虎克铰的精度测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种虎克铰的精度测量方法，其适用于测量精密虎克铰的精度，可应用于多自由度并联平台之中。
【背景技术】
[0002]虎克铰又称万向节，一般是由一个十字轴和两个相互垂直的铰链座组成，可代替球铰实现两连杆空间方向上的转动，常作为并联机构的关节，用于传递连杆间的运动和动力。虎克铰作为并联机构的重要组成部分，其精度对并联机构的运动精度有着较大的影响。而且虎克铰的间隙在并联机构的运动学标定中难以被修正及补偿。因此，获取虎克铰的精度对于评价一个并联机构的运动精度有着重要的作用。目前，尚未有对虎克铰的精度测量的方法，所以为了给并联机构的虎克铰选型提供依据，需要一种可以评价虎克铰的制造精度的测量方法。
【发明内容】
[0003]虎克铰的本发明的目的在于提供一种虎克铰的精度测量方法，为并联机构的精度设计提供参考依据。
[0004]根据本发明，提供一种虎克铰的精度测量方法，包括以下步骤:步骤一:将虎克铰下叉用夹具固定于测量平台上；步骤二:将虎克铰上叉同标准球连接；步骤三:将虎克铰上叉用夹具固定于某一方向角；用三坐标测量仪测量所述标准球表面点坐标；步骤四:用所述三坐标测量仪测得的所述标准球表面点坐标拟合计算出所述标准球球心位置坐标并记录；步骤五:如果没有达到所需测量次数，则继续改变所述虎克铰上叉的方向角并固定，并重复步骤三和步骤四，如果达到所需测量次数，则继续下一步骤六；步骤六:将获得的各方向角下所述标准球球心坐标点用球面方程进行拟合，获得球面表达式；步骤七:利用所述球面表达式，计算各方向角下测量的所述标准球球心到球面的距离，用各所述距离的均方根值作为评价虎克铰的精度指标。
[0005]优选利用夹具将所述虎克铰下叉固定在测量平台上，使其相对测量平台不能移动也不能转动。
[0006]优选所述标准球同虎克铰上叉连接，使其不能产生相对移动及转动，所述标准球为精密加工件，其球面半径各处均匀。
[0007]优选将所述虎克铰上叉利用夹具固定在某一方向角上，使所述虎克铰上叉相对所述虎克铰下叉既不能有相对位移也不能有相对转动。利用三坐标测量仪测量标准球的球面，至少测量5个点，并且使测量点均匀分布于球面上。
[0008]优选测量的球面点可以拟合出标准球的球心坐标及半径，拟合的半径如果与加工的半径偏差小，即可接受测量数据，否则放弃测量数据重新测量。
[0009]优选所述虎克铰上叉的方向角选取均匀分布在上半球面上，测量点数量至少为5个。
[0010]通过本方法，可以评价虎克铰的制造精度，以给并联机构的虎克铰选型提供依据。
【附图说明】
[0011]图1为虎克铰精度测量机构的示意图。
[0012]图2为虎克铰精度测量的流程图。
[0013]符号说明
[0014]1.夹具2.虎克铰下叉3.虎克铰上叉4.三坐标测量仪5.标准球6.夹具
【具体实施方式】
[0015]本发明的虎克铰精度测量方法主要包括以下步骤:
[0016]步骤一:将虎克铰下叉2用夹具I固定于测量平台上；
[0017]其中，利用夹具I将虎克铰下叉2固定在测量平台上，使其使其相对测量平台不能移动也不能转动。
[0018]步骤二:将虎克铰上叉3同标准球5连接；
[0019]其中，标准球5同虎克铰上叉3连接，使其不能产生相对移动及转动。标准球5为一个精密加工的测量球，要求球面半径各处均匀。
[0020]步骤三:将虎克铰上叉3固定于某一方向角，用三坐标测量仪4测量标准球5表面点坐标；
[0021]其中，虎克铰上叉3放置于某一方向角上后，用夹具6将其固定，使虎克铰上叉3相对虎克铰下叉2既不能有相对位移也不能有相对转动。其中，步骤三中测量的标准球5球面点可以拟合出标准球5球心坐标及半径，拟合得到的半径如果同标准球5的实际半径偏差小，即可接受测量数据，否则放弃测量数据重新测量。
