專利名稱：六桿六鉸點(diǎn)六自由度測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測量裝置，更確切地說，本發(fā)明涉及一種六桿六鉸點(diǎn)六自由度測
量裝置。
背景技術(shù)：
六自由度測量平臺(tái)通常各采用六只萬向鉸鏈點(diǎn)的上坐標(biāo)聯(lián)接板、下坐標(biāo)聯(lián)接板以及六個(gè)液壓缸組成，通常將下坐標(biāo)聯(lián)接板固定，作為靜坐標(biāo)聯(lián)接板，則通過六個(gè)液壓缸的伸縮運(yùn)動(dòng)，上坐標(biāo)聯(lián)接板就會(huì)在空間實(shí)現(xiàn)空間的六自由度運(yùn)動(dòng)。目前對六自由度測量裝置的研究還比較少，例如中國專利公開(告)號為101216291，公開(告)日為2008年7月9日，發(fā)明名稱為“六自由度坐標(biāo)聯(lián)接板精密測量機(jī)構(gòu)”；中國專利公開(告)號為102476288A，公 開(告)日為2012年5月30日，發(fā)明名稱為“一種專用六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)”；中國專利公開(告)號為200960608，公開(告)日為2007年10月17日，發(fā)明名稱為“用作機(jī)械測量機(jī)與虛擬軸數(shù)控機(jī)床的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)”;國外學(xué)者也有關(guān)于Stewart結(jié)構(gòu)的六自由度測量裝置的研究，但是這些六自由度測量裝置都采用3-6、4-6或6-6鉸點(diǎn)的六自由度測量系統(tǒng)，存在的主要問題是鉸點(diǎn)數(shù)多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不便于位姿正解計(jì)算、運(yùn)動(dòng)精度偏低與制造成本較高等缺陷。而目前在使用的六自由度坐標(biāo)聯(lián)接板，其性能很受局限性，在實(shí)際應(yīng)用中并不便捷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服了現(xiàn)有技術(shù)存在鉸鏈點(diǎn)數(shù)多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、性能很受局限性及在實(shí)際應(yīng)用中并不便捷的問題，提供了一種六桿六鉸點(diǎn)六自由度測量裝置。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的所述的六桿六鉸點(diǎn)六自由度測量裝置包括動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板、I號拉桿式直線位移傳感器總成、2號拉桿式直線位移傳感器總成、3號拉桿式直線位移傳感器總成、靜坐標(biāo)聯(lián)接板、4號拉桿式直線位移傳感器、5號拉桿式直線位移傳感器總成與6號拉桿式直線位移傳感器總成。I號拉桿式直線位移傳感器總成的上端與動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板上的2號支承軸采用I號上端滾珠軸承連接，2號拉桿式直線位移傳感器總成的上端與動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板上的2號支承軸采用2號上端滾珠軸承連接。2號拉桿式直線位移傳感器總成的下端與靜坐標(biāo)聯(lián)接板上的5號支承軸采用2號下端滾珠軸承連接，3號拉桿式直線位移傳感器總成的下端與靜坐標(biāo)聯(lián)接板上的5號支承軸采用3號下端滾珠軸承連接。3號拉桿式直線位移傳感器總成的上端與動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板上的3號支承軸采用3號上端滾珠軸承連接，4號拉桿式直線位移傳感器總成的上端與動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板上的3號支承軸采用4號上端滾珠軸承連接。4號拉桿式直線位移傳感器總成的下端與靜坐標(biāo)聯(lián)接板中的6號支承軸采用4號下端滾珠軸承連接，5號拉桿式直線位移傳感器總成的下端與靜坐標(biāo)聯(lián)接板中的6號支承軸采用5號下端滾珠軸承連接。5號拉桿式直線位移傳感器總成的上端與動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板上的I號支承軸采用5號上端滾珠軸承連接，6號拉桿式直線位移傳感器總成的上端與動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板上的I號支承軸采用6號上端滾珠軸承連接。6號拉桿式直線位移傳感器總成的下端與靜坐標(biāo)聯(lián)接板中的4號支承軸采用6號下端滾珠軸承連接，I號拉桿式直線位移傳感器總成的下端與靜坐標(biāo)聯(lián)接板中的4號支承軸采用I號下端滾珠軸承連接。技術(shù)方案中所述的I號拉桿式直線位移傳感器總成的上端即是I號拉桿式直線位移傳感器總成的I號上端半十字彎頭，2號拉桿式直線位移傳感器總成的上端即是2號拉桿式直線位移傳感器總成的2號上端半十字彎頭。所述的2號拉桿式直線位移傳感器總成的下端即是2號拉桿式直線位移傳感器總成的2號下端半十字彎頭，3號拉桿式直線位移傳感器總成的下端即是3號拉桿式直線位移傳感器總成的3號下端半十字彎頭。