Координатно-измерительная рука. Принцип работы и описание системы.

Измерительная рука представляет собой портативное многосуставное трехмерное координатно измерительное устройство, изготовленное из высококачественного термостабильного углеродного волокна.

Существуют измерительные руки с диапазоном измерения от 1.2 м до 4.5 м – и доступны в конфигурации с 6 или 7 осями.

Различие заключается в исполнении запястья руки: 6 осей, как правило, достаточно для большинства режимов только контактных измерений и измерений труб, а использование 7 осей оптимально как для контактных измерений так и для сканирования.

6 или 7 осей

Конструкция измерительной руки копирует части человеческой руки (плечо, локоть и запястье) и повторяет ее движения и манипуляции. Каждый элемент (ось) измерительной руки обладает несколькими степенями свободы (2 в плечевом шарнире, 2 в локтевом шарнире, 2 или 3 в запястном шарнире).

6 или 7 осей вращения зависит от типа измерительной руки (6 осевая / SE / SI). Данные оси условно обозначены A / B / C / D / E / F и G. Оси A и B относятся к плечу руки, оси С и D – к локтю, а E, F и G – к запястью. Размещенные на каждой из осей кодовые датчики положения (угловые энкодеры) считывают углы поворота осей, на основе этих данных и длин сегментов руки вычисляется положение центра щупа. Оси A, C, E и G обладают неограниченным вращением, обеспечивая эргономическое удобство использования.

Таким образом принцип измерений с помощью руки следующий: манипулятор подключается к компьютеру, на котором установлено метрологическое программное обеспечение для сбора и анализа данных (напр. PolyWorks). (Без компьютера подобными устройствами обычно не работают, т.к. сбор самих данных измерений осуществляется непосредственно в программном обеспечении.) Как было сказано ранее, программа “знает” положение центра щупа в системе координат манипулятора (или любой другой). Далее с помощью руки, посредством контактных измерений щупом набираются точки на изделии, по которым программа строит геометрические элементы, описывающие измеряемую деталь, например цилиндры (отверстия), плоскости (грани, фланцы), конусы и т.п. Далее уже эти элементы оцениваются в программе на предмет размеров, допусков  и т.п. (габаритный размер изделия между плоскостями, межосевое расстояние, сооность, параллельность и т.п). Если мы используем сканер, то в программе формируется облако точек, и остальные манипуляции проходят уже с ним. При наличии 3Д-модели (CAD), программа позволяет совместить данные измерений с этой моделью и тогда номинальные размеры изделия берутся из этой модели автоматически.

На конце измерительной руки (то есть, на оси F или G) можно закрепить щуп (или сканер) с помощью разъема TKJ, который автоматически определяется в программном обеспечении. Три кнопки на запястном шарнире или рукоятке используются для измерения точек, удаления ошибочных данных, подтверждения сообщений в информационных окнах и прочих программных функций.

Дополнительные принадлежности (наушники, динамики и т.д.) можно подсоединять к измерительной руке посредством технологии беспроводной связи Bluetooth. Также имеется привод тактильной обратной связи (haptic feedback) для предупреждения пользователя с помощью вибраций о различных событиях.