顺铰链柔度及旋转精度测量装置

说明书

本实用新型公开了一种基于微视觉系统的柔顺铰链柔度及旋转精度测量装置，包括：一隔震底座；支架，固定在隔震底座上；相机马达及镜头，镜头朝下地竖直固定在支架上；X‑Y二维移动平台，固定在隔震底座上且位于相机马达及镜头下方；三个定滑轮装置，固定在隔震底座边缘处，其中两个定滑轮装置沿Y向相对地固定设置在隔震底座边缘处,另一个定滑轮装置沿X向固定设置在隔震底座边缘处；砝码，所述砝码通过跨过相应定滑轮装置的绳子与固定在X‑Y二维移动平台上的待测柔顺铰链相连接。本实用新型采用微视觉系统对铰链在施加负载前后的位移进行实时测量、通过改变铰链的受力点和载荷大小得到多组实验数据，安装简便、操作简单、可重复性高。

技术领域

本实用新型属于柔顺机构领域，涉及一种基于微视觉系统的柔顺铰链柔度及旋转精度测量装置。

背景技术

精密定位技术在高端设备制造(如光刻机、扫描电子显微镜等)、航空航天、微纳操作和手术医疗等许多领域得到了广泛的应用，一直是国内外研究的热点。传统的刚性机构因为存在装配间隙，摩擦润滑等问题，难以实现高精度的定位操作，而柔顺机构因为具有精度高，刚度大，结构紧凑等优点则能够很好地满足精密定位的需求。柔顺机构按照柔度分布的不同可以分为集中柔度式和分布柔度式两大类，而集中柔度式柔顺机构的柔度集中在柔顺铰链处，铰链承担了机构主要的变形，而评判柔顺铰链性能的三个主要因素有：柔度、旋转精度和最大应力。柔度越大表明铰链在相同的负载情况下能够产生更大的位移，而旋转精度越高则表明该铰链性能更好，更加接近理想铰链。

关于柔顺铰链柔度的数学表示如下面公式所表示：

Mz，Fy，Fx表示施加在铰链自由端的负载，α_Z，Δy，Δx表示铰链自由端在负载作用下产生的位移量，而中间通过一个3×3的柔度矩阵来衔接，以多缺口型铰链(论文Designand analysis of a multi-notched flexure hinge for compliant mechanisms提出)为例，上述公式中的字母含义如附图2所示。

关于柔顺铰链旋转的数学表示如下面公式所表示：

Mz，Fy，Fx表示施加在铰链自由端的负载，δy，δx表示铰链中心产生的寄生位移，中间通过3×3的旋转精度矩阵衔接，相同载荷情况下，寄生位移越小则表明铰链性能越好，上述公式中的字母含义如附图2所示。

实用新型内容

针对上述提到的铰链柔度和旋转精度的测量需求，本实用新型设计了一种可以测量铰链在不同负载情况下柔度和旋转精度的测量装置。所述测量装置结构简单、容易搭建，通过微视觉测量的数据可以获得铰链在施加负载前后的位移变化。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种基于微视觉系统的柔顺铰链柔度及旋转精度测量装置，包括：

一隔震底座；

支架，固定在所述隔震底座上；

相机马达及镜头，镜头朝下地竖直固定在所述支架上；

X-Y二维移动平台，固定在所述隔震底座上且位于所述相机马达及镜头的下方；

三个定滑轮装置，固定在所述隔震底座边缘处，其中两个定滑轮装置沿Y向相对地固定设置在所述隔震底座边缘处，另一个定滑轮装置沿X向固定设置在所述隔震底座边缘处；

砝码，所述砝码通过跨过相应定滑轮装置的绳子与固定在所述X-Y二维移动平台上的待测柔顺铰链相连接。

进一步地，所述的相机马达及镜头通过对称设置的两相机转接板固定在所述支架的横梁上。

进一步地，所述的定滑轮装置包括固定在所述隔震底座上的支座、转动设置在所述支座上的滚轮。