所述的3號拉桿式直線位移傳感器總成的上端即是3號拉桿式直線位移傳感器總成的3號上端半十字彎頭，4號拉桿式直線位移傳感器總成的上端即是4號拉桿式直線位移傳感器總成的4號上端半十字彎頭。4號拉式直線位移傳感器總成的下端即是4號拉桿式直線位移傳感器總成的4號下端半十字彎頭，5號拉桿式直線位移傳感器總成的下端即是5號拉桿式直線位移傳感器總成的5號下端半十字彎頭。5號拉桿式直線位移傳感器總成的上端即是5號拉桿式直線位移傳感器總成的5號上端半十字彎頭，6號拉桿式直線位移傳感器總成的上端即是6號拉桿式直線位移傳感器總成的6號上端半十字彎頭。6號拉桿式直線位移傳感器總成)的下端即是6號拉桿式直線位移傳感器總成的6號下端半十字彎頭，I號拉桿式直線位移傳感·器總成的下端即是I號拉桿式直線位移傳感器總成的I號下端半十字彎頭。技術(shù)方案中所述的安裝有I號上端半十字彎頭與2號上端半十字彎頭的2號支承軸的外端安裝有2號固定螺母。安裝有2號下端半十字彎頭與3號下端半十字彎頭的5號支承軸的外端安裝有5號固定螺母。安裝有3號上端半十字彎頭與4號上端半十字彎頭的3號支承軸的外端安裝有3號固定螺母。安裝有4號下端半十字彎頭與5號下端半十字彎頭的6號支承軸的外端安裝有6號固定螺母。安裝有5號上端半十字彎頭與6號上端半十字彎頭的I號支承軸的外端安裝有I號固定螺母。安裝有6號下端半十字彎頭與I號下端半十字彎頭的4號支承軸的外端安裝有4號固定螺母。技術(shù)方案中所述的I號拉桿式直線位移傳感器總成包括I號拉桿式直線位移傳感器、I號上端半十字關(guān)節(jié)、I號上端半十字彎頭、I號下端半十字關(guān)節(jié)與I號下端半十字彎頭。所述的I號拉桿式直線位移傳感器中拉桿的伸出端與I號上端半十字關(guān)節(jié)用螺栓固定，I號上端半十字關(guān)節(jié)與I號上端半十字彎頭通過滾珠軸承連接并用螺母緊固，I號拉桿式直線位移傳感器中的I號下端尾蓋通過螺栓與I號下端的半十字關(guān)節(jié)相連接，I號下端半十字關(guān)節(jié)與I號下端半十字彎頭通過滾珠軸成相連接并用螺母緊固。技術(shù)方案中所述的I號拉桿式直線位移傳感器總成、2號拉桿式直線位移傳感器總成、3號拉桿式直線位移傳感器總成、4號拉桿式直線位移傳感器總成、5號拉桿式直線位移傳感器總成與6號拉桿式直線位移傳感器總成結(jié)構(gòu)相同。即1號拉桿式直線位移傳感器、2號拉桿式直線位移傳感器、3號拉桿式直線位移傳感器、4號拉桿式直線位移傳感器、5號拉桿式直線位移傳感器與6號拉桿式直線位移傳感器結(jié)構(gòu)相同。I號上端半十字關(guān)節(jié)、2號上端半十字關(guān)節(jié)、3號上端半十字關(guān)節(jié)、4號上端半十字關(guān)節(jié)、5號上端半十字關(guān)節(jié)與6號上端半十字關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)相同。I號上端半十字彎頭、2號上端半十字彎頭、3號上端半十字彎頭、4號上端半十字彎頭、5號上端半十字彎頭、6號上端半十字彎頭、I號下端半十字彎頭、2號下端半十字彎頭、3號下端半十字彎頭、4號下端半十字彎頭、5號下端半十字彎頭與6號下端半十字彎頭結(jié)構(gòu)相同。I號下端半十字關(guān)節(jié)、2號下端半十字關(guān)節(jié)、3號下端半十字關(guān)節(jié)、4號下端半十字關(guān)節(jié)、5號下端半十字關(guān)節(jié)與6號下端半十字關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)相同。技術(shù)方案中所述的動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板為正六邊形的盤類結(jié)構(gòu)件，包括正六邊形的中心處設(shè)置有圓孔的頂板、圓筒、六塊結(jié)構(gòu)相同的支撐壁、I號支承軸、2號支承軸、3號支承軸與12塊結(jié)構(gòu)相同的筋板。六塊結(jié)構(gòu)相同的支撐壁垂直地固定在正六邊形的頂板的周邊，圓筒固定在正六邊形的頂板的中心處，圓筒與六塊結(jié)構(gòu)相同的支撐壁之間均勻固定12塊結(jié)構(gòu)相同的筋板，動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板周邊的支撐壁上設(shè)置有I號支承軸、2號支承軸和3號支承軸，相鄰兩個(gè)支承軸的夾角為120°。所述的靜坐標(biāo)聯(lián)接板包括正六邊形的中心處設(shè)置有圓孔的底板、底板圓筒、六塊結(jié)構(gòu)相同的底板支撐壁、4號支承軸、5號支承軸、6號支承軸與12塊結(jié)構(gòu)相同的底板筋板。六塊結(jié)構(gòu)相同的底板支撐壁垂直地固定在正六邊形的底板的周邊，底板圓筒固定在正六邊形的底板的中心處，底板圓筒與六塊結(jié)構(gòu)相同的底板支撐壁之間均勻固定12塊結(jié)構(gòu)相同的底板筋板，靜坐標(biāo)聯(lián)接板周邊的底板支撐壁上設(shè)置有4號支承軸、5號支承軸和6號支承軸，相鄰兩個(gè)支承軸的夾角為120°。其中所述的動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板與靜坐標(biāo)聯(lián)接板結(jié)構(gòu)相 同，即頂板與底板結(jié)構(gòu)相同，圓筒與底板圓筒結(jié)構(gòu)相同，六塊結(jié)構(gòu)相同的支撐壁與六塊結(jié)構(gòu)相同的底板支撐壁結(jié)構(gòu)相同，12塊結(jié)構(gòu)相同的筋板與12塊結(jié)構(gòu)相同的底板筋板結(jié)構(gòu)相同，I號支承軸、2號支承軸、3號支承軸、4號支承軸、5號支承軸與6號支承軸結(jié)構(gòu)相同。