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制造方法及图纸

本实用新型专利技术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。本实用新型专利技术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。

A measuring device for flexibility and rotation accuracy of compliant hinge based on micro vision system

【技术实现步骤摘要】
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
本技术属于柔顺机构领域，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。
技术介绍
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，αZ，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Designandanalysisofamulti-notchedflexurehingeforcompliantmechanisms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。
技术实现思路
针对上述提到的铰链柔度和旋转精度的测量需求，本技术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。本技术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。进一步地，所述滚轮的圆周面沿长度方向间隔设置有若干环形凹槽，通过绳子与不同环形凹槽的配合，从而得到多组实验数据。进一步地，所述X-Y二维移动平台包括用于安装柔顺铰链的矩形移动平台、分别固定设置在所述矩形移动平台X和Y方向两侧的螺旋测微头、固定在所述隔震底座上且分别与两螺旋测微头相作用的两固定块。进一步地，所述的支架通过铝合金组装而成，包括两立柱、连接设置在所述两立柱顶端之间的横梁。进一步地，所述的隔震底座采用大理石底座或金属底座。进一步地，所述待测柔顺铰链包括多缺口型柔顺铰链、直圆型铰链、角圆型铰链和V型铰链。进一步地，所述的矩形移动平台上均匀设置有若干通过螺栓固定所述待测柔顺铰链固定端的螺孔。相比现有技术，本技术的有益效果包括：本技术通过较为简单的装配和更换，就能给铰链提供不同大小和方向的载荷，通过改变铰链的受力点可便捷地获得不同的负载情况，便于得到多组实验数据；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，根据测量得到的位移结果和给铰链施加的载荷，可以计算出铰链的柔度和旋转精度，安装简便、操作简单、可重复性高。附图说明图1为本技术实施例的测量装置整体结构示意图。图2为柔顺铰链的柔度与旋转精度测量示意图。图3为微视觉测量原理图，其中，图3(a)为柔顺铰链施加载荷前标志点的坐标位置；图3(b)为柔顺铰链施加载荷后标志点的坐标位置；图4为多缺口型铰链三维图。图5(a)至图5(c)为柔顺铰链不同方向载荷施加示意图。图中：1-相机马达及镜头、2-X-Y二维移动平台、3-砝码、4-多缺口型铰链、5-隔震底座、6-滚轮、7-支架、8-相机转接板、9-第一转接头、10-第二转接头、11-第三转接头。具体实施方式下面结合具体实施例对本技术的技术目的作进一步详细地描述，其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。如图1中所示，一种基于微视觉的柔顺铰链柔度测量装置，包括：一隔震底座，所述的隔震底座采用大理石底座或金属底座；支架，固定在所述隔震底座上，通过铝合金组装而成，包括两立柱、连接设置在所述两立柱顶端之间的横梁；相机马达及镜头，所述的相机马达及镜头1通过对称设置的两相机转接板8固定在所述支架7的横梁上且镜头竖直朝下；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。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6，所述滚轮6的圆周面沿长度方向间隔设置有若干环形凹槽。所述X-Y二维移动平台包括用于安装待测柔顺铰链的矩形移动平台、分别固定设置在所述矩形移动平台X和Y方向两侧的螺旋测微头、固定在所述隔震底座上且分别与两螺旋测微头相作用的两固定块，所述的矩形移动平台上均匀设置有若干通过螺栓固定所述待测柔顺铰链固定端的螺孔。当然，本领域技术人员也可以根据需要采用其他类型的X-Y二维移动平台完成类似的平面运动，例如滚珠丝杆副等，在此不再赘述。需要明确的是，上述实施例中所述待测柔顺铰链为多缺口型柔顺铰链，但上述实施例提供的测量装置同样适用于其他类型的柔顺铰链柔度及旋转精度的测量，包括直圆型铰链、角圆型铰链和V型铰链等。所述相机马达及镜头1与上位机(PC)相连接，用于铰链上表面某个位置位移的测量，所述多缺口型柔顺铰链4的三维结果如图4所示，所述多缺口型柔顺铰链4的三面用螺栓连接了三个转接头，如第一转接头9、第二转接头10、第三转接头11，用于施加负载。X-Y二维移动平台2用于移动铰链本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于微视觉系统的柔顺铰链柔度及旋转精度测量装置，其特征在于，包括：/n一隔震底座；/n支架，固定在所述隔震底座上；/n相机马达及镜头，镜头朝下地竖直固定在所述支架上；/nX-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；/n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；/n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。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于微视觉系统的柔顺铰链柔度及旋转精度测量装置，其特征在于，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。


2.根据权利要求1所述的基于微视觉系统的柔顺铰链柔度及旋转精度测量装置，其特征在于，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。


3.根据权利要求1所述的基于微视觉系统的柔顺铰链柔度及旋转精度测量装置，其特征在于，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。


4.根据权利要求3所述的基于微视觉系统的柔顺铰链柔度及旋转精度测量装置，其特征在于，所述滚轮的圆周...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宪民，周安泰，朱本亮，李海，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东;44