[0022]步骤四:用三坐标测量仪4测得的标准球5表面点坐标拟合计算出标准球5球心位置坐标并记录；
[0023]步骤五:多次改变虎克铰上叉3的方向角，并重复上一步骤；
[0024]其中，虎克铰上叉3的方向角选取尽可能均匀分布在上半球面上，测量点数量至少为5个。
[0025]步骤六:将获得的各个方向角下标准球5球心的坐标点用球面方程进行拟合，获得球面表达式；
[0026]步骤七:利用所述球面表达式，计算各方向角下测量的所述标准球球心到球面的距离，用各所述距离的均方根值作为评价虎克铰的精度指标。完成测量。
[0027]通过本发明实施例，以上的说明书仅是本发明众多实施例中的一种或几种实施方式，而并非用对本发明的限定。任何对于以上所述实施例的均等变化、变型以及等同替代等技术方案，只要符合本发明的实质精神范围，都将落在本发明的权利要求书所保护的范围内。
【主权项】
1.一种虎克铰的精度测量方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一:将虎克铰下叉用夹具固定于测量平台上； 步骤二:将虎克铰上叉同标准球连接； 步骤三:将所述虎克铰上叉用夹具固定于某一方向角；用三坐标测量仪测量所述标准球表面点坐标； 步骤四:用三坐标测量仪测得的标准球表面点坐标拟合计算出所述标准球球心位置坐标并记录； 步骤五:如果没有达到所需测量次数，则改变所述虎克铰上叉的方向角，并重复步骤三和步骤四，如果达到所需测量次数，则继续下一步骤六； 步骤六:将获得的所述标准球球心坐标用球面方程进行拟合，获得球面表达式； 步骤七:利用所述球面表达式，计算各方向角下测量的所述标准球球心到球面的距离，用各所述距离的均方根值作为评价虎克铰的精度指标。2.如权利要求1所述的一种虎克铰的精度测量方法，其特征在于，所述步骤一中: 利用夹具将所述虎克铰下叉固定在测量平台上，使其相对测量平台不能移动也不能转动。3.如权利要求1所述的一种虎克铰的精度测量方法，其特征在于，所述步骤二中: 所述标准球同虎克铰上叉连接，使其不能产生相对移动及转动，所述标准球为精密加工件，其球面半径各处均匀。4.如权利要求2所述的一种虎克铰的精度测量方法，其特征在于，所述步骤三中: 将所述虎克铰上叉利用夹具固定在某一方向角上，使所述虎克铰上叉相对所述虎克铰下叉既不能有相对位移也不能有相对转动。利用三坐标测量仪测量标准球的球面，至少测量5个点，并且使测量点均匀分布于球面上。5.如权利要求4所述的一种虎克铰的精度测量方法，其特征在于，所述步骤三中: 测量的球面点可以拟合出标准球的球心坐标及半径，拟合的半径如果与加工的半径偏差小，即可接受测量数据，否则放弃测量数据重新测量。6.如权利要求4所述的一种虎克铰的精度测量方法，其特征在于，所述步骤五中: 所述虎克铰上叉的方向角选取均匀分布在上半球面上，测量点数量至少为5个。
【专利摘要】一种虎克铰的精度测量方法，主要是为了测量用于精密多自由度并联机构上的虎克铰的精度，主要包含以下步骤：将虎克铰下叉通过夹具固定于测量平台上，将虎克铰上叉同标准球连接；将虎克铰上叉放置于某一方向角上并用夹具固定；用三坐标测量仪测量标准球表面点的坐标，并用标准球表面点坐标拟合计算出标准球的球心坐标并记录；多次改变虎克铰上叉的方向角，并重复上一步骤；将各方向角获得的标准球心坐标点用球面方程进行拟合，得到球面的表达式；计算各方向角获得的标准球球心点到球面的距离，用该距离的均方根值作为评价虎克铰的精度指标。该方法能够准确给出精密虎克铰的精度指标，具有测量方便，精度高等特点。
【IPC分类】G01B21/00
【公开号】CN104897093
【申请号】CN201510354792
【发明人】胡浩, 付天厚, 尼文斌, 秦永明, 张江, 魏忠武
【申请人】中国航天空气动力技术研究院
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月24日