與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果是I.本發(fā)明所述的六桿六鉸點(diǎn)六自由度測量裝置是涉及了一種動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板與靜坐標(biāo)聯(lián)接板分別具有三個(gè)鉸鏈點(diǎn)的六自由度測量裝置，即一種3-3鉸點(diǎn)的六自由度測量裝置，簡化了結(jié)構(gòu)，便于六自由測量裝置中動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板位姿正反解的計(jì)算。2.本發(fā)明所述的六桿六鉸點(diǎn)六自由度測量裝置只需要把靜坐標(biāo)聯(lián)接板固定后，確定空間的靜坐標(biāo)系，將被測機(jī)構(gòu)固定在動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板上，隨著被測機(jī)構(gòu)發(fā)生空間六自由度的變化，動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板的空間位姿也就發(fā)生了改變，六個(gè)拉桿式直線位移傳感器的長度發(fā)生變化。我們可以通過六個(gè)拉桿式直線位移傳感器的長度變化量來計(jì)算得到動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板的六自由度變化。3.本發(fā)明所述的六桿六鉸點(diǎn)六自由度測量裝置中坐標(biāo)聯(lián)接板的同一個(gè)支承軸依次通過滾珠軸承與兩個(gè)半十字彎頭連接，兩個(gè)半十字彎頭相扣合形成十字彎頭并通過螺母緊固，同一個(gè)拉桿式直線位移傳感器總成的上端半十字關(guān)節(jié)和下端半十字關(guān)節(jié)配合形成十字關(guān)節(jié)，這樣可以保證每個(gè)拉桿式直線位移傳感器總成的軸線在運(yùn)動(dòng)中時(shí)刻通過所連接鉸點(diǎn)，以獲得較高的運(yùn)動(dòng)精度。以5號支承軸19的連接為例，與其相連接的分別是2號拉桿式直線位移傳感器總成3中的2號下端半十字彎頭與3號拉桿式直線位移傳感器總成4中的3號下端半十字彎頭，更具體地說，2號下端半十字彎頭22的軸線Ll、3號下端半十字彎頭23的軸線L2、2號拉桿式直線位移傳感器24的軸線L4、3號拉桿式直線位移傳感器25的軸線L5和5號支承軸19的軸線L3在每個(gè)時(shí)刻都始終相交于5號支承軸19的軸線L3上的同一點(diǎn)01，其他支承軸處的連接與5號支承軸19處相同，因此能保證運(yùn)動(dòng)精度。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明圖I為本發(fā)明所述的六桿六鉸點(diǎn)六自由度測量裝置結(jié)構(gòu)組成的軸測投影圖2為本發(fā)明所述的六桿六鉸點(diǎn)六自由度測量裝置結(jié)構(gòu)組成的主視圖；圖3為本發(fā)明所述的六桿六鉸點(diǎn)六自由度測量裝置結(jié)構(gòu)組成的俯視圖；圖4為圖I中A處動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板鉸點(diǎn)處結(jié)構(gòu)組成局部放大的軸測投影圖；圖5為圖I中B處靜坐標(biāo)聯(lián)接板鉸點(diǎn)處結(jié)構(gòu)組成局部放大的軸測投影圖；圖6為圖3中C處動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板鉸點(diǎn)處結(jié)構(gòu)組成局部放大的軸測投影圖；圖7為圖2中M-M剖面剖切后所得到的局部放大的剖視圖；圖8為圖2中Q-Q剖面剖切后所得到的局部放大的剖視圖；圖9為本發(fā)明所述的六桿六鉸點(diǎn)六自由度測量裝置中所采用的I號拉桿式直線位移傳感器總成結(jié)構(gòu)組成的軸測投影圖；·圖10為本發(fā)明所述的六桿六鉸點(diǎn)六自由度測量裝置中所采用的動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板結(jié)構(gòu)組成的軸測投影圖；圖11為本發(fā)明所述的六桿六鉸點(diǎn)六自由度測量裝置中所采用的靜坐標(biāo)聯(lián)接板結(jié)構(gòu)組成的軸測投影圖；圖12為本發(fā)明所述的六桿六鉸點(diǎn)六自由度測量裝置中所采用的I號支撐軸的結(jié)構(gòu)組成的軸測投影圖；圖13為本發(fā)明所述的六桿六鉸點(diǎn)六自由度測量裝置中所采用的I號下端尾蓋、I號下端半十字關(guān)節(jié)和I號下端半十字彎頭連接關(guān)系的主視圖；圖14為本發(fā)明所述的六桿六鉸點(diǎn)六自由度測量裝置中所采用的I號拉桿與I號上端半十字關(guān)節(jié)和I號半十字彎頭連接關(guān)系的主視圖；圖15為本發(fā)明所述的六桿六鉸點(diǎn)六自由度測量裝置中所采用的I號上端半十字關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)組成的軸測投影圖；圖16為本發(fā)明所述的六桿六鉸點(diǎn)六自由度測量裝置中所采用的I號下端半十字關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)組成的軸測投影圖；圖17為本發(fā)明所述的六桿六鉸點(diǎn)六自由度測量裝置中所采用的I號上端半十字彎頭結(jié)構(gòu)組成的軸測投影圖；圖18為本發(fā)明所述的六桿六鉸點(diǎn)六自由度測量裝置中I號支承軸和I號上端半十字彎頭與2號上端半十字彎頭連接關(guān)系的軸測投影圖；圖中1.動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板，2. I號拉桿式直線位移傳感器總成，3. 2號拉桿式直線位移傳感器總成，4. 3號拉桿式直線位移傳感器總成，5.靜坐標(biāo)聯(lián)接板，6. 4號拉桿式直線位移傳感器總成，7. 5號拉桿式直線位移傳感器總成，8. 6號拉桿式直線位移傳感器總成，9. I號上端半十字關(guān)節(jié)，10. I號拉桿式直線位移傳感器，11. I號下端半十字彎頭，12. I號下端半十字關(guān)節(jié)，13. I號下端尾蓋，14. I號上端半十字彎頭，15. I號支承軸，16. 2號支承軸，17. 3號支承軸，18. 4號支承軸，19. 5號支承軸,20. 6號支承軸,21. I號拉桿,22. 2號下端半十字彎頭，23. 3號下端半十字彎頭，24. 2號拉桿式直線位移傳感器，25. 3號拉桿式直線位移傳感器，LI. 2號下端半十字彎頭軸線，L2. 3號下端半十字彎頭軸線，L3. 5號支承軸軸線，L4. 2號拉桿式直線位移傳感器軸線，L5. 3號拉桿式直線位移傳感器軸線，01. 2號下端半十字彎頭軸線、3號下端半十字彎頭軸線、2號拉桿式直線位移傳感器軸線、3號拉桿式直線位移傳感器軸線和5號板軸軸線的交點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)的描述參照圖I至圖3，本發(fā)明所述的六桿六鉸點(diǎn)六自由度測量裝置主要由動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板I、I號拉桿式直線位移傳感器總成2、2號拉桿式直線位移 傳感器總成3、3號拉桿式直線位移傳感器總成4、靜坐標(biāo)聯(lián)接板5、4號拉桿式直線位移傳感器總成6、5號拉桿式直線位移傳感器總成7和6號拉桿式直線位移傳感器總成8組成。其中動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板I的結(jié)構(gòu)與靜坐標(biāo)聯(lián)接板5的結(jié)構(gòu)相同，I號拉桿式直線位移傳感器總成2、2號拉桿式直線位移傳感器總成3、3號拉桿式直線位移傳感器總成4、4號拉桿式直線位移傳感器總成6、5號拉桿式直線位移傳感器總成7與6號拉桿式直線位移傳感器總成8結(jié)構(gòu)相同。即I號拉桿式直線位移傳感器10、2號拉桿式直線位移傳感器、3號拉桿式直線位移傳感器、4號拉桿式直線位移傳感器、5號拉桿式直線位移傳感器與6號拉桿式直線位移傳感器結(jié)構(gòu)相同；1號上端半十字關(guān)節(jié)9、2號上端半十字關(guān)節(jié)、3號上端半十字關(guān)節(jié)、4號上端半十字關(guān)節(jié)、5號上端半十字關(guān)節(jié)與6號上端半十字關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)相同；1號上端半十字彎頭14，2號上端半十字彎頭、3號上端半十字彎頭、4號上端半十字彎頭、5號上端半十字彎頭、6號上端半十字彎頭、I號下端半十字彎頭11、2號下端半十字彎頭、3號下端半十字彎頭、4號下端半十字彎頭、5號下端半十字彎頭與6號下端半十字彎頭結(jié)構(gòu)相同；1號下端半十字關(guān)節(jié)12、2號下端半十字關(guān)節(jié)、3號下端半十字關(guān)節(jié)、4號下端半十字關(guān)節(jié)、5號下端半十字關(guān)節(jié)與6號下端半十字關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)相同。參閱圖9，所述的I號拉桿式直線位移傳感器10是標(biāo)準(zhǔn)件，可根據(jù)具體應(yīng)用來選擇，可選用其中的拉桿式磁致伸縮位移傳感器、拉桿式電阻位移傳感器、拉桿式導(dǎo)電塑膠膜位移傳感器等等。所述的I號拉桿式直線位移傳感器總成2包括I號拉桿式直線位移傳感器10、I號上端半十字關(guān)節(jié)9、I號上端半十字彎頭14、I號下端半十字關(guān)節(jié)12與I號下端半十子彎頭11。所述的I號拉桿式直線位移傳感器10中的拉桿21的伸出端與I號上端半十字關(guān)節(jié)9用螺栓固定，I號上端半十字關(guān)節(jié)9與I號上端半十字彎頭14通過滾珠軸承連接并用螺母緊固。I號拉桿式直線位移傳感器下端的I號下端尾蓋13通過螺栓與I號拉桿式直線位移傳感器10外殼聯(lián)接，I號下端尾蓋13的另一端則通過螺栓與I號下端的半十字關(guān)節(jié)12相連接，I號下端半十字關(guān)節(jié)12的左端與I號下端半十字彎頭11通過滾珠軸承相連接并用螺母緊固。將被測機(jī)構(gòu)固定在動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板上，當(dāng)被測機(jī)構(gòu)發(fā)生空間六自由度的變化時(shí)，動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板的空間位姿也就發(fā)生了改變，則拉桿式直線位移傳感器的拉桿就會(huì)上下移動(dòng)，那么通過位移傳感器就可以準(zhǔn)確地測量位移量。參閱圖10與圖11，所述的動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板I為正六邊形的盤類結(jié)構(gòu)件，包括正六邊形的中心處設(shè)置有圓孔的頂板、圓筒、六塊結(jié)構(gòu)相同的支撐壁、I號支承軸15、2號支承軸16、3號支承軸17與12塊結(jié)構(gòu)相同的筋板。六塊結(jié)構(gòu)相同的支撐壁垂直地焊接固定在正六邊形的頂板的周邊，圓筒固定在正六邊形的頂板的中心處，圓筒的內(nèi)徑與頂板中心處圓孔的內(nèi)徑相等，圓筒的外壁與六塊結(jié)構(gòu)相同的支撐壁內(nèi)壁之間均勻固定12塊結(jié)構(gòu)相同的筋板，動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板I周邊垂直的支撐壁上設(shè)置有I號支承軸15、2號支承軸16和3號支承軸17，相鄰兩個(gè)支承軸的夾角為120。。所述的靜坐標(biāo)聯(lián)接板(5)包括正六邊形的中心處設(shè)置有圓孔的底板、底板圓筒、六塊結(jié)構(gòu)相同的底板支撐壁、4號支承軸18、5號支承軸19、6號支承軸20與12塊結(jié)構(gòu)相同的底板筋板。六塊結(jié)構(gòu)相同的底板支撐壁垂直地焊接固定在正六邊形的底板的周邊，底板圓筒固定在正六邊形的底板的中心處，底板圓筒的內(nèi)徑與底板中心處圓孔的內(nèi)徑相等，底板圓筒的外壁與六塊結(jié)構(gòu)相同的底板支撐壁內(nèi)壁之間均勻固定12塊結(jié)構(gòu)相同的底板筋板，靜坐標(biāo)聯(lián)接板5周邊垂直的底板支 撐壁上設(shè)置有4號支承軸18、5號支承軸19和6號支承軸20，相鄰兩個(gè)支承軸的夾角為120°。其中所述的動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板I與靜坐標(biāo)聯(lián)接板5結(jié)構(gòu)相同，即頂板與底板結(jié)構(gòu)相同，圓筒與底板圓筒結(jié)構(gòu)相同，六塊結(jié)構(gòu)相同的支撐壁與六塊結(jié)構(gòu)相同的底板支撐壁結(jié)構(gòu)相同，12塊結(jié)構(gòu)相同的筋板與12塊結(jié)構(gòu)相同的底板筋板結(jié)構(gòu)相同，I號支承軸15、2號支承軸16、3號支承軸17、4號支承軸18、5號支承軸19與6號支承軸20結(jié)構(gòu)相同。所述的動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板I與靜坐標(biāo)聯(lián)接板5既可以采用鋼板焊接方式制成，也可以采用鑄造方式制成。各拉桿式直線位移傳感器總成和動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板I與靜坐標(biāo)聯(lián)接板5上的各支撐軸按以下順序連接1號拉桿式直線位移傳感器總成2中的I號上端半十字彎頭14與動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板I上的2號支承軸16通過滾珠軸承連接，2號拉桿式直線位移傳感器總成3中的2號上端半十字彎頭與動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板I中的2號支承軸16通過滾珠軸承連接，再用螺母將連接在動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板I中的2號支承軸16上的I號上端半十字彎頭14與2號上端半十字彎頭緊固；2號拉桿式直線位移傳感器總成3中的2號下端半十字彎頭與靜坐標(biāo)聯(lián)接板5上的5號支承軸19通過滾珠軸承連接，3號拉桿式直線位移傳感器總成4中的3號下端半十字彎頭與靜坐標(biāo)聯(lián)接板5上的5號支承軸19通過滾珠軸承連接，再用螺母將連接在靜坐標(biāo)聯(lián)接板5中的5號支承軸19上的2號下端半十字彎頭與3號下端半十字彎頭緊固；3號拉桿式直線位移傳感器總成4中的3號上端半十字彎頭與動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板I上的3號支承軸17通過滾珠軸承連接，4號拉桿式直線位移傳感器總成6中的4號上端半十字彎頭與動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板I上的3號支承軸17通過滾珠軸承連接，并用螺母將連接在動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板I上的3號支承軸17上的3號上端半十字彎頭與4號上端半十字彎頭緊固；4號拉桿式直線位移傳感器總成6中的4號下端半十字彎頭與靜坐標(biāo)聯(lián)接板5中的6號支承軸20通過滾珠軸承連接，5號拉桿式直線位移傳感器總成7中的5號下端半十字彎頭與靜坐標(biāo)聯(lián)接板5中的6號支承軸20通過滾珠軸承連接，再用螺母將連接在靜坐標(biāo)聯(lián)接板5中的6號支承軸20上的4號下端半十字彎頭與5號下端半十字彎頭緊固；5號拉桿式直線位移傳感器總成(7)中的5號上端半十字彎頭與動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板I上的I號支承軸(15)通過滾珠軸承連接，6號拉桿式直線位移傳感器總成8中的6號上端半十字彎頭與動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板I上的I號支承軸15通過滾珠軸承連接，并用螺母將連接在動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板I中的I號支承軸15上的5號上端半十字彎頭與6號上端半十字彎頭緊固；6號拉桿式直線位移傳感器總成8中的6號下端半十字彎頭與靜坐標(biāo)聯(lián)接板5中的4號支承軸18通過滾珠軸承連接，I號拉桿式直線位移傳感器總成2中的I號下端半十字彎頭11與靜坐標(biāo)聯(lián)接板5中的4號支承軸18通過滾珠軸承連接，并用螺母將連接在靜坐標(biāo)聯(lián)接板5中的4號支承軸18上的6號下端半十字彎頭與I號下端半十字彎頭11緊固。
六桿六鉸點(diǎn)六自由度測量裝置的工作原理本發(fā)明所述的測量裝置是一種動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板I與靜坐標(biāo)聯(lián)接板5分別具有三個(gè)鉸鏈點(diǎn)的六桿六鉸點(diǎn)六自由度測量裝置，即一種3-3鉸點(diǎn)的六自由度測量裝置，簡化了結(jié)構(gòu)，便于六桿六鉸點(diǎn)六自由測量裝置動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板I位姿正解的計(jì)算。我們只需要把靜坐標(biāo)聯(lián)接板5固定后，確定空間的靜坐標(biāo)系，即將靜坐標(biāo)聯(lián)接板5的中心作為空間直角坐標(biāo)系的原點(diǎn)，建立OXYZ的空間直角坐標(biāo)系，將被測機(jī)構(gòu)固定在動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板I上，當(dāng)被測機(jī)構(gòu)發(fā)生空間六自由度的變化，動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板I的空間位姿也就發(fā)生了改變，六個(gè)拉桿式直線位移傳感器的長度發(fā)生變化，動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板I的空間位姿也就發(fā)生了改變。我們可以通過六個(gè)拉桿式直線位移傳感器的長度變化量來計(jì)算得到動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板I的六自由度變化，就可以得到被測機(jī)構(gòu)發(fā)生的空間六自由度變化，即沿X、Y、Z軸三個(gè)方向的移動(dòng)距離，以及繞X、Y、Z軸的三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)角度。兩個(gè)上端(或下端)半十字彎頭采用滾珠軸承和動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板I或靜坐 標(biāo)聯(lián)接板5上的某一個(gè)支承軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，兩個(gè)上端(或下端)半十字彎頭相扣合形成一個(gè)完整的十字彎頭并通過螺母緊固，同一個(gè)拉桿式直線位移傳感器的上端半十字關(guān)節(jié)和其下端半十字關(guān)節(jié)配合形成一個(gè)完整的十字關(guān)節(jié)，這樣可以保證每個(gè)拉桿式直線位移傳感器總成的軸線在運(yùn)動(dòng)中時(shí)刻通過所連接鉸點(diǎn)(支承軸)，以獲得較高的運(yùn)動(dòng)精度。以5號支承軸19的連接為例，與其相連接的分別是2號拉桿式直線位移傳感器總成3中的2號下端半十字彎頭22與3號拉桿式直線位移傳感器總成4中的3號下端半十字彎頭23，更具體地說，2號下端半十字彎頭22的軸線Ll、3號下端半十字彎頭23的軸線L2、2號拉桿式直線位移傳感器24的軸線L4、3號拉桿式直線位移傳感器25的軸線L5和5號支承軸19的軸線L3在每個(gè)時(shí)刻都始終相交于5號支承軸19的軸線L3上的同一點(diǎn)01，其他支承軸處的連接與5號支承軸處相同，因此能保證運(yùn)動(dòng)精度。這種新型的空間六自由測量裝置適合各種機(jī)械或車輛機(jī)構(gòu)的六自由度測量，適用范圍廣泛。
權(quán)利要求
1.一種六桿六鉸點(diǎn)六自由度測量裝置，其特征在于，所述的六桿六鉸點(diǎn)六自由度測量裝置包括動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板(I)、I號拉桿式直線位移傳感器總成(2)、2號拉桿式直線位移傳感器總成(3)、3號拉桿式直線位移傳感器總成(4)、靜坐標(biāo)聯(lián)接板(5)、4號拉桿式直線位移傳感器(6)、5號拉桿式直線位移傳感器總成(7)與6號拉桿式直線位移傳感器總成(8)； I號拉桿式直線位移傳感器總成(2)的上端與動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板(I)上的2號支承軸(16)采用I號上端滾珠軸承連接，2號拉桿式直線位移傳感器總成(3)的上端與動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板(I)上的2號支承軸(16)采用2號上端滾珠軸承連接；2號拉桿式直線位移傳感器總成(3)的下端與靜坐標(biāo)聯(lián)接板(5)上的5號支承軸(19)采用2號下端滾珠軸承連接，3號拉桿式直線位移傳感器總成(4)的下端與靜坐標(biāo)聯(lián)接板(5)上的5號支承軸(19)采用3號下端滾珠軸承連接；3號拉桿式直線位移傳感器總成(4)的上端與動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板(I)上的3號支承軸(17)采用3號上端滾珠軸承連接，4號拉桿式直線位移傳感器總成(6)的上端與動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板(I)上的3號支承軸(17)采用4號上端滾珠軸承連接；4號拉桿式直線位移傳感器總成(6)的下端與靜坐標(biāo)聯(lián)接板(5)中的6號支承軸(20)采用4號下端滾珠軸承連接，5號拉桿式直線位移傳感器總成(7)的下端與靜坐標(biāo)聯(lián)接板(5)中的6號支承軸(20)采用5號下端滾珠軸承連接；5號拉桿式直線位移傳感器總成(7)的上端與動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板(I)上的I號支承軸(15)采用5號上端滾珠軸承連接，6號拉桿式直線位移傳感器總成(8)的上端與動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板(I)上的I號支承軸(15)采用6號上端滾珠軸承連接；6號拉桿式直線位移傳感器總成(8)的下端與靜坐標(biāo)聯(lián)接板(5)中的4號支承軸(18)采用6號下端滾珠軸承連接，I號拉桿式直線位移傳感器總成(2)的下端與靜坐標(biāo)聯(lián)接板(5)中的4號支承軸(18)采用I號下端滾珠軸承連接。
2.按照權(quán)利要求I所述的六桿六鉸點(diǎn)六自由度測量裝置，其特征在于，所述的I號拉桿式直線位移傳感器總成(2)的上端即是I號拉桿式直線位移傳感器總成(2)的I號上端半十字彎頭(14)，2號拉桿式直線位移傳感器總成(3)的上端即是2號拉桿式直線位移傳感器總成(3)的2號上端半十字彎頭；所述的2號拉桿式直線位移傳感器總成(3)的下端即是2號拉桿式直線位移傳感器總成(3)的2號下端半十字彎頭，3號拉桿式直線位移傳感器總成(4)的下端即是3號拉桿式直線位移傳感器總成(4)的3號下端半十字彎頭；所述的3號拉桿式直線位移傳感器總成(4)的上端即是3號拉桿式直線位移傳感器總成(4)的3號上端半十字彎頭，4號拉桿式直線位移傳感器總成(6)的上端即是4號拉桿式直線位移傳感器總成(6)的4號上端半十字彎頭；4號拉桿式直線位移傳感器總成(6)的下端即是4號拉桿式直線位移傳感器總成(6)的4號下端半十字彎頭，5號拉桿式直線位移傳感器總成(7)的下端即是5號拉桿式直線位移傳感器總成(7)的5號下端半十字彎頭；5號拉桿式直線位移傳感器總成(7)的上端即是5號拉桿式直線位移傳感器總成(7)的5號上端半十字彎頭，6號拉桿式直線位移傳感器總成(8)的上端即是6號拉桿式直線位移傳感器總成(8)的6號上端半十字彎頭；6號拉桿式直線位移傳感器總成(8)的下端即是6號拉桿式直線位移傳感器總成(8)的6號下端半十字彎頭，I號拉桿式直線位移傳感器總成(2)的下端即是I號拉桿式直線位移傳感器總成(2)的I號下端半十字彎頭(11)。
3.按照權(quán)利要求2所述的六桿六鉸點(diǎn)六自由度測量裝置，其特征在于，所述的安裝有I號上端半十字彎頭(14)與2號上端半十字彎頭的2號支承軸(16)的外端安裝有2號固定螺母；安裝有2號下端半十字彎頭與3號下端半十字彎頭的5號支承軸(19)的外端安裝有5號固定螺母；安裝有3號上端半十字彎頭與4號上端半十字彎頭的3號支承軸(17)的外端安裝有3號固定螺母；安裝有4號下端半十字彎頭與5號下端半十字彎頭的6號支承軸(20)的外端安裝有6號固定螺母；安裝有5號上端半十字彎頭與6號上端半十字彎頭的I號支承軸(15)的外端安裝有I號固定螺母；安裝有6號下端半十字彎頭與I號下端半十字彎頭(11)的4號支承軸(18)的外端安裝有4號固定螺母。
4.按照權(quán)利要求I所述的六桿六鉸點(diǎn)六自由度測量裝置，其特征在于，所述的I號拉桿式直線位移傳感器總成(2)包括I號拉桿式直線位移傳感器(10)、1號上端半十字關(guān)節(jié)(9)、1號上端半十字彎頭(14)、1號下端半十字關(guān)節(jié)(12)與I號下端半十字彎頭(11)； 所述的I號拉桿式直線位移傳感器(10)中拉桿(21)的伸出端與I號上端半十字關(guān)節(jié)(9)用螺栓固定，I號上端半十字關(guān)節(jié)(9)與I號上端半十字彎頭(14)通過滾珠軸承連接并用螺母緊固，I號拉桿式直線位移傳感器(10)中的I號下端尾蓋(13)通過螺栓與I號下端的半十字關(guān)節(jié)(12)相連接，I號下端半十字關(guān)節(jié)(12)與I號下端半十字彎頭(11)通過滾珠軸成相連接并用螺母緊固。
5.按照權(quán)利要求I所述的六桿六鉸點(diǎn)六自由度測量裝置，其特征在于，所述的I號拉桿式直線位移傳感器總成(2)、2號拉桿式直線位移傳感器總成(3)、3號拉桿式直線位移傳感器總成(4)、4號拉桿式直線位移傳感器總成(6)、5號拉桿式直線位移傳感器總成(7)與6號拉桿式直線位移傳感器總成(8)結(jié)構(gòu)相同；即 I號拉桿式直線位移傳感器(10)、2號拉桿式直線位移傳感器、3號拉桿式直線位移傳感器、4號拉桿式直線位移傳感器、5號拉桿式直線位移傳感器與6號拉桿式直線位移傳感器結(jié)構(gòu)相同；1號上端半十字關(guān)節(jié)(9)、2號上端半十字關(guān)節(jié)、3號上端半十字關(guān)節(jié)、4號上端半十字關(guān)節(jié)、5號上端半十字關(guān)節(jié)與6號上端半十字關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)相同；1號上端半十字彎頭(14),2號上端半十字彎頭、3號上端半十字彎頭、4號上端半十字彎頭、5號上端半十字彎頭、6號上端半十字彎頭、I號下端半十字彎頭(11 )、2號下端半十字彎頭、3號下端半十字彎頭、4號下端半十字彎頭、5號下端半十字彎頭與6號下端半十字彎頭結(jié)構(gòu)相同；1號下端半十字關(guān)節(jié)(12)、2號下端半十字關(guān)節(jié)、3號下端半十字關(guān)節(jié)、4號下端半十字關(guān)節(jié)、5號下端半十字關(guān)節(jié)與6號下端半十字關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)相同。
6.按照權(quán)利要求I所述的六桿六鉸點(diǎn)六自由度測量裝置，其特征在于，所述的動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板(I)為正六邊形的盤類結(jié)構(gòu)件，包括正六邊形的中心處設(shè)置有圓孔的頂板、圓筒、六塊結(jié)構(gòu)相同的支撐壁、I號支承軸(15)、2號支承軸(16)、3號支承軸(17)與12塊結(jié)構(gòu)相同的筋板； 六塊結(jié)構(gòu)相同的支撐壁垂直地固定在正六邊形的頂板的周邊，圓筒固定在正六邊形的頂板的中心處，圓筒與六塊結(jié)構(gòu)相同的支撐壁之間均勻固定12塊結(jié)構(gòu)相同的筋板，動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板(I)周邊的支撐壁上設(shè)置有I號支承軸(15)、2號支承軸(16)和3號支承軸(17)，相鄰兩個(gè)支承軸的夾角為120° ； 所述的靜坐標(biāo)聯(lián)接板(5)包括正六邊形的中心處設(shè)置有圓孔的底板、底板圓筒、六塊結(jié)構(gòu)相同的底板支撐壁、4號支承軸(18)、5號支承軸(19)、6號支承軸(20)與12塊結(jié)構(gòu)相同的底板筋板； 六塊結(jié)構(gòu)相同的底板支撐壁垂直地固定在正六邊形的底板的周邊，底板圓筒固定在正六邊形的底板的中心處，底板圓筒與六塊結(jié)構(gòu)相同的底板支撐壁之間均勻固定12塊結(jié)構(gòu)相同的底板筋板，靜坐標(biāo)聯(lián)接板(5)周邊的底板支撐壁上設(shè)置有4號支承軸(18)、5號支承軸(19)和6號支承軸(20)，相鄰兩個(gè)支承軸的夾角為120° ;其中 所述的動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板(O與靜坐標(biāo)聯(lián)接板(5)結(jié)構(gòu)相同，即頂板與底板結(jié)構(gòu)相同，圓筒與底板圓筒結(jié)構(gòu)相同，六塊結(jié)構(gòu)相同的支撐壁與六塊結(jié)構(gòu)相同的底板支撐壁結(jié)構(gòu)相同，12塊結(jié)構(gòu)相同的筋板與12塊結(jié)構(gòu)相同的底板筋板結(jié)構(gòu)相同，I號支承軸(15)、2號支承軸(16)、3號支承軸(17)、4號支承軸(18 )、5號支承軸(19 )與6號支承軸(20 )結(jié)構(gòu)相同。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種六桿六鉸點(diǎn)六自由度測量裝置，旨在克服現(xiàn)有技術(shù)中的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、測量計(jì)算不方便、運(yùn)動(dòng)精度差與制造成本高的問題。所述的六桿六鉸點(diǎn)六自由度測量裝置包括動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板、靜坐標(biāo)聯(lián)接板、1號至6號拉桿式直線位移傳感器總成。動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)接板的周邊設(shè)置有1號支承軸、2號支承軸與3號支承軸；靜坐標(biāo)聯(lián)接板的周邊設(shè)置有4號支承軸、5號支承軸與6號支承軸。1號與2號、3號與4號、5號與6號拉桿式直線位移傳感器總成的上端依次和2號支承軸、3號支承軸與1號支承軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接并采用螺母緊固。2號與3號、4號與5號、6號與1號拉桿式直線位移傳感器總成的下端依次和5號支承軸、6號支承軸、4號支承軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接并采用螺母緊固。
文檔編號G01B21/00GK102878963SQ20121038496
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月11日
發(fā)明者蘇建, 陳熔, 宋建, 王秀剛, 曹曉寧, 陳霞, 徐珊珊, 張棟林, 覃夏梅, 蘭志坤, 王恒剛, 楊小敏, 劉雪峰, 周廣鵬 申請人:吉林大學(